CN110317983A - 高质量铝合金汽车变速箱壳体的复合挤压铸造方法 - Google Patents

高质量铝合金汽车变速箱壳体的复合挤压铸造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110317983A
CN110317983A CN201910757820.8A CN201910757820A CN110317983A CN 110317983 A CN110317983 A CN 110317983A CN 201910757820 A CN201910757820 A CN 201910757820A CN 110317983 A CN110317983 A CN 110317983A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gear box
casting
ftercompction
alloy
box casing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN201910757820.8A
Other languages
English (en)
Inventor
谷诤巍
李俊男
袁百强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jilin University
Original Assignee
Jilin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jilin University filed Critical Jilin University
Priority to CN201910757820.8A priority Critical patent/CN110317983A/zh
Publication of CN110317983A publication Critical patent/CN110317983A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D18/00—Pressure casting; Vacuum casting
    • B22D18/02—Pressure casting making use of mechanical pressure devices, e.g. cast-forging
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/026—Alloys based on aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/06—Making non-ferrous alloys with the use of special agents for refining or deoxidising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
    • C22C21/04—Modified aluminium-silicon alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/043—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with silicon as the next major constituent

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Extrusion Of Metal (AREA)

Abstract

本发明涉及一种高质量铝合金汽车变速箱壳体的复合挤压铸造方法，属于挤压铸造领域。采用间接挤压铸造工艺和二次振动补压工艺，通过优化铝合金材料各组分质量百分比，优化铝合金的熔炼和保温，通过控制间接挤压铸造和二次振动补压的工艺条件达到最佳的铸造效果，研究了浇注温度、模具温度、压射比压、冲型速度、局部补压延时、二次振动补压压力、全程保压时间对变速箱箱体铸件内外部质量和性能的影响。优点在于：铸件尺寸精度高，表面无冷隔和裂纹缺陷，二次振动补压部位无缩松缩孔，内部组织致密，晶粒圆整，产品的机械性能得到进一步强化，具有更高的抗拉强度，硬度，其机械性能优于以往使用铸造铝合金进行间接挤压铸造的产品。

