CN109825726B - 铝镁合金汽车发动机固定支架的制备方法 - Google Patents

铝镁合金汽车发动机固定支架的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铝镁合金汽车发动机固定支架的制备方法,依次包括制备镁铝合金成品、挤压为支架成品的步骤。通过增加Mg的含量以及适量引入稀土元素,降低了成品的重量、提升了散热能力,且能够重复使用多余的材料,性能上并没有明显的降低。通过将常见的融化、均化等进行结合,确保了材料的力学性能。通过挤压的方式形成成品,且在淬火后再次升温为淬火前的温度,使淬火和退火的关联度更高,进一步增加了材料的强度,且其内部应力更小,延长了成品的使用寿命。

Description

铝镁合金汽车发动机固定支架的制备方法
技术领域
本发明涉及汽车配件制备技术领域,尤其是涉及一种铝镁合金汽车发动机固定支架的制备方法。
背景技术
汽车的发动机支架应该具有足够的强度、硬度、韧性以及抗拉强度,还需要能够提供一定的减震。如此,常见的支架采用铁质材料焊接而成,或采用价格相对较为昂贵的铝合金制备,且辅助以橡胶等减震垫,故而或者重量较大,或者力学性能较差,难以满足长时间的苛刻环境的使用需要。
发明内容
本发明的目的是提供一种铝镁合金汽车发动机固定支架的制备方法,它具有所制备的支架重量较轻、强度较高的特点。
本发明所采用的技术方案是:铝镁合金汽车发动机固定支架的制备方法,依次包括制备镁铝合金成品、挤压为支架成品的步骤,其中:
所述制备镁铝合金成品的步骤依次包括以下步骤:
(1)配制铝镁合金原料:以百分含量计,原料组分为:Si:7.5—8.5%,Fe:0.5—1.0%,Cu:3.0—4.0%,Mn:0.3—0.5%,Ni:0.3-0.5%,Zn:0.3-0.5%,Sn:0.1-0.35%,La:0.05-0.08%,Mg:15-20%,余量为Al;
(2)中间处理:将Al置于熔炉中升温至810-830℃,保持该温度,在氩气保护下,将Mg融化至750-780℃后,将Fe、Cu、Mn、Ni、Zn、Si添加入Mg中形成混合液,在8min内升温至950-1000℃,添加La,保持温度1-2min,接着在10min内将混合液添加至保持温度的Al液中,形成液态镁铝合金,保持温度静置15-20min,在5min内将温度匀速冷却至700℃,而后倒入圆柱形成型模具中自然凝固形成直径为100-150mm的镁铝合金坯体,接着,将冷却后的镁铝合金再次加热到550-600℃,保温6—7h实施初步均化,而后自然冷却得到镁铝合金棒材;
(3)均质:将中间处理后得到的镁铝合金棒材加热至加热至475~485℃,保温10~12h,冷却至常温得到均质后的铝合金铸棒,静置至少24h;
(4)再造:把均质后的镁铝合金棒材再次加热至450—460℃,而后将加热后的镁铝合金棒材放入到挤压机的挤压筒中进行镦粗,使其直径增加至原来的1.5倍,得到镦粗的镁铝合金粗棒,而后再将镁铝合金粗棒在挤压机中进行挤压,使其恢复至100-150mm,挤压温度设定为450-460℃,得到再造镁铝合金棒材;
(5)将再造镁铝合金棒材在450-460℃条件下保温1-1.5h,之后自然冷却,得到镁铝合金成品;
所述挤压为支架成品的步骤依次包括:
(1)将镁铝合金成品送入挤压机中挤压后进入模具中,在模具内单向挤压成型,得到发动机固定支架半成品,挤压时,镁铝合金成品的温度为480-485℃,挤压筒的温度为430-440℃,挤压速度500-600mm/min;
(2)淬火处理:将发动机固定支架半成品在3min内放入室温的柴油中自然冷却,冷却后取出放入温度为430-440℃的加热炉中保温10-15h,取出在室温下自然冷却后,常规方式清洗,制成铝镁合金汽车发动机固定支架。
