CN109266921A - 一种高导热、耐磨、耐腐蚀铝合金发动机支架的制造方法 - Google Patents

一种高导热、耐磨、耐腐蚀铝合金发动机支架的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高导热、耐磨、耐腐蚀铝合金发动机支架的制造方法，具体步骤如下：将纯铝锭融化，制得纯铝熔体；将预烘干的合金粉末混合加入纯铝熔体内，之后均进行超声处理，全部加入后静置保温，制得合金熔体；将合金熔体注入压铸机浇口，压铸成发动机支架；将得到的发动机支架置于电阻炉内进行真空固溶处理，之后迅速放入水中冷却；将固溶处理后的发动机支架进行真空时效处理，随后空冷得到高导热、耐磨、耐腐蚀铝合金发动机支架。本发明制得的铝合金发动机支架表面光洁度高且表面氧化铝保护层更加致密，具有优秀的抗腐蚀性能、良好导热性能和综合力学性能，而且耐磨性大幅度提高，延长了发动机支架的使用寿命，保障了用车安全。

Description

一种高导热、耐磨、耐腐蚀铝合金发动机支架的制造方法
技术领域
本发明涉及汽车零部件生产设备技术领域，尤其涉及一种高导热、耐磨、耐腐蚀铝合金发动机支架的制造方法。
背景技术
现代汽车上基本都采用水冷多缸发动机，对于多缸发动机，气缸的排列形式决定了发动机外型尺寸和结构特点，对发动机机体的刚度和强度也有影响，并关系到汽车的总体布置。按照气缸的排列方式不同，气缸体还可以分成单列式，V型和对置式三种。汽车发动机支架同样属于汽车的核心零部件，在汽车的使用过程中起到发动机支撑、减震、散热等作用，其直接影响着使用者的用车体验。由于汽车行驶过程中，发动机舱内温度高、震动剧烈，现有的发动机支架在如此恶劣的环境下磨损、腐蚀迅速，缩短了发动机支架的使用寿命，甚至威胁使用者的用车安全。
发明内容
本发明旨在解决现有技术的不足，而提供一种高导热、耐磨、耐腐蚀铝合金发动机支架的制造方法。
本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：
一种高导热、耐磨、耐腐蚀铝合金，其配方中各元素质量百分比组成如下：
Zn2.0-5.0wt％；
Fe0.5-1.3wt％；
Mg0.1-0.6wt％；
Ca0.4-0.8wt％；
Co1.2-1.6wt％；
Ta0.5-1.2wt％；
Sm0.2-0.4wt％；
Y0.2-0.4wt％；
其余为Al和杂质。
优选的，所述的杂质包括Si0.01-0.40wt％，Cu0.01-0.10wt％，Mn0.01-0.03wt％，Cr0.01-0.03wt％，V0.01-0.03wt％，Ti0.01-0.03wt％，Zr0.01-0.03wt％。
一种高导热、耐磨、耐腐蚀铝合金发动机支架的制造方法，具体步骤如下：
步骤一：将一定质量的纯铝锭在熔炼温度为700-720℃的碳化硅坩埚内融化，保温5-10分钟，制得纯铝熔体；
步骤二：将预烘干的Al-Sm、Al-Zn、Al-Fe、Al-Mg、Al-Ca、Al-Co、Al-Ta、Al-Y合金粉末混合并平均分为若干等份加入步骤一制得的纯铝熔体内，每次加入的合金量为熔体总质量的0.1-0.2wt％；每次加入后均进行超声处理，超声时间与单次合金的添加量成正比例关系，合金的添加量每增加0.1wt％超声时间增加2-3分钟，全部加入后静置保温15-25分钟，制得合金熔体；该过程通入氩气进行保护；
步骤三：将步骤二所得合金熔体注入压铸机浇口，压铸成发动机支架；
步骤四：将得到的发动机支架置于电阻炉内进行真空固溶处理，固溶处理温度为477-483℃，保温时间2.5-3.5小时，后迅速放入温度为60-70℃水中冷却；
步骤五：将固溶处理后的发动机支架置于122-128℃温度下进行真空时效处理，时效时间为5-6小时，随后空冷得到高导热、耐磨、耐腐蚀铝合金发动机支架。
