CN109897998A - 一种铝合金压铸件及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种铝合金压铸件及其生产工艺，涉及压铸件加工技术领域，铝合金压铸件的组分及各组分的质量百分比为：Si4.3‑7.6％、Cu2‑3％、Mg1.5‑3.8％、Mn1.5‑2.5％、Zn6‑8％、Fe0.6‑2.1％、Sr0.01‑0.06％、Zr0.07‑0.12％、Er0.02‑0.08％，其他金属及非金属的杂质元素总量不超过0.5％，其余为Al，其生产工艺包括备料、熔化、精炼、扒渣、变质、压铸、脱膜等步骤，本发明在铝中合理添加其他金属元素配比合理，生产出的铝合金压铸件组织晶粒细化、致密性好，显著提高其力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及压铸件加工技术领域，具体涉及一种铝合金压铸件及其生产工艺。
背景技术
压铸工艺原理是利用高压将金属液高速压入一精密金属模具型腔内，金属液在压力作用下冷却凝固而形成铸件。压铸生产效率高，能压铸形状复杂、尺寸精确、轮廓清晰、表面质量及强度、硬度都较高的压铸件，故应用较广，发展较快。目前压铸合金应用比较广泛的是压铸铝合金。压铸铝合金有良好的使用性能和工艺性能，因此铝合金的压铸发展迅速，在各个工业部门中得到广泛的应用，用量远远高于其他有色合金，在压铸生产中占有极其重要的地位。
压铸铝合金除了应满足所制零件的工作性能要求外，为了能顺利地进行压力铸造，它还应具有如下的性能：在过热度不高，甚至处于固、液相线温度范围内时，它应有较好的塑性体流变性能，即在压力作用下，貌似粘稠的铝合金液仍具有优良的流动性，便于填充复杂的型腔，保证良好的压铸件表面质量，减少铸件内的收缩孔洞，同时改善压铸型的工作状况，提高其工作寿命；线收缩率小，并且有一定的高温强度，以免铸件产生裂纹和变形，提高铸件尺寸精度；结晶温度范围小，可以减少铸件中收缩孔洞产生的可能性；具有一定的高温固态强度，防止模具开模时推出铸件产生变形或破裂；在常温下应具有一定的强度，以尽可能提高压铸件的机械强度和表面硬度；与压铸型不发生化学反应，亲和力小，防止粘型和铸件、铸型相互合金化；与压铸型不发生化学反应，亲和力小，防止粘型和铸件、铸型相互合金化。
铝合金压铸生产的工件常因气孔存在而导致报废。产生气孔的原因很多，在解决这一产品质量问题时常常无从下手，如何快速、正确地采取措施减少因气孔而造成的废品率，这是目前铝合金压铸件亟需解决的问题。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种铝合金压铸件及其生产工艺，解决由于气孔存在而导致铝合金压铸件废品率过高的问题，以及提高铝合金压铸件的力学性能。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种铝合金压铸件，铝合金压铸件的组分及各组分的质量百分比为：Si4.3-7.6％、Cu2-3％、Mg1.5-3.8％、Mn1.5-2.5％、Zn6-8％、Fe0.6-2.1％、Sr0.01-0.06％、Zr0.07-0.12％、Er0.02-0.08％，其他金属及非金属的杂质元素总量不超过0.5％，其余为Al。
优选的，铝合金压铸件的组分及各组分的质量百分比为：Si5-6％、Cu2.2-2.8％、Mg2-2.7％、Mn2-2.3％、Zn6.5-7.5％、Fe1-1.8％、Sr0.03-0.05％、Zr0.09-0.11％、Er0.04-0.06％，其他金属及非金属的杂质元素总量不超过0.5％，其余为Al。
优选的，铝合金压铸件的组分及各组分的质量百分比为：Si5.5％、Cu2.5％、Mg2.3％、Mn2.2％、Zn7％、Fe1.5％、Sr0.04％、Zr0.1％、Er0.05％，其他金属及非金属的杂质元素总量不超过0.5％，其余为Al。