所述铝镁合金汽车发动机固定支架上设有若干直径为4-6mm的孔洞。
所述孔洞的形成方式是:在淬火处理步骤之后进行,采用空心的钻头进行钻孔,该钻头内部通过有冷却循环水,且冷却循环水的压力为0.2-0.3Mpa,同时,从钻头的头部开始到钻头的根部,该钻头的外径逐渐减小,以及,钻头在工作时,钻头朝上进行钻孔。
相邻的孔洞的延伸方向垂直相交。
本发明和现有技术相比所具有的优点是:重量较轻、强度较高。本发明的铝镁合金汽车发动机固定支架的制备方法通过在如下三方面进行改进后,较好的达到了轻量化、高强度化的优点。
1、优化了原料配比。通过增加Mg的含量,相对的降低了常见镁铝合金中Al的含量。同时,通过适量引入稀土元素,在一定程度上,增加了常用镁铝合金的强度、可塑性,但是仅需要采用常见的镁铝合金模具、熔炉等设备即可进行生产,降低了设备成本。同时,仅使用一种稀土元素,而避免采用一种以上的稀土元素,使稀土的使用品种、数量均得到了降低,但是作用相较于多种稀土元素的添加反倒有了一定的提高,经实际验证,此改变使材料的硬度、韧性至少增加12%,且减少了材料成本。通过孔洞的设置,降低了成品的重量、提升了散热能力,且能够重复使用多余的材料,但是在成品的性能上并没有明显的降低。
2、优化了制备工艺。通过将常见的融化、均化等进行结合,尤其是合理设定了各种元素的添加时机,且采用最后对棒材进行塑化再造,使其晶粒更为细小和均匀,确保了材料的力学性能。
3、优化了热处理工艺。通过挤压的方式形成成品,且在淬火后再次升温为淬火前的温度,使淬火和退火的关联度更高,进一步增加了材料的强度,且其内部应力更小,延长了成品的使用寿命。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明:
图1是本发明的实施例的局部主视剖视图。
图中:10、本体,11、孔洞。
具体实施方式
实施例,铝镁合金汽车发动机固定支架的制备方法,依次包括制备镁铝合金成品、挤压为支架成品等步骤。
其中:
该制备镁铝合金成品的步骤依次包括以下步骤:
(1)配制铝镁合金原料:以百分含量计,原料组分为:Si:7.5—8.5%,Fe:0.5—1.0%,Cu:3.0—4.0%,Mn:0.3—0.5%,Ni:0.3—0.5%,Zn:0.3—0.5%,Sn:0.1—0.35%,La:0.05-0.08%,Mg:15—20%,余量为Al。其中,相较于传统的镁铝合金,Mg相较于Al的比例更高,而稀土元素的使用品种和数量均较低。比如,以百分含量计,原料组分为:Si:7.5%,Fe:0.5%,Cu:3.0%,Mn:0.3%,Ni:0.3%,Zn:0.3%,Sn:0.1%,La:0.05%,Mg:15%,余量为Al。或者,以百分含量计,原料组分为:Si:8%,Fe:0.8%,Cu:3.5%,Mn:0.35%,Ni:0.38%,Zn:0.4%,Sn:0.25%,La:0.056%,Mg:18%,余量为Al;或者,以百分含量计,原料组分为:Si:8.5%,Fe:1.0%,Cu:4.0%,Mn:0.5%,Ni:0.5%,Zn:0.5%,Sn:0.35%,La:0.08%,Mg:20%,余量为Al。当然,其中必然含有不可避免的杂质,但杂质含量最好控制在0.5%以下。
