CN109504882A - 一种车用减震支架及其制备方法 - Google Patents

一种车用减震支架及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种车用减震支架及其制备方法，属于汽车零部件产品技术领域。所述车用减震支架的组成成分及其质量百分比为：Si0.4‑0.8％，Fe≤0.7％，Cu0.15‑0.4％，Mn≤0.15％，Mg0.8‑1.2％，Cr0.04‑0.35％，Zn≤0.25％，Ti≤0.15％，Bi0.02‑0.10％，Ga≤0.05％，余量为Al及不可避免的杂质。本发明在原有6061铝板的基础上添加了0.02‑0.10％Bi和≤0.05％Ga，并配合T6时效处理以及热处理前后的两次不同的超声波清洗，进一步提高车用减震支架的机械性能和耐磨性。

Description

一种车用减震支架及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种车用减震支架及其制备方法，属于汽车零部件产品技术领域。
背景技术
减震是汽车制造过程中一个重要的问题，减震效果的好坏直接影响着汽车行驶的平稳性和舒适性。减震杆是用于汽车车身与汽车车底盘连接的一种减震装置，减震杆是装配在减震杆支架上，减震杆支架连接于汽车底盘，减震杆支架与汽车底盘之间的固定位置的强度对于整个减震系统的强度起着至关重要的作用。
然而，目前的减震支架基本是通过铝板6061加自然时效制成，铝板6061具体为Si0.4-0.8％，Fe≤0.7％，Cu0.15-0.4％，Mn≤0.15％，Mg0.8-1.2％，Cr0.04-0.35％，Zn≤0.25％，Ti≤0.15％，余量为Al及不可避免的杂质，然而制得的减震支架韦氏硬度HW仅为9-11，机械性能(GB/T 3880.2-2006)抗拉强度≥205MPa，屈服强度≥110MPa，断后伸长率A50mm≥16，不能满足日益增高的要求。
发明内容
本发明的目的在于针对上述存在的问题提供一种机械性能好，耐磨性能好的车用减震支架。
为达到上述发明目的，本发明包括以下技术方案：一种车用减震支架，所述车用减震支架的组成成分及其质量百分比为：Si0.4-0.8％，Fe≤0.7％，Cu0.15-0.4％，Mn≤0.15％，Mg0.8-1.2％，Cr0.04-0.35％，Zn≤0.25％，Ti≤0.15％，Bi0.02-0.10％，Ga≤0.05％，余量为Al及不可避免的杂质。
本发明在原来车用减震支架的基础上添加了0.02-0.10％Bi和≤0.05％的Ga，通过两者的协同作用不仅大幅度改善机械加工性能，增加耐磨性能，且使车用减震支架铝合金适用于热处理的人工时效处理，可以通过人工时效处理进一步提高车用减震支架的机械加工性能和耐磨性能。
作为优选，上述车用减震支架铝合金的组分中还进一步满足：Si/Fe为1.2-2，Mg/Cr为4-6，Bi/Ga为1.5-3。
本发明还提供一种上述车用减震支架的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：
1)、配制上述车用减震支架的组成成分的铝合金原料，将铝合金原料熔炼并浇注成型得铝板，再经机加工得支架坯料；
2)、将支架坯料先进行第一次超声波清洗，然后氩弧焊接成支架坯件；
3)、将支架坯件热处理后进行人工时效，再经后处理后接着进行第二次超声波清洗，干燥得车用减震支架成品。
在上述车用减震支架的制备方法，步骤2)中第一次超声波清洗的电压U为13±1V，电流I为150±5A，振动频率范围为50-80kHz，功率密度为0.8-1W/C。
在上述车用减震支架的制备方法，步骤2)氩弧焊接中氩气纯度不低于99.99％，含水量不大于50mg/m2，气体流量为12-16L/min。
作为优选，氩弧焊接的温度为10-30℃，若氩弧焊接的温度低于10℃，则需要将支架坯料预热后再施焊。
在上述车用减震支架的制备方法，步骤3)中人工时效的温度为175-185℃，保温时间为4-8h。
在上述车用减震支架的制备方法，步骤3)中第二次超声波清洗的振动频率范围为80-100kHz，功率密度为0.5-0.8W/C。本发明采用两次超声波清洗，第二次超声波清洗的振动频率比第一次较高，但是不能高于120kHz，否则波长减短，空化作用反而减弱，从而降低了清洗效率。第二次超声波清洗的效力比第一次超声波清洗的效率较低，其原因在于，第一次超声波清洗前铝板表面有油污，需要通过较高效率清洗表面油污及氧化发黄发黑的杂质，减少热处理中杂质对性能的影响，而第二次超声波清洗是在热处理人工时效处理后，相对而言减震器支架的性能已经基本成型，不需要借助超声波清洗来进一步提高，第二次超声波清洗仅是出去表面油污及氧化发黄发黑的杂质。
现有技术中车用减震支架是用6061铝板通过T4时效制得，本发明在原有6061铝板的基础上添加了0.02-0.10％Bi和≤0.05％Ga，并配合T6时效处理以及热处理前后的两次不同的超声波清洗，进一步提高车用减震支架的机械性能和耐磨性。而本发明中改进后的车用减震支架铝板并不适合用T4时效处理，若采用了T4时效处理，反而使减震支架的机械性能大大降低。本发明车用减震支架(GB/T6892-2006)抗拉强度≥260MPa，屈服强度≥240MPa，断后伸长率A50mm≥7，韦氏硬度≧HW13。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例说明，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
配制车用减震支架的组成成分的铝合金原料：Si0.47％，Fe0.37％，Cu0.15％，Mn0.02％，Mg0.84％，Cr0.18％，Zn0.01％，Ti0.02％，Bi0.07％，Ga0.03％，余量为Al及不可避免的杂质，将铝合金原料熔炼并浇注成型得铝板，再经机加工(包括剪料、冲孔、打弯、切孔、切边、压倒角)得支架坯料；
将支架坯料先进行第一次超声波清洗：电压U为13V，电流I为150A，振动频率范围为60kHz，功率密度为0.9W/C，然后在20℃下氩弧焊接成支架坯件，氩弧焊接中氩气纯度不低于99.99％，含水量不大于50mg/m2，气体流量为14L/min；
