CN110205526B

CN110205526B - 一种汽车油冷却器铸件及其压铸工艺

Info

Publication number: CN110205526B
Application number: CN201910570995.8A
Authority: CN
Inventors: 张骏
Original assignee: Nanjing Sizhuangsen Metal Material Co ltd
Current assignee: Nanjing Sizhuangsen Metal Material Co ltd
Priority date: 2019-06-28
Filing date: 2019-06-28
Publication date: 2020-08-21
Anticipated expiration: 2039-06-28
Also published as: CN110205526A

Abstract

本发明公开了一种汽车油冷却器铸件及其压铸工艺，属于金属铸件制备技术。包括如下步骤：合金熔炼、中转除气、定模、压铸成型、消除应力、表面处理六个步骤。本发明通过在合金配方中加入少量稀土元素La，能够显著提高合金的高温力学性能和耐腐蚀能力；通过加入精炼剂，能够使铝液中含的杂质和氢气，其中，中转除气能够加快精炼效率和生产效率；通过软件和实际工艺对比选取合适的浇注温度、压射比压、喷射速度、保压时间，减少了冷隔、卷气、缩孔等缺陷的发生；采用线性降温的方式，分段消除铸件内部应力，避免油冷却器铸件冷却后发生形变和开裂。

Description

一种汽车油冷却器铸件及其压铸工艺

技术领域

本发明属于金属铸件制备技术，尤其是一种汽车油冷却器铸件及其压铸工艺。

背景技术

压力铸造是指在高压作用下，使液态或半液态金属以较高的速度充填到金属模具型腔，并在压力作用下成型和凝固而获得铸件的方法，是所有铸造方法中生产速度最快的一种方法。可以制作出外观形状复杂、轮廓清晰、壁薄、深腔的金属制件，现压铸工艺广泛于工业化应用，成为汽车摩托车、航空航天、电器仪表、通讯器材、医疗机械、日常用品等领域许多部件的重要甚至是必需的生产手段。

然而，铝合金高压铸造的一个主要问题在于：铝液压射过程中，在注射腔中会带进的一定量的空气量，使铸件的品质波动大。以本公司生产的油冷却器的压铸工艺为例，当注射速度过高，一方面会造成大量的空气通过压室进入型腔，另一方面会造成铝液在压室内翻腾，导致铝液含气量提高，从而影响压铸件的品质；如果压射速度过低，会造成铸件冷隔及成形不良。

发明内容

发明目的：提供一种汽车油冷却器铸件及其压铸工艺，以解决上述背景技术中所涉及的问题。

技术方案：一种汽车油冷却器铸件的压铸工艺，包括如下步骤：

步骤S1、合金熔炼，将合金和精炼剂按照（250~300）：1比例混合投入800~900℃的高温熔炉熔融；

步骤S2、中转除气，将铝液运输到除气机，使用旋转的石墨转子将惰性气体吹入铝液中，破碎成大量的弥散气泡，并分散在铝液中，使铝液中含的氢气析出；

步骤S3、定模，根据油冷却器铸件的外部轮廓制备相匹配的模具型腔；

步骤S4、压铸成型，压铸机锁模后，将浇注温度设置为650~700℃、压射比压为80~120MPa的熔融状态的铝液以3.5~4.5m/s的喷射速度填入型腔，保压时间为5~10s，到铝液充满型腔后，冷却成型；

步骤S5、消除应力，将铸件放置于300~350℃环境中，然后以50~60℃/h的降温速度，降温至室温；

步骤S6、表面处理，通过对铸件金属表面进行打磨，去除表面瑕疵、浇注口余料、排气口余料。

在进一步的实施例中，所述步骤S1合金物料组成重量配比为：Al占72~80%，Si占10~12%，Cu占8~10%，Mn占2~6％，La占0~1%。

在进一步的实施例中，所述步骤S1中的精炼剂在使用前必须充分干燥。

在进一步的实施例中，所述惰性气体具体为氩气和氮气，且气体纯度大于99%。

在进一步的实施例中，所述步骤S4中压铸成型前对模具进行预热，其预热温度为200~250℃。

在进一步的实施例中，所述步骤S4中压铸机锁模力为2800KN。

另一方面，所述油冷却器铸件毛坯质量为0.5~0.6kg，材质为铝硅合金，铸件轮廓尺寸为150×130×50 mm,壁厚为4~6mm,第一预铸油道孔长65 mm，第二预铸油道孔长87mm。