优选的，步骤三中的压铸工艺设定如下：浇注温度700-720℃，料柄厚度25mm，模具温度150-160℃；压射力为330kN，锤头直径为70mm；压射压力85MPa，压射时间3秒，冷却时间2秒，留模时间10秒；压铸过程中模柄动作行程位置为：慢压射起始位置为80mm，快压射起始位置为270mm，增压位置为280mm，跟踪位置为350mm。
优选的，步骤二中超声处理的功率为650-700W，超声频率为25000-30000Hz。
本发明的有益效果是：本发明制得的铝合金发动机支架表面光洁度高且表面氧化铝保护层更加致密，具有优秀的抗腐蚀性能、良好导热性能和综合力学性能，而且耐磨性大幅度提高，较普通铝合金增加60-75％，延长了发动机支架的使用寿命，保障了用车安全。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
一种高导热、耐磨、耐腐蚀铝合金，其配方中各元素质量百分比组成如下：
Zn2.0-5.0wt％；
Fe0.5-1.3wt％；
Mg0.1-0.6wt％；
Ca0.4-0.8wt％；
Co1.2-1.6wt％；
Ta0.5-1.2wt％；
Sm0.2-0.4wt％；
Y0.2-0.4wt％；
其余为Al和杂质。
优选的，所述的杂质包括Si0.01-0.40wt％，Cu0.01-0.10wt％，Mn0.01-0.03wt％，Cr0.01-0.03wt％，V0.01-0.03wt％，Ti0.01-0.03wt％，Zr0.01-0.03wt％。
一种高导热、耐磨、耐腐蚀铝合金发动机支架的制造方法，具体步骤如下：
步骤一：将一定质量的纯铝锭在熔炼温度为700-720℃的碳化硅坩埚内融化，保温5-10分钟，制得纯铝熔体；
步骤二：将预烘干的Al-Sm、Al-Zn、Al-Fe、Al-Mg、Al-Ca、Al-Co、Al-Ta、Al-Y合金粉末混合并平均分为若干等份加入步骤一制得的纯铝熔体内，每次加入的合金量为熔体总质量的0.1-0.2wt％；每次加入后均进行超声处理，超声时间与单次合金的添加量成正比例关系，合金的添加量每增加0.1wt％超声时间增加2-3分钟，全部加入后静置保温15-25分钟，制得合金熔体；该过程通入氩气进行保护；
步骤三：将步骤二所得合金熔体注入压铸机浇口，压铸成发动机支架；
步骤四：将得到的发动机支架置于电阻炉内进行真空固溶处理，固溶处理温度为477-483℃，保温时间2.5-3.5小时，后迅速放入温度为60-70℃水中冷却；
步骤五：将固溶处理后的发动机支架置于122-128℃温度下进行真空时效处理，时效时间为5-6小时，随后空冷得到高导热、耐磨、耐腐蚀铝合金发动机支架。
优选的，步骤三中的压铸工艺设定如下：浇注温度700-720℃，料柄厚度25mm，模具温度150-160℃；压射力为330kN，锤头直径为70mm；压射压力85MPa，压射时间3秒，冷却时间2秒，留模时间10秒；压铸过程中模柄动作行程位置为：慢压射起始位置为80mm，快压射起始位置为270mm，增压位置为280mm，跟踪位置为350mm。
优选的，步骤二中超声处理的功率为650-700W，超声频率为25000-30000Hz。
实施例一
一种高导热、耐磨、耐腐蚀铝合金，其配方中各元素质量百分比组成如下：
Zn2.0wt％；
Fe0.5wt％；
Mg0.1wt％；
Ca0.4wt％；
Co1.2wt％；
Ta0.5wt％；
Sm0.2wt％；
Y0.2wt％；
其余为Al和杂质。
优选的，所述的杂质包括
Si0.01wt％，Cu0.01wt％，Mn0.01wt％，Cr0.01wt％，V0.01wt％，Ti0.01wt％，Zr0.01wt％。
一种高导热、耐磨、耐腐蚀铝合金发动机支架的制造方法，具体步骤如下：
步骤一：将一定质量的纯铝锭在熔炼温度为700℃的碳化硅坩埚内融化，保温5分钟，制得纯铝熔体；
步骤二：将预烘干的Al-Sm、Al-Zn、Al-Fe、Al-Mg、Al-Ca、Al-Co、Al-Ta、Al-Y合金粉末混合并平均分为若干等份加入步骤一制得的纯铝熔体内，每次加入的合金量为熔体总质量的0.1wt％；每次加入后均进行超声处理，超声时间与单次合金的添加量成正比例关系，合金的添加量每增加0.1wt％超声时间增加2分钟，全部加入后静置保温15分钟，制得合金熔体；该过程通入氩气进行保护；