将支架坯件热处理后先在180℃下人工时效处理6h，去毛刺后再进行第二次超声波清洗：振动频率范围为90kHz，功率密度为0.6W/C，干燥得车用减震支架成品。
实施例2
配制车用减震支架的组成成分的铝合金原料：Si0.6％，Fe0.35％，Cu0.3％，Mn0.1％，Mg1.05％，Cr0.21％，Zn0.15％，Ti0.08％，Bi0.05％，Ga0.02％，余量为Al及不可避免的杂质，将铝合金原料熔炼并浇注成型得铝板，再经机加工(包括剪料、冲孔、打弯、切孔、切边、压倒角)得支架坯料；
将支架坯料先进行第一次超声波清洗：电压U为13V，电流I为150A，振动频率范围为70kHz，功率密度为0.85W/C，然后在18℃下氩弧焊接成支架坯件，氩弧焊接中氩气纯度不低于99.99％，含水量不大于50mg/m2，气体流量为15L/min；
将支架坯件热处理后先在178℃下人工时效处理7h，去毛刺后再进行第二次超声波清洗：振动频率范围为85kHz，功率密度为0.7W/C，干燥得车用减震支架成品。
实施例3
配制车用减震支架的组成成分的铝合金原料：Si0.5％，Fe0.4％，Cu0.35％，Mn0.08％，Mg0.92％，Cr0.18％，Zn0.05％，Ti0.1％，Bi0.03％，Ga0.01％，余量为Al及不可避免的杂质，将铝合金原料熔炼并浇注成型得铝板，再经机加工(包括剪料、冲孔、打弯、切孔、切边、压倒角)得支架坯料；
将支架坯料先进行第一次超声波清洗：电压U为12V，电流I为152A，振动频率范围为55kHz，功率密度为0.95W/C，然后在25℃下氩弧焊接成支架坯件，氩弧焊接中氩气纯度不低于99.99％，含水量不大于50mg/m2，气体流量为13L/min；
将支架坯件热处理后先在182℃下人工时效处理5h，去毛刺后再进行第二次超声波清洗：振动频率范围为95kHz，功率密度为0.6W/C，干燥得车用减震支架成品。
实施例4
配制车用减震支架的组成成分的铝合金原料：Si0.4％，Fe0.7％，Cu0.15％，Mn0.15％，Mg0.8％，Cr0.35％，Zn0.01％，Ti0.15％，Bi0.02％，Ga0.05％，余量为Al及不可避免的杂质，将铝合金原料熔炼并浇注成型得铝板，再经机加工(包括剪料、冲孔、打弯、切孔、切边、压倒角)得支架坯料；
将支架坯料先进行第一次超声波清洗：电压U为12V，电流I为145A，振动频率范围为50kHz，功率密度为0.8W/C，然后在8℃下氩弧焊接，将支架坯料先预热至100℃再施焊成支架坯件，氩弧焊接中氩气纯度不低于99.99％，含水量不大于50mg/m2，气体流量为12L/min；
将支架坯件热处理后先在175℃下人工时效处理8h，去毛刺后再进行第二次超声波清洗：振动频率范围为80kHz，功率密度为0.5W/C，干燥得车用减震支架成品。
实施例5
配制车用减震支架的组成成分的铝合金原料：Si0.8％，Fe0.02％，Cu0.4％，Mn0.02％，Mg1.2％，Cr0.04％，Zn0.25％，Ti0.03％，Bi0.10％，Ga0.01％，余量为Al及不可避免的杂质，将铝合金原料熔炼并浇注成型得铝板，再经机加工(包括剪料、冲孔、打弯、切孔、切边、压倒角)得支架坯料；
将支架坯料先进行第一次超声波清洗：电压U为14V，电流I为155A，振动频率范围为80kHz，功率密度为1W/C，然后在30℃下氩弧焊接成支架坯件，氩弧焊接中氩气纯度不低于99.99％，含水量不大于50mg/m2，气体流量为16L/min；
将支架坯件热处理后先在185℃下人工时效处理4h，去毛刺后再进行第二次超声波清洗：振动频率范围为100kHz，功率密度为0.8W/C，干燥得车用减震支架成品。
实施例6
与实施例1的区别仅在于，该实施例中Si0.47％，Fe0.21％，即Si/Fe为2.24。
实施例7
与实施例1的区别仅在于，该实施例中Si0.47％，Fe0.45％，即Si/Fe为1.04。
实施例8
与实施例1的区别仅在于，该实施例中Mg0.84％，Cr0.24％，即Mg/Cr为3.5。
实施例9
与实施例1的区别仅在于，该实施例中Mg0.84％，Cr0.12％，即Mg/Cr为7。
实施例10
与实施例1的区别仅在于，该实施例中Bi0.07％，Ga0.05％，即Bi/Ga为1.4。
实施例11
与实施例1的区别仅在于，该实施例中Bi0.07％，Ga0.02％，即Bi/Ga为3.5。
实施例12
与实施例1的区别仅在于，该实施例中第一次超声波清洗与第二次超声波清洗处理均为电压U 13V，电流I 150A，振动频率范围60kHz，功率密度0.9W/C。
实施例13
与实施例1的区别仅在于，该实施例中第一次超声波清洗与第二次超声波清洗处理均为振动频率范围90kHz，功率密度0.6W/C。
对比例1
将铝板6061：Si0.4-0.8％，Fe≤0.7％，Cu0.15-0.4％，Mn≤0.15％，Mg0.8-1.2％，Cr0.04-0.35％，Zn≤0.25％，Ti≤0.15％，余量为Al，经熔炼、成型、一次超声波清洗、焊接、T4时效处理、二次超声波清洗后制得车用减震支架。
对比例2
与实施例1的区别仅在于，该对比例采用实施例1中的铝合金通过T4时效处理制得车用减震支架。
对比例3
与对比例1的区别仅在于，该对比例采用对比例1中的铝合金通过如实施例1中的T6人工时效处理制得车用减震支架。
将实施例1-13及对比例1-3中制得的车用减震支架进行性能测试，测试结果如下表所示。
表1：实施例1-13及对比例1-3中制得的车用减震支架的性能测试结果
综上所述，本发明在原有6061铝板的基础上添加了0.02-0.10％Bi和≤0.05％Ga，并配合T6时效处理以及热处理前后的两次不同的超声波清洗，进一步提高车用减震支架的机械性能和耐磨性。
另外，本发明要求保护的技术范围中点值未穷尽之处以及在实施例技术方案中对单个或者多个技术特征的同等替换所型成的新的技术方案，同样都在本发明要求保护的范围内；同时本发明方案所有列举或者未列举的实施例中，在同一实施例中的各个参数仅仅表示其技术方案的一个实例(即一种可行性方案)。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