上述铝合金压铸件的生产工艺包括以下步骤：
1)按照质量百分比称取各原料备用；
2)先将纯铝、纯镁、铝硅、铝锌合金加入熔炼炉中，在氩气气体保护下，加热至740-780℃，并搅拌使合金完全熔化，然后加入铜、锰、铁、锶、锆和铒，继续升温至1850-1900℃，待全部熔化后得铝合金熔液；
3)将步骤2)得到的铝合金熔液温度调整至790-820℃，加入精炼剂进行精炼处理，精炼完成后扒去液面熔渣，调整温度到800-830℃，加入变质剂进行变质处理，检验铝合金熔液成分合格后完成精炼变质过程；
4)将经过精炼变质处理后的铝合金熔液放在真空罐中，在通过真空设备把真空罐抽成50％真空度后静置，待铝合金熔液温度降至640-730℃后运输到保温炉中进行保温等待压铸生产；
5)将模具的型腔预热至260-280℃，并在模具表面喷涂脱模剂，再将步骤4)处理后的铝合金熔液在高真空条件下压射到模具的型腔中，其中，高真空压铸型腔气体压力为45mbar以下，直至充型压铸结束；
6)压铸结束后保压时间为60-80s，卸掉压力，冷却10-18s后脱膜即得压铸件。
进一步的，步骤3)中，精炼剂包括Na3AlF6、CaF2、MgCl2、NaCl、C2Cl6、CCl4、TiCl4中的一种或几种混合物。
进一步的，步骤5)中，压射速度为4-5.5m/s，铸造压力为80-120MPa。
(三)有益效果
本发明提供了一种铝合金压铸件及其生产工艺，在铝元素中合理添加其他金属元素配比，并优化其生产工艺，可以提高铝合金压铸件的综合性能并延长其使用寿命。
其中，铝合金压铸件在生产时，较大的压射速度条件下能够使晶粒细化，提高压铸件的致密性以及力学性能，但过高的压射速度会使铝合金熔液流动速度过快，容易产生气孔，使得压铸件的力学性能下降，因此本发明中压射速度为4-5.5m/s，得到的压铸件抗拉强度高，力学性能好。铝合金熔液压铸时浇注温度过高会使合金的收缩率增大，铸件产生裂纹倾向增加，组织中晶粒生长变大使铸件脆性变大，还易造成严重的缩孔、疏松等缺陷，浇注温度过低则易产生冷隔、浇不足等缺陷，因此本发明中浇筑温度为640-730℃，可有效避免铸件缺陷提高力学性能。本发明中模具预热温度为260-280℃，可充分保护铸模，防止铸模过早失效，也可避免因模具温度过低产生激冷失去流动性，造成浇不足、冷隔等缺陷。
本发明铝合金压铸件在生产时采用高真空压铸，使铝合金熔液与铸型贴合更加紧密，增加压铸件与模具之间的界面传热系数，加快铸件冷却速度，细化晶粒组织，可显著减少气孔缺陷，提高其力学性能，大大提高压铸件的工艺质量和成品率。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种铝合金压铸件，铝合金压铸件的组分及各组分的质量百分比为：Si5.5％、Cu2.5％、Mg2.3％、Mn2.2％、Zn7％、Fe1.5％、Sr0.04％、Zr0.1％、Er0.05％，其他金属及非金属的杂质元素总量不超过0.5％，其余为Al。
上述铝合金压铸件的生产工艺包括以下步骤：
1)按照质量百分比称取各原料备用；
2)先将纯铝、纯镁、铝硅、铝锌合金加入熔炼炉中，在氩气气体保护下，加热至740℃，并搅拌使合金完全熔化，然后加入铜、锰、铁、锶、锆和铒，继续升温至1850℃，待全部熔化后得铝合金熔液；
3)将步骤2)得到的铝合金熔液温度调整至790℃，加入Na3AlF6、CaF2、MgCl2混合物进行精炼处理，精炼完成后扒去液面熔渣，调整温度到800℃，加入变质剂进行变质处理，检验铝合金熔液成分合格后完成精炼变质过程；
4)将经过精炼变质处理后的铝合金熔液放在真空罐中，在通过真空设备把真空罐抽成50％真空度后静置，待铝合金熔液温度降至640℃后运输到保温炉中进行保温等待压铸生产；