步骤三：将步骤二所得合金熔体注入压铸机浇口，压铸成发动机支架；
步骤四：将得到的发动机支架置于电阻炉内进行真空固溶处理，固溶处理温度为477℃，保温时间2.5小时，后迅速放入温度为60℃水中冷却；
步骤五：将固溶处理后的发动机支架置于122℃温度下进行真空时效处理，时效时间为5小时，随后空冷得到高导热、耐磨、耐腐蚀铝合金发动机支架。
优选的，步骤三中的压铸工艺设定如下：浇注温度700℃，料柄厚度25mm，模具温度150℃；压射力为330kN，锤头直径为70mm；压射压力85MPa，压射时间3秒，冷却时间2秒，留模时间10秒；压铸过程中模柄动作行程位置为：慢压射起始位置为80mm，快压射起始位置为270mm，增压位置为280mm，跟踪位置为350mm。
优选的，步骤二中超声处理的功率为650W，超声频率为25000Hz。
实施例二
一种高导热、耐磨、耐腐蚀铝合金，其配方中各元素质量百分比组成如下：
Zn5.0wt％；
Fe1.3wt％；
Mg0.6wt％；
Ca0.8wt％；
Co1.6wt％；
Ta1.2wt％；
Sm0.4wt％；
Y0.4wt％；
其余为Al和杂质。
优选的，所述的杂质包括
Si0.40wt％，Cu0.10wt％，Mn0.03wt％，Cr0.03wt％，V0.03wt％，Ti0.03wt％，Zr0.03wt％。
一种高导热、耐磨、耐腐蚀铝合金发动机支架的制造方法，具体步骤如下：
步骤一：将一定质量的纯铝锭在熔炼温度为720℃的碳化硅坩埚内融化，保温10分钟，制得纯铝熔体；
步骤二：将预烘干的Al-Sm、Al-Zn、Al-Fe、Al-Mg、Al-Ca、Al-Co、Al-Ta、Al-Y合金粉末混合并平均分为若干等份加入步骤一制得的纯铝熔体内，每次加入的合金量为熔体总质量的0.2wt％；每次加入后均进行超声处理，超声时间与单次合金的添加量成正比例关系，合金的添加量每增加0.1wt％超声时间增加3分钟，全部加入后静置保温25分钟，制得合金熔体；该过程通入氩气进行保护；
步骤三：将步骤二所得合金熔体注入压铸机浇口，压铸成发动机支架；
步骤四：将得到的发动机支架置于电阻炉内进行真空固溶处理，固溶处理温度为483℃，保温时间3.5小时，后迅速放入温度为70℃水中冷却；
步骤五：将固溶处理后的发动机支架置于128℃温度下进行真空时效处理，时效时间为6小时，随后空冷得到高导热、耐磨、耐腐蚀铝合金发动机支架。
优选的，步骤三中的压铸工艺设定如下：浇注温度720℃，料柄厚度25mm，模具温度160℃；压射力为330kN，锤头直径为70mm；压射压力85MPa，压射时间3秒，冷却时间2秒，留模时间10秒；压铸过程中模柄动作行程位置为：慢压射起始位置为80mm，快压射起始位置为270mm，增压位置为280mm，跟踪位置为350mm。
优选的，步骤二中超声处理的功率为700W，超声频率为30000Hz。
实施例三
一种高导热、耐磨、耐腐蚀铝合金，其配方中各元素质量百分比组成如下：
Zn3.0wt％；
Fe1wt％；
Mg0.4wt％；
Ca0.5wt％；
Co1.3wt％；
Ta0.8wt％；
Sm0.3wt％；
Y0.3wt％；
其余为Al和杂质。
优选的，所述的杂质包括
Si0.10wt％，Cu0.05wt％，Mn0.02wt％，Cr0.02wt％，V0.02wt％，Ti0.02wt％，Zr0.02wt％。
一种高导热、耐磨、耐腐蚀铝合金发动机支架的制造方法，具体步骤如下：
步骤一：将一定质量的纯铝锭在熔炼温度为710℃的碳化硅坩埚内融化，保温6分钟，制得纯铝熔体；
步骤二：将预烘干的Al-Sm、Al-Zn、Al-Fe、Al-Mg、Al-Ca、Al-Co、Al-Ta、Al-Y合金粉末混合并平均分为若干等份加入步骤一制得的纯铝熔体内，每次加入的合金量为熔体总质量的0.15wt％；每次加入后均进行超声处理，超声时间与单次合金的添加量成正比例关系，合金的添加量每增加0.1wt％超声时间增加2.3分钟，全部加入后静置保温20分钟，制得合金熔体；该过程通入氩气进行保护；