Claims (10)

1.一种车用减震支架，其特征在于，所述车用减震支架的组成成分及其质量百分比为：Si0.4-0.8％，Fe≤0.7％，Cu0.15-0.4％，Mn≤0.15％，Mg0.8-1.2％，Cr0.04-0.35％，Zn≤0.25％，Ti≤0.15％，Bi0.02-0.10％，Ga≤0.05％，余量为Al及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的车用减震支架，其特征在于，Si/Fe为1.2-2。
3.根据权利要求1所述的车用减震支架，其特征在于，Mg/Cr为4-6。
4.根据权利要求1所述的车用减震支架，其特征在于，Bi/Ga为1.5-3。
5.一种如权利要求1所述的车用减震支架的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括如下步骤：
1)、配制如权利要求1中所述的车用减震支架的组成成分的铝合金原料，将铝合金原料熔炼并浇注成型得铝板，再经机加工得支架坯料；
2)、将支架坯料先进行第一次超声波清洗，然后氩弧焊接成支架坯件；
3)、将支架坯件先进行人工时效，经后处理后进行第二次超声波清洗，干燥得车用减震支架成品。
6.根据权利要求5所述的车用减震支架的制备方法，其特征在于，步骤2)中第一次超声波清洗的电压U为13±1V，电流I为150±5A，振动频率范围为50-80kHz，功率密度为0.8-1W/C。
7.根据权利要求5所述的车用减震支架的制备方法，其特征在于，步骤2)氩弧焊接中氩气纯度不低于99.99％，含水量不大于50mg/m2，气体流量为12-16L/min。
8.根据权利要求5或7所述的车用减震支架的制备方法，其特征在于，氩弧焊接的温度为10-30℃，若氩弧焊接的温度低于10℃，则需要将支架坯料预热后再施焊。
9.根据权利要求5所述的车用减震支架的制备方法，其特征在于，步骤3)中人工时效的温度为175-185℃，保温时间为4-8h。
10.根据权利要求5所述的车用减震支架的制备方法，其特征在于，步骤3)中第二次超声波清洗的振动频率范围为80-100kHz，功率密度为0.5-0.8W/C。
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