5)将模具的型腔预热至260℃，并在模具表面喷涂脱模剂，再将步骤4)处理后的铝合金熔液在高真空条件下压射到模具的型腔中，其中，高真空压铸型腔气体压力为45mbar以下，压射速度为5.5m/s，铸造压力为120MPa，直至充型压铸结束；
6)压铸结束后保压时间为80s，卸掉压力，冷却10s后脱膜即得压铸件。
实施例2：
一种铝合金压铸件，铝合金压铸件的组分及各组分的质量百分比为：Si4.3％、Cu2.8％、Mg1.5％、Mn2.3％、Zn6％、Fe1.8％、Sr0.01％、Zr0.11％、Er0.02％，其他金属及非金属的杂质元素总量不超过0.5％，其余为Al。
上述铝合金压铸件的生产工艺包括以下步骤：
1)按照质量百分比称取各原料备用；
2)先将纯铝、纯镁、铝硅、铝锌合金加入熔炼炉中，在氩气气体保护下，加热至780℃，并搅拌使合金完全熔化，然后加入铜、锰、铁、锶、锆和铒，继续升温1900℃，待全部熔化后得铝合金熔液；
3)将步骤2)得到的铝合金熔液温度调整至820℃，加入C2Cl6、CCl4、TiCl4混合物进行精炼处理，精炼完成后扒去液面熔渣，调整温度到800-830℃，加入变质剂进行变质处理，检验铝合金熔液成分合格后完成精炼变质过程；
4)将经过精炼变质处理后的铝合金熔液放在真空罐中，在通过真空设备把真空罐抽成50％真空度后静置，待铝合金熔液温度降至730℃后运输到保温炉中进行保温等待压铸生产；
5)将模具的型腔预热至280℃，并在模具表面喷涂脱模剂，再将步骤4)处理后的铝合金熔液在高真空条件下压射到模具的型腔中，其中，高真空压铸型腔气体压力为45mbar以下，压射速度为4m/s，铸造压力为80MPa，直至充型压铸结束；
6)压铸结束后保压时间为60s，卸掉压力，冷却18s后脱膜即得压铸件。
实施例3：
一种铝合金压铸件，铝合金压铸件的组分及各组分的质量百分比为：Si7.6％、Cu2.2％、Mg3.8％、Mn2％、Zn8％、Fe1％、Sr0.03％、Zr0.12％、Er0.04％，其他金属及非金属的杂质元素总量不超过0.5％，其余为Al。
上述铝合金压铸件的生产工艺包括以下步骤：
1)按照质量百分比称取各原料备用；
2)先将纯铝、纯镁、铝硅、铝锌合金加入熔炼炉中，在氩气气体保护下，加热至760℃，并搅拌使合金完全熔化，然后加入铜、锰、铁、锶、锆和铒，继续升温至1860℃，待全部熔化后得铝合金熔液；
3)将步骤2)得到的铝合金熔液温度调整至790℃，加入NaCl、TiCl4混合物进行精炼处理，精炼完成后扒去液面熔渣，调整温度到800℃，加入变质剂进行变质处理，检验铝合金熔液成分合格后完成精炼变质过程；
4)将经过精炼变质处理后的铝合金熔液放在真空罐中，在通过真空设备把真空罐抽成50％真空度后静置，待铝合金熔液温度降至660℃后运输到保温炉中进行保温等待压铸生产；
5)将模具的型腔预热至270℃，并在模具表面喷涂脱模剂，再将步骤4)处理后的铝合金熔液在高真空条件下压射到模具的型腔中，其中，高真空压铸型腔气体压力为45mbar以下，压射速度为5m/s，铸造压力为90MPa直至充型压铸结束；
6)压铸结束后保压时间为70s，卸掉压力，冷却15s后脱膜即得压铸件。
实施例4：
一种铝合金压铸件，铝合金压铸件的组分及各组分的质量百分比为：Si6％、Cu2％、Mg2.7％、Mn2％、Zn7.5％、Fe0.6％、Sr0.05％、Zr0.07％、Er0.06％，其他金属及非金属的杂质元素总量不超过0.5％，其余为Al。其生产工艺同实施例1。
实施例5：
一种铝合金压铸件，铝合金压铸件的组分及各组分的质量百分比为：Si5％、Cu3％、Mg2％、Mn2.5％、Zn6.5％、Fe2.1％、Sr0.06％、Zr0.09％、Er0.08％，其他金属及非金属的杂质元素总量不超过0.5％，其余为Al。其生产工艺同实施例1。