有益效果：本发明涉及一种汽车油冷却器铸件及其压铸工艺，通过在合金配方中加入少量稀土元素La，能够显著提高合金的高温力学性能和耐腐蚀能力；通过加入精炼剂，能够使铝液中含的杂质和氢气，其中，中转除气能够加快精炼效率和生产效率；通过ProCAST软件和实际工艺对比选取合适的浇注温度、压射比压、喷射速度、保压时间，减少了冷隔、卷气、缩孔等缺陷的发生；采用线性降温的方式，分段消除铸件内部应力，避免油冷却器铸件冷却后发生形变和开裂。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

压力铸造可以制作出外观形状复杂、轮廓清晰、壁薄、深腔的金属制件，申请人以铝合金为原料生产的油冷却器铸件，其中，如附图1所示，所述油冷却器铸件毛坯质量为0.5~0.6kg，材质为铝硅合金，铸件轮廓尺寸为150×130×50 mm,壁厚为4~6mm,第一预铸油道孔1长65 mm，第二预铸油道孔2长87 mm。铝合金高压铸造时发现：在压铸工艺中压射过程时，铝液在注射腔中会带进的一定量的空气量，使铸件的品质波动大。当注射速度过高，一方面会造成大量的空气通过压室进入型腔，另一方面会造成铝液在压室内翻腾，导致铝液含气量提高，从而影响压铸件的品质；如果压射速度过低，会造成铸件冷隔及成形不良。

一方面，通过ProCAST软件进行数值模拟的理论分析后，设计了一系列实际铸造实验进一步优化工艺，选取合适的浇注温度、压射比压、喷射速度、保压时间，分析压铸参数对产品的影响，寻找合理的压铸工艺和参数。另一方面，通过对合金溶液进行预处理和成型后的铸件进行后处理，以减少了冷隔、卷气、缩孔等缺陷的发生。

实施例1

一种汽车油冷却器铸件的压铸工艺，包括如下步骤：

步骤S1、合金熔炼，将合金和精炼剂按照250：1比例混合投入850℃的高温熔炉熔融；其中，精炼剂在使用前必须充分干燥；合金物料组成重量配比为：Al占75%，Si占10%，Cu占10%，Mn占4.5％，La占0.5%。

步骤S2、中转除气，将铝液运输到除气机，使用旋转的石墨转子将纯度为99.9%的氮气吹入铝液中，破碎成大量的弥散气泡，并分散在铝液中，使铝液中含的氢气析出。

步骤S3、定模，根据油冷却器铸件的外部轮廓制备相匹配的模具型腔。

步骤S4、压铸成型，压铸机锁模后，其中，锁模力为2800KN；压铸成型前对模具进行预热，其预热温度为220℃，将浇注温度设置为680℃、压射比压为100MPa的熔融状态的铝液以4.0m/s的喷射速度填入型腔，保压时间为8s，到铝液充满型腔后，冷却成型。

步骤S5、消除应力，将铸件放置于350℃环境中，然后以50℃/h的降温速度，降温至室温，取出铸件。

实施例2

在实施例1的基础上，对合金组分进行了改变，为添加稀土元素La，具体为：Al占75%，Si占10%，Cu占10%，Mn占5％。

其余步骤与实施例1相同。

实施例3

在实施例1的基础上，对压铸成型中注射速度进行改变，具体为：压铸成型，压铸机锁模后，其中，锁模力为2800KN；压铸成型前对模具进行预热，其预热温度为220℃，将浇注温度设置为680℃、压射比压为100MPa的熔融状态的铝液以3m/s的喷射速度填入型腔，保压时间为10s，到铝液充满型腔后，冷却成型。

