CN108754362B

CN108754362B - 一种新能源汽车用铝合金电机壳的生产方法

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Publication number: CN108754362B
Application number: CN201810639994.XA
Authority: CN
Inventors: 刘勇凯; 王睿; 李延军; 王爽; 冯小东; 徐宁; 王志永; 蒋鑫伟; 李响
Original assignee: China Zhongwang Holdings Ltd
Current assignee: China Zhongwang Holdings Ltd
Priority date: 2018-06-20
Filing date: 2018-06-20
Publication date: 2020-07-17
Anticipated expiration: 2038-06-20
Also published as: CN108754362A

Abstract

本发明属于电机壳体制造技术领域，涉及一种新能源汽车用铝合金电机壳的生产方法，铝合金原料成分为Si 0.40～0.60％、Fe≤0.20％、Cu≤0.10％、Mn≤0.10％、Mg 0.35～0.60％、Ti≤0.1％、Cr≤0.05％、Zn≤0.15％，其余单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，余量Al，通过调整合金成分含量、优化模具结构、控制挤压工艺、淬火方式和时效制度，使得最终制备的铝合金电机壳性能达到了电机壳力学与尺寸的要求，经后续简单加工，可以完成铝合金电机壳的正常交货。

Description

一种新能源汽车用铝合金电机壳的生产方法

技术领域

本发明属于电机壳体制造技术领域，涉及一种新能源汽车用铝合金电机壳的生产方法。

背景技术

由于节能减排的需求，电机壳体作为新能源汽车电机驱动系统的重要零部件，其材料由铝合金替代铸铁，不仅降低汽车自身重量，还改善了电机的散热效果。铝合金电机壳具有较轻的质量、较高的强度、良好的散热性和耐腐蚀性能。传统铝合金电机壳采用铸造成型法生产，产品容易出现偏析、砂眼等缺陷，均匀性不好；铸造后车削加工复杂，增加生产步骤又不能保证尺寸精度，电机壳的装配要求直接影响电机寿命，铸造法生产的电机壳限制了其使用范围。而目前市场中采用挤压法生产的电机壳体结构虽然比较简单，但是精度低，不能满足新能源汽车的使用要求。

新能源汽车用铝合金电机壳具有结构复杂、尺寸精度和表面质量要求严格以及力学性能高等特点，因此如何在保证铝合金电机壳尺寸精度的同时提高其力学性能，成为了铝合金电机壳体的研究重点和难点。

发明内容

有鉴于此，本发明为了解决现有的电机壳体生产方法对于生产结构复杂、尺寸精度高、表面质量好且力学性能高的铝合金壳体，难度较大的问题，提供一种新能源汽车用铝合金电机壳的生产方法，该生产方法采用铝合金卧式挤压机进行热挤压生产，通过化学元素含量、模具、工艺等多方面调整控制，使得最终生产的铝合金电机壳满足客户的装配要求。

为达到上述目的，本发明提供一种新能源汽车用铝合金电机壳的生产方法，包括如下步骤：

A、按照如下重量份数比配制铝合金原料：Si 0.40～0.60％、Fe≤0.20％、Cu≤0.10％、Mn≤0.10％、Mg 0.35～0.60％、Ti≤0.1％、Cr≤0.05％、Zn≤0.15％，其余单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，余量Al，将配制好的铝合金原料加入到熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭；

B、将步骤A制得的铝合金铸锭进行均匀化处理，均匀化处理的温度为450～470℃，保温时间为12～15h；

C、将步骤B均匀化处理后的铝合金铸锭置于挤压机中进行挤压，得到所需要的铝合金电机壳，其中挤压模具采用七孔分流模，挤压模具的加热温度为450～500℃，挤压铸锭的加热温度为480～500℃，挤压筒的挤压比为15，挤压过程中铝合金铸锭的挤压速度为1.4～1.9m/min；

D、将步骤C挤压后的铝合金电机壳在挤压模具出口处进行在线风冷淬火处理，为了保证铝合金电机壳的尺寸和铝合金电机壳的淬火强度，铝合金电机壳进入淬火区的温度≥490℃，离开淬火区的温度≤200℃；