对实施例1-5生产的铝合金压铸件试样进行力学性能测试，其测试结果如表1所示。
表1：
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
| 拉伸强度(MPa) | 363.1 | 359.7 | 361.8 | 361.4 | 356.2 |
| 屈服强度(MPa) | 283.2 | 276.4 | 277.1 | 276.7 | 263.9 |
| 延伸率％ | 5.6 | 7.2 | 6.5 | 7.1 | 6.2 |
| 硬度(HV) | 98.5 | 97.9 | 97.6 | 98.1 | 98.3 |
综上，本发明实施例具有如下有益效果：本发明实施例1-5生产的铝合金压铸试样组织晶粒细化、致密性好，有效避免了因气孔缺陷导致铝合金压铸件脆性大等问题，显著提高了铝合金压铸件的力学性能。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种铝合金压铸件，其特征在于，所述铝合金压铸件的组分及各组分的质量百分比为：Si4.3-7.6％、Cu2-3％、Mg1.5-3.8％、Mn1.5-2.5％、Zn6-8％、Fe0.6-2.1％、Sr0.01-0.06％、Zr0.07-0.12％、Er0.02-0.08％，其他金属及非金属的杂质元素总量不超过0.5％，其余为Al。
2.如权利要求1所述的铝合金压铸件，其特征在于，所述铝合金压铸件的组分及各组分的质量百分比为：Si5-6％、Cu2.2-2.8％、Mg2-2.7％、Mn2-2.3％、Zn6.5-7.5％、Fe1-1.8％、Sr0.03-0.05％、Zr0.09-0.11％、Er0.04-0.06％，其他金属及非金属的杂质元素总量不超过0.5％，其余为Al。
3.如权利要求1所述的铝合金压铸件，其特征在于，所述铝合金压铸件的组分及各组分的质量百分比为：Si5.5％、Cu2.5％、Mg2.3％、Mn2.2％、Zn7％、Fe1.5％、Sr0.04％、Zr0.1％、Er0.05％，其他金属及非金属的杂质元素总量不超过0.5％，其余为Al。
4.如权利要求1所述的铝合金压铸件，其特征在于，该铝合金压铸件的生产工艺包括以下步骤：
1)按照质量百分比称取各原料备用；
2)先将纯铝、纯镁、铝硅、铝锌合金加入熔炼炉中，在氩气气体保护下，加热至740-780℃，并搅拌使合金完全熔化，然后加入铜、锰、铁、锶、锆和铒，继续升温至1850-1900℃，待全部熔化后得铝合金熔液；
3)将步骤2)得到的铝合金熔液温度调整至790-820℃，加入精炼剂进行精炼处理，精炼完成后扒去液面熔渣，调整温度到800-830℃，加入变质剂进行变质处理，检验铝合金熔液成分合格后完成精炼变质过程；
4)将经过精炼变质处理后的铝合金熔液放在真空罐中，在通过真空设备把真空罐抽成50％真空度后静置，待铝合金熔液温度降至640-730℃后运输到保温炉中进行保温等待压铸生产；
5)将模具的型腔预热至260-280℃，并在模具表面喷涂脱模剂，再将步骤4)处理后的铝合金熔液在高真空条件下压射到模具的型腔中，其中，高真空压铸型腔气体压力为45mbar以下，直至充型压铸结束；
6)压铸结束后保压时间为60-80s，卸掉压力，冷却10-18s后脱膜即得压铸件。
5.如权利要求4所述的铝合金压铸件，其特征在于，该铝合金压铸件的生产工艺步骤3)中，所述精炼剂包括Na3AlF6、CaF2、MgCl2、NaCl、C2Cl6、CCl4、TiCl4中的一种或几种混合物。
6.如权利要求4所述的铝合金压铸件，其特征在于，该铝合金压铸件的生产工艺步骤5)中，压射速度为4-5.5m/s，铸造压力为80-120MPa。
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