步骤三：将步骤二所得合金熔体注入压铸机浇口，压铸成发动机支架；
步骤四：将得到的发动机支架置于电阻炉内进行真空固溶处理，固溶处理温度为480℃，保温时间3小时，后迅速放入温度为65℃水中冷却；
步骤五：将固溶处理后的发动机支架置于125℃温度下进行真空时效处理，时效时间为5.6小时，随后空冷得到高导热、耐磨、耐腐蚀铝合金发动机支架。
优选的，步骤三中的压铸工艺设定如下：浇注温度710℃，料柄厚度25mm，模具温度155℃；压射力为330kN，锤头直径为70mm；压射压力85MPa，压射时间3秒，冷却时间2秒，留模时间10秒；压铸过程中模柄动作行程位置为：慢压射起始位置为80mm，快压射起始位置为270mm，增压位置为280mm，跟踪位置为350mm。
优选的，步骤二中超声处理的功率为670W，超声频率为27000Hz。
上面结合具体实施例对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种铝合金材料，其特征在于，其配方中各元素质量百分比组成如下：
Zn2.0-5.0wt％；
Fe0.5-1.3wt％；
Mg0.1-0.6wt％；
Ca0.4-0.8wt％；
Co1.2-1.6wt％；
Ta0.5-1.2wt％；
Sm0.2-0.4wt％；
Y0.2-0.4wt％；
其余为Al和杂质。
2.根据权利要求1所述的铝合金材料，其特征在于，所述的杂质包括Si0.01-0.40wt％，Cu0.01-0.10wt％，Mn0.01-0.03wt％，Cr0.01-0.03wt％，V0.01-0.03wt％，Ti0.01-0.03wt％，Zr0.01-0.03wt％。
3.一种由权利要求1或2所述的铝合金材料制成的高导热、耐磨、耐腐蚀发动机支架的制造方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一：将一定质量的纯铝锭在熔炼温度为700-720℃的碳化硅坩埚内融化，保温5-10分钟，制得纯铝熔体；
步骤二：将预烘干的Al-Sm、Al-Zn、Al-Fe、Al-Mg、Al-Ca、Al-Co、Al-Ta、Al-Y合金粉末混合并平均分为若干等份加入步骤一制得的纯铝熔体内，每次加入的合金量为熔体总质量的0.1-0.2wt％；每次加入后均进行超声处理，超声时间与单次合金的添加量成正比例关系，合金的添加量每增加0.1wt％超声时间增加2-3分钟，全部加入后静置保温15-25分钟，制得合金熔体；该过程通入氩气进行保护；
步骤三：将步骤二所得合金熔体注入压铸机浇口，压铸成发动机支架；
步骤四：将得到的发动机支架置于电阻炉内进行真空固溶处理，固溶处理温度为477-483℃，保温时间2.5-3.5小时，后迅速放入温度为60-70℃水中冷却；
步骤五：将固溶处理后的发动机支架置于122-128℃温度下进行真空时效处理，时效时间为5-6小时，随后空冷得到高导热、耐磨、耐腐蚀铝合金发动机支架。
4.根据权利要求3所述的高导热、耐磨、耐腐蚀发动机支架的制造方法，其特征在于，步骤三中的压铸工艺设定如下：浇注温度700-720℃，料柄厚度25mm，模具温度150-160℃；压射力为330kN，锤头直径为70mm；压射压力85MPa，压射时间3秒，冷却时间2秒，留模时间10秒；压铸过程中模柄动作行程位置为：慢压射起始位置为80mm，快压射起始位置为270mm，增压位置为280mm，跟踪位置为350mm。
5.根据权利要求3所述的高导热、耐磨、耐腐蚀发动机支架的制造方法，其特征在于，步骤二中超声处理的功率为650-700W，超声频率为25000-30000Hz。
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