E、将步骤D淬火后的铝合金电机壳经牵引矫直机进行拉伸矫直，拉伸量控制在0.5～1％；

F、将步骤E拉伸矫直后的铝合金型材进行人工时效，时效温度为170～190℃，时效时间为4～8h，得到铝合金电机壳。

进一步，步骤A中铝合金原料熔炼温度为720～760℃，不添加废料，在线除气，使用双级陶瓷片进行过滤，熔炼过程中添加Al-Ti-B丝细化剂来细化晶粒。

进一步，步骤B中均匀化后的铝合金铸锭表面进行锯切车皮，减少铝合金铸锭表面的氧化程度。

进一步，步骤C中挤压机为75MN铝挤压机，挤压筒直径为300mm。

进一步，步骤D中挤压模具出口处加挡风板。

进一步，步骤D中风冷的冷却速度为50～60℃/min。

进一步，步骤E将拉伸矫直后的铝合金电机壳自然停放2～5h后进行人工时效。

本发明的有益效果在于：

1、本发明新能源汽车用铝合金电机壳的生产方法中，由于挤压成型相对锻造、铸造等方法精度更高，对于普通挤压型材，通过修模等手段就可以控制尺寸偏差，本产品作为汽车装配用电机壳，尺寸偏差最低处要求±0.2mm，椭圆度控制在0.8mm以内，表面要求高，检测项目有数十个，以保证装配，因此比传统挤压型材的精度更高。为保证型材尺寸，在化学元素、模具、工艺等方面做了以下努力：铝合金原料为Si 0.40～0.60％，Si含量的控制提高了电机壳挤压时的成型性，Fe≤0.20％，Fe含量降低减少了电机壳表面硬质颗粒的产生，Si含量和Fe含量的控制提高了电机壳的成型性，同时保证了电机壳的表面质量，使得最终制备的铝合金电机壳表面光滑，无硬质点，耐腐蚀性好，美观大方。同时模具采用七孔分流模，使铝合金通过各模孔部分更均匀，以保证电机壳壁厚均匀精确，整个铝合金电机壳加工工艺通过控制生产过程中各个温度与挤压速度，保证制备的铝合金电机壳力学性能和熔合口质量满足装配要求，避免制备的铝合金电机壳淬火不均，内应力增加，椭圆度超差的情况发生。

2、通过本发明新能源汽车用铝合金电机壳的生产方法生产的铝合金电机壳时效处理后，屈服强度为240～249MPA，抗拉强度为265～273MPA，延伸率为9.5～12.0％，各项力学性能均能满足铝合金电机壳的生产要求。

3、通过本发明新能源汽车用铝合金电机壳的生产方法生产的铝合金电机壳尺寸精确，椭圆度≤0.85，壁厚偏差≤0.4mm，同心度高，能有效提高装配要求，有助于提高电机的使用寿命。

4、通过本发明新能源汽车用铝合金电机壳的生产方法生产铝合金电机壳，降低了铝合金壳体的生产难度，提高了生产效率，有助于铝合金电机壳的推广使用。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明制备的铝合金电机壳结构示意图。

具体实施方式

下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。

实施例1

一种新能源汽车用铝合金电机壳的生产方法，包括如下步骤：

A、计算各铝合金原料用量并按配比准备铝合金原料，铝合金原料各元素质量百分数配比如下：

将配制好的铝合金原料加入到熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭，铝合金原料熔炼温度为720℃，不添加废料，在线除气，使用双级陶瓷片进行过滤，熔炼过程中添加Al-Ti-B丝细化剂来细化晶粒；

B、将步骤A制得的铝合金铸锭进行均匀化处理，均匀化处理的温度为450℃，保温时间为15h，均匀化后的铝合金铸锭表面进行锯切车皮，减少铝合金铸锭表面的氧化程度；

C、将步骤B均匀化处理后的铝合金铸锭置于挤压机中进行挤压，得到所需要的铝合金电机壳，其中挤压机为75MN铝挤压机，挤压筒直径为300mm，挤压模具采用七孔分流模，挤压模具的加热温度为450℃，挤压铸锭的加热温度为480℃，挤压筒的挤压比为15，挤压过程中铝合金铸锭的挤压速度为1.4m/min；

D、将步骤C挤压后的铝合金电机壳在挤压模具出口处进行在线风冷淬火处理，挤压模具出口处加挡风板，为了保证铝合金电机壳的尺寸和铝合金电机壳的淬火强度，铝合金电机壳进入淬火区的温度为490℃，离开淬火区的温度为200℃，风冷的冷却速度为50℃/min；