其余步骤与实施例1相同。

实施例4

在实施例1的基础上，对压铸成型中注射速度进行改变，具体为：压铸成型，压铸机锁模后，其中，锁模力为2800KN；压铸成型前对模具进行预热，其预热温度为220℃，将浇注温度设置为680℃、压射比压为100MPa的熔融状态的铝液以6m/s的喷射速度填入型腔，保压时间为6s，到铝液充满型腔后，冷却成型。

其余步骤与实施例1相同。

实施例5

在实施例1的基础上，对压铸成型中浇注温度进行改变，具体为：压铸成型，压铸机锁模后，其中，锁模力为2800KN；压铸成型前对模具进行预热，其预热温度为220℃，将浇注温度设置为720℃、压射比压为100MPa的熔融状态的铝液以6m/s的喷射速度填入型腔，保压时间为8s，到铝液充满型腔后，冷却成型。

其余步骤与实施例1相同。

实施例6

在实施例1的基础上，采用普通高温消除应力的方法；步骤S5、将加热至铸件环境350℃，持续6h，取出铸件。

其余步骤与实施例1相同。

通过上述六个实施例制备的100件油冷却器铸件缺陷进行统计，具体数据如下表：

实施例	第一预铸油道报废件数	第二预铸油道报废件数	其它位置报废件数	总报废件数	报废率/%
						实施例1	0	2	1	3	3
实施例2	1	1	0	2	2
						实施例3	2	5	5	12	12
实施例4	4	6	8	18	18
						实施例5	3	2	4	9	9
实施例6	1	2	1	3	4

通过对比上述实验数据可以得出，当选用实施例1、实施例2、实施例6中的铸造工艺时，即压铸成型前对模具进行预热，其预热温度为220℃，将浇注温度设置为680℃、压射比压为100MPa的熔融状态的铝液以4.0m/s的喷射速度填入型腔，保压时间为8s，到铝液充满型腔后，冷却成型。所得到的产品报废率最低。

另外，对实施例1、实施例2和实施例6所得产品进行力学性能检测：

通过对比上述实验数据可以得出，当添加La元素后，铝合金在常温和250℃左右的高温抗拉强度分别提高了14%、89%，且延展性也略有提高；采用压铸工艺生产铝合金时，其外层金属最为致密，自外往内，凝固效果逐渐差，密度变小小，出现气孔和冷料的概率增大，这些缺陷不能直接通过外观观察获知，需要对其力学性能进行检测，采用分段降温的应力消除方法较一般加热消除应力的方法，在常温和250℃左右的高温抗拉强度分别提高了6.5%、8.1%，且延展性也略有提高。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims

1.一种汽车油冷却器铸件的压铸工艺，其特征在于，包括如下步骤：

所述油冷却器铸件毛坯质量为0.5~0.6kg，材质为铝硅合金，铸件轮廓尺寸为150×130×50 mm,壁厚为4~6mm,第一预铸油孔道长65mm，第二预铸孔道长87 mm；

合金物料组成重量配比为：Al占72~80%，Si占10~12%，Cu占8~10%，Mn占2~6％，La占0~1%；

其制备工艺如下：

步骤S4、压铸成型，压铸机锁模后，将浇注温度设置为650~700℃、压射比压为80~120MPa的熔融状态的铝液以3.5~4.5m/ s的喷射速度填入型腔，保压时间为5~10s，到铝液充满型腔后，冷却成型；

步骤S5、消除应力，将铸件放置于400~450℃环境中，然后以0.5~1℃/ min的降温速度，降温至室温；

2.根据权利要求1所述的汽车油冷却器铸件的压铸工艺，其特征在于，所述步骤S1中的精炼剂在使用前必须充分干燥。

3.根据权利要求1所述的汽车油冷却器铸件的压铸工艺，其特征在于，所述惰性气体具体为氩气和氮气，且气体纯度大于99.9%。

4.根据权利要求1所述的汽车油冷却器铸件的压铸工艺，其特征在于，所述步骤S4中压铸成型前对模具进行预热，其预热温度为200~250℃。

5.根据权利要求1所述的汽车油冷却器铸件的压铸工艺，其特征在于，所述步骤S4中压铸机锁模力为2800KN。

6.一种基于权利要求1~5任一项所述的汽车油冷却器铸件的压铸工艺制备得到的汽车油冷却器压铸件。