(2)中间处理:将Al置于熔炉中升温至810—830℃,比如,升温至810、820或830℃,保持该温度。在氩气保护下,将Mg融化至750—780℃后,比如,融化为750、770或780℃后,将Fe、Cu、Mn、Ni、Zn、Si添加入Mg中形成混合液。将混合液在8min内升温至950—1000℃,添加La,保持温度1—2min。比如,将混合液以6min升温至1000℃,添加La,保持温度1min;或者,将混合液以7min升温至980℃,添加La,保持温度1.5min;将混合液在以8min升温至950℃,添加La,保持温度2min。事实证明,此环节升温速度越快越好。接着在10min内将混合液添加至保持温度的Al液中,形成液态镁铝合金,保持温度静置15-20min,比如,保持温度时间为15、16或20min。接着,在5min内将液态镁铝合金的温度匀速冷却至700℃,而后倒入圆柱形成型模具中自然凝固形成直径为100-150mm的镁铝合金坯体。比如,以5min将温度匀速冷却至700℃,而后倒入圆柱形成型模具中自然凝固形成直径为100mm的镁铝合金坯体;或者,以4min将温度匀速冷却至700℃,而后倒入圆柱形成型模具中自然凝固形成直径为120mm的镁铝合金坯体;或者,以3min将温度匀速冷却至700℃,而后倒入圆柱形成型模具中自然凝固形成直径为150mm的镁铝合金坯体。事实证明,此步骤中,冷却速度越快,成品性能越好。接着,将冷却后的镁铝合金再次加热到550-600℃,保温6-7h实施初步均化,而后自然冷却得到镁铝合金棒材。比如,将冷却后的镁铝合金再次加热到550℃,保温6h实施初步均化;或者,将冷却后的镁铝合金再次加热到580℃,保温6.5h实施初步均化;或者,将冷却后的镁铝合金再次加热到600℃,保温7h实施初步均化。
(3)均质:将中间处理后得到的镁铝合金棒材加热至加热至475~485℃,保温10~12h,冷却至常温得到均质后的铝合金铸棒,静置至少24h。比如,加热至475℃,保温10h,冷却至常温得到均质后的铝合金铸棒,静置24h;或者,加热至480℃,保温11h,冷却至常温得到均质后的铝合金铸棒,静置36h;或者,加热至485℃,保温12h,冷却至常温得到均质后的铝合金铸棒,静置48h。相较于一次均化而言,经过初步均化和本次均质的结合后,能够完全避免棒材晶粒的长大,甚至在某些情况下,晶粒大小得到了降低。
(4)再造:把均质后的镁铝合金棒材再次加热至450-460℃,比如,加热至450、455或460℃,而后将加热后的镁铝合金棒材放入到挤压机的挤压筒中进行镦粗,使其直径增加至原来的1.5倍,得到镦粗的镁铝合金粗棒,而后再将镁铝合金粗棒在挤压机中进行挤压,使其恢复至100-150mm,挤压温度设定为450-460℃,比如,压温度设定为450、455或者460℃,得到再造镁铝合金棒材。经再造工艺之后,使材料在保持强度的前提下,抗拉强度增加了至少15%、延伸率增加了至少10%。
(5)将再造镁铝合金棒材在450-460℃条件下保温1-1.5h,比如,在450、455或460℃条件下保温1、1.2或1.5h,之后自然冷却,得到镁铝合金成品。
该挤压为支架成品的步骤依次包括:
(1)将镁铝合金成品送入挤压机中挤压后进入模具中,在模具内单向挤压成型,得到发动机固定支架半成品。挤压时,镁铝合金成品的温度为480-485℃,挤压筒的温度为430-440℃,挤压速度500-600mm/min。比如,挤压时,镁铝合金成品的温度为480、482或485℃,挤压筒的温度为430、435或440℃,挤压速度500、550或600mm/min。
(2)淬火处理:将发动机固定支架半成品在3min内放入室温的柴油中自然冷却,冷却后取出放入温度为430-440℃的加热炉中保温10—15h,比如,在430、435或440℃的加热炉中保温10、12或15h,该加热炉的温度最好等同于前述挤压筒的温度。取出在室温下自然冷却后,采用常规方式清洗,制成铝镁合金汽车发动机固定支架。该步骤后,固定支架的强度、表面硬度均提高了至少8%。
优化的:
见图1所示,该铝镁合金汽车发动机固定支架上设有若干直径为4—6mm的孔洞11。孔洞11可以根据具体情况进行设置,且可以是盲孔亦可为通孔。由于相较于传统的铁质、铝合金等材质的支架而言,本发明的支架在强度、硬度、韧性、抗拉强度等方面均有不同程度的提升,且设置数量合适的孔洞11后,其力学等性能仍然能够满足支架的使用需要,但是重量最多能够降低20%。
孔洞11的形成方式是:在淬火处理步骤之后进行,采用空心的钻头进行钻孔,该钻头内部通过有冷却循环水,且冷却循环水的压力为0.2—0.3Mpa。同时,从钻头的头部开始到钻头的根部,该钻头的外径逐渐减小。以及,钻头在工作时,钻头朝上进行钻孔。这样,由于钻头直径逐渐缩小,且冷却循环水具有一定的压力,不仅有利于尽快排出合金屑,亦做到了尽快散热,使本体10不会产生任何变形和内部应力的变化。
相邻的孔洞11的延伸方向垂直相交。这样,能够更大量的设置孔洞11,且孔洞11数量增加后,不会对本体10的力学性能造成影响。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (1)

1.铝镁合金汽车发动机固定支架的制备方法,依次包括制备镁铝合金成品、挤压为支架成品的步骤,其中:
所述制备镁铝合金成品的步骤依次包括以下步骤:
(1)配制铝镁合金原料:以百分含量计,原料组分为:Si:7.5—8.5%,Fe:0.5—1.0%,Cu:3.0—4.0%,Mn:0.3—0.5%,Ni:0.3—0.5%,Zn:0.3—0.5%,Sn:0.1—0.35%,La:0.05-0.08%,Mg:15—20%,余量为Al;
(2)中间处理:将Al置于熔炉中升温至810—830℃,保持该温度,在氩气保护下,将Mg融化至750—780℃后,将Fe、Cu、Mn、Ni、Zn、Si添加入Mg中形成混合液,在8min内升温至950—1000℃,添加La,保持温度1—2min,接着在10min内将混合液添加至保持温度的Al液中,形成液态镁铝合金,保持温度静置15—20min,在5min内将温度匀速冷却至700℃,而后倒入圆柱形成型模具中自然凝固形成直径为100—150mm的镁铝合金坯体,接着,将冷却后的镁铝合金再次加热到550—600℃,保温6—7h实施初步均化,而后自然冷却得到镁铝合金棒材;
(3)均质:将中间处理后得到的镁铝合金棒材加热至加热至475~485℃,保温10~12h,冷却至常温得到均质后的铝合金铸棒,静置至少24h;
(4)再造:把均质后的镁铝合金棒材再次加热至450—460℃,而后将加热后的镁铝合金棒材放入到挤压机的挤压筒中进行镦粗,使其直径增加至原来的1.5倍,得到镦粗的镁铝合金粗棒,而后再将镁铝合金粗棒在挤压机中进行挤压,使其恢复至100—150mm,挤压温度设定为450—460℃,得到再造镁铝合金棒材;
(5)将再造镁铝合金棒材在450—460℃条件下保温1—1.5h,之后自然冷却,得到镁铝合金成品;
所述挤压为支架成品的步骤依次包括:
(1)将镁铝合金成品送入挤压机中挤压后进入模具中,在模具内单向挤压成型,得到发动机固定支架半成品,挤压时,镁铝合金成品的温度为480—485℃,挤压筒的温度为430—440℃,挤压速度500—600mm/min;
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所述孔洞的形成方式是:在淬火处理步骤之后进行,采用空心的钻头进行钻孔,该钻头内部通过有冷却循环水,且冷却循环水的压力为0.2—0.3Mpa,同时,从钻头的头部开始到钻头的根部,该钻头的外径逐渐减小,以及,钻头在工作时,钻头朝上进行钻孔;
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