E、将步骤D淬火后的铝合金电机壳经牵引矫直机进行拉伸矫直，拉伸量控制在0.5％，将拉伸矫直后的铝合金电机壳自然停放2h；

F、将步骤E拉伸矫直后的铝合金型材进行人工时效，时效温度为170℃，时效时间为8h，得到铝合金电机壳。

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于步骤A中铝合金原料各元素质量百分数配比如下：

实施例3

实施例3与实施例1的区别在于步骤B中均匀化处理的温度为470℃，保温时间为12h。

实施例4

实施例4与实施例1的区别在于步骤C中挤压模具的加热温度为500℃，挤压铸锭的加热温度为500℃，挤压过程中的挤压速度为1.9m/min。

实施例5

实施例5与实施例1的区别在于步骤D中铝合金电机壳的淬火冷却速度为60℃/min。

实施例6

实施例6与实施例1的区别在于步骤E中淬火后铝合金电机壳拉伸量控制在1％，将拉伸矫直后的铝合金电机壳自然停放5h。

实施例7

实施例7与实施例1的区别在于步骤F中人工时效温度为190℃，时效时间为4h。

根据《GB-T 228-2002金属材料室温拉伸试验方法》对实施例1～7制得的铝合金电机壳进行拉伸试验，测得屈服强度、抗拉强度和延伸率的测试，测试结果见表一。

表一：

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6	实施例7
								屈服强度(Mpa)	241	243	240	245	247	249	248
抗拉强度(Mpa)	268	270	273	271	265	267	273
								延伸率(％)	9.5	9.8	10.5	11.2	12.0	11.7	10.9

通过表一可以看到，本发明新能源汽车用铝合金电机壳时效处理后屈服强度为240～249MPA，抗拉强度为265～273MPA，延伸率为9.5～12.0％，各项力学性能均能满足铝合金电机壳的生产要求。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims

1.一种新能源汽车用铝合金电机壳的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、按照如下重量份数比配制铝合金原料：Si 0.40~0.60%、Fe≤0.20%、Cu≤0.10%、Mn≤0.10%、Mg 0.35~0.60%、Ti≤0.1%、Cr≤0.05%、Zn≤0.15%，其余单个杂质≤0.05%，杂质合计≤0.15%，余量Al，将配制好的铝合金原料加入到熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭；

B、将步骤A制得的铝合金铸锭进行均匀化处理，均匀化处理的温度为450~470℃，保温时间为12~15h；

C、将步骤B均匀化处理后的铝合金铸锭置于挤压机中进行挤压，得到所需要的铝合金电机壳，其中挤压模具采用七孔分流模，挤压模具的加热温度为450~500℃，挤压铸锭的加热温度为480~500℃，挤压筒的挤压比为15，挤压过程中铝合金铸锭的挤压速度为1.4~1.9m/min；

D、将步骤C挤压后的铝合金电机壳在挤压模具出口处进行在线风冷淬火处理，为了保证铝合金电机壳的尺寸和铝合金电机壳的淬火强度，铝合金电机壳进入淬火区的温度≥490℃，离开淬火区的温度≤200℃，挤压模具出口处加挡风板；

E、将步骤D淬火后的铝合金电机壳经牵引矫直机进行拉伸矫直，拉伸量控制在0.5~1%；

F、将步骤E拉伸矫直后的铝合金型材自然停放2~5h后进行人工时效，时效温度为170~190℃，时效时间为4~8h，得到尺寸精确，椭圆度≤0.85，壁厚偏差≤0.4mm，同心度高的铝合金电机壳，且时效处理后铝合金电机壳的屈服强度为240~249 MPa，抗拉强度为265~273MPa，延伸率为9.5~12.0%。

2.如权利要求1所述新能源汽车用铝合金电机壳的生产方法，其特征在于，步骤A中铝合金原料熔炼温度为720~760℃，不添加废料，在线除气，使用双级陶瓷片进行过滤，熔炼过程中添加Al-Ti-B丝细化剂来细化晶粒。

3.如权利要求2所述新能源汽车用铝合金电机壳的生产方法，其特征在于，步骤B中均匀化后的铝合金铸锭表面进行锯切车皮，减少铝合金铸锭表面的氧化程度。

4.如权利要求3所述新能源汽车用铝合金电机壳的生产方法.，其特征在于，步骤C中挤压机为75MN铝挤压机，挤压筒直径为300mm。

5.如权利要求4所述新能源汽车用铝合金电机壳的生产方法，其特征在于，步骤D中风冷的冷却速度为50~60℃/min。