Description

高质量铝合金汽车变速箱壳体的复合挤压铸造方法
技术领域
本发明涉及挤压铸造领域，特别涉及铝合金变速箱壳体铸造技术领域，尤指一种高质量铝合金汽车变速箱壳体的复合挤压铸造方法。
背景技术
轻量化为众多关键行业发展的核心技术和共性技术，汽车行业也不例外，而通过选取新材料，开发新工艺来对汽车进行减重已经成为了车辆轻量化的主旋律。变速箱箱体作为车辆传动系统的重要零件，大多使用铸铁材料，成形工艺采用砂型铸造、重力铸造等，这些传统工艺生产出的变速箱壳体精度低，重量大，已经难以满足汽车行业不断提高的质量要求。
目前，以铝合金材料代替铸铁材料是汽车行业的整体趋势，铝合金变速箱不仅能够降低工程车辆的整体重量，还可以改善箱体的散热性能，提高使用寿命。但新材料的使用必然会对成形工艺提出更高的要求，现有挤压铸造工艺代替传统铸造工艺生产出的铝合金变速箱外观经常出现冷隔、充型不足、热裂纹等缺陷，一些外观无缺陷的铸件，使用X光检测后在箱体厚大部位也会出现有缩松、缩孔，严重影响铝合金变速箱的性能与气密性，同时也阻碍了汽车行业的高速发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高质量铝合金汽车变速箱壳体的复合挤压铸造方法，解决了现有技术存在的上述问题。本发明方法制造而成的产品尺寸精度高，内部组织致密，力学性能良好，同时还可以提高铸造效率，提高产品合格率。
本发明的上述目的通过以下技术方案实现：
高质量铝合金汽车变速箱壳体的复合挤压铸造方法，包括如下步骤：
步骤（a）、铝合金汽车变速箱壳体所使用的铝合金材料的组分按重量百分比由下列原料制成：Si：9.5-11.5%，Cu：1.5-3.5%，Mg：0.4-1.2%，Fe：0.2-0.6%，Zn：0.2-1.0%，Ti＜0.3%，Sn＜0.3%，Ni＜0.3%，其余为铝；
步骤（b）、铝合金材料的精炼除杂：将铝合金原料按上述组分配比放入烤箱烘干，然后放入熔炼炉中加热熔化，待铝合金液升温到730-750℃时转入保温炉，加入用量为铝液量0.1-0.2%细化剂铝钛硼合金进行30-40分钟的变质处理；加入用量为铝液量0.3-0.4%的精炼剂四氯化碳，同时通入氮气进行10-15分钟的精炼除气处理，捞取表面浮渣后，铝合金液静置并降温至690-710℃即可准备浇注；
步骤（c）模具的安装与预热：将变速箱成型模具固定在1000T卧式挤压铸造机上，插入复位杆，安装抽芯滑块，清理模具表面，对成型模具和料筒进行预热，并在模具型腔表面均匀喷涂一层厚度为15-25微米的水基石墨脱模剂，继续加热模具达到180-220℃时进行合模浇注；
步骤（d）、间接挤压铸造：将步骤（b）精炼除杂处理好的铝合金液，通过升液管从保温炉输送至挤压铸造机的料筒内，待料筒内的浇注铝液达到所需用量时，截流装置启动，剩余合金液回流至保温炉内，同时通过底部主压头将料筒内的铝合金液向变速箱模具型腔内平稳压射，最终合金液充满型腔，并在主压头的挤压作用下凝固成型；
步骤（e）、二次振动补压：主压头持压26-28s后，在变速箱箱体底部较厚部位，利用电机产生的振动力叠加辅助冲头产生的挤压力共同作用来实现对该部位的二次补压，补压10-14s后开模取件；
步骤（f）、热处理：将步骤（e）所得铸件进行固溶及时效热处理后得到高质量铝合金汽车变速箱壳体的毛坯；具体温度和时间：固溶温度530-550℃，保温时间6-7h，取出后立刻放入室温水中冷却；时效温度140-160℃，保温时间7-8h后出炉空冷。
在所述的步骤（c）中，脱模剂的稀释比为1：60，喷涂时模具温度控制在110-120℃。
在所述的步骤（c）中，变速箱成型模具单边间隙0.1mm。
在所述的步骤（d）中，铝液输送采用自动定量浇注系统，铝液浇注温度控制在660-680℃。
在所述的步骤（d）中，铝合金液压射进型腔速度控制在80-120mm/s，主压头的压射比压为100-140MPa。
在所述的步骤（e）中，二次振动补压振源为ZF220-50型振动电机，其振动频率为50Hz，全振幅为4mm；二次振动补压压力大小为120-140MPa。
本发明的有益效果在于：本发明采用了间接挤压铸造工艺和二次振动补压工艺共同实现铝合金变速箱壳体的制备，相比现有技术具有以下优点：通过优化铝合金材料各组分质量百分比，优化铝合金的熔炼和保温，通过控制间接挤压铸造和二次振动补压的工艺条件达到最佳的铸造效果，有效的消除了变速箱壳体外观缺陷和内部缺陷。该方法制造而成的铝合金变速箱壳体经固溶及时效热处理之后，铸件尺寸精度高，内部组织致密，晶粒圆整，产品的机械性能得到进一步强化，具有更高的抗拉强度，硬度，其机械性能优于以往使用铸造铝合金进行间接挤压铸造的产品。同时该方法还可以提高铸造效率，提高产品合格率，实现资源和能源的节约使用，从而促进汽车行业经济效益的提高。实用性强。
具体实施方式
本发明的高质量铝合金汽车变速箱壳体的复合挤压铸造方法，采用间接挤压铸造工艺和二次振动补压工艺，通过优化铝合金材料各组分质量百分比，优化铝合金的熔炼和保温，通过控制间接挤压铸造和二次振动补压的工艺条件达到最佳的铸造效果，研究了浇注温度、模具温度、压射比压、冲型速度、局部补压延时、二次振动补压压力、全程保压时间对变速箱箱体铸件内外部质量和性能的影响。该方法制造而成的铝合金变速箱箱体经固溶及时效热处理之后，铸件尺寸精度高，表面无冷隔和裂纹缺陷，二次振动补压部位无缩松缩孔，内部组织致密，晶粒圆整，产品的机械性能得到进一步强化，具有更高的抗拉强度，硬度，其机械性能优于以往使用铸造铝合金进行间接挤压铸造的产品。该方法同时还可以提高铸造效率，提高产品合格率，实现资源和能源的节约使用，从而促进汽车行业经济效益的提高。包括如下步骤：
（a）铝合金汽车变速箱壳体所使用的铝合金材料的组分按重量百分比由下列原料制成：Si：9.5-11.5%，Cu：1.5-3.5%，Mg：0.4-1.2%，Fe：0.2-0.6%，Zn：0.2-1.0%，Ti＜0.3%，Sn＜0.3%，Ni＜0.3%，其余为铝；
（b）铝合金材料的精炼除杂：将铝合金原料按上述组分配比放入烤箱烘干，然后放入熔炼炉中加热熔化，待铝合金液升温到730-750℃时转入保温炉，加入用量为铝液量0.1-0.2%细化剂铝钛硼合金进行30-40分钟的变质处理；加入用量为铝液量0.3-0.4%的精炼剂四氯化碳，同时通入氮气进行10-15分钟的精炼除气处理，捞取表面浮渣后，铝合金液静置并降温至690-710℃即可准备浇注。
（c）模具的安装与预热：将变速箱成型模具固定在1000T卧式挤压铸造机上，插入复位杆，安装抽芯滑块，清理模具表面，对成型模具和料筒进行预热，并在模具型腔表面均匀喷涂一层厚度为15-25微米的水基石墨脱模剂，继续加热模具达到180-220℃时进行合模浇注。
（d）间接挤压铸造：将步骤（b）精炼除杂处理好的铝合金液，通过升液管从保温炉输送至挤压铸造机的料筒内，待料筒内的浇注铝液达到所需用量时,截流装置启动，剩余合金液回流至保温炉内，同时通过底部主压头将料筒内的铝合金液向变速箱模具型腔内平稳压射，最终合金液充满型腔，并在主压头的挤压作用下凝固成型。
（e）二次振动补压：主压头持压26-28s后，在变速箱箱体底部较厚部位，利用电机产生的振动力叠加辅助冲头产生的挤压力共同作用来实现对该部位的二次补压，补压10-14s后开模取件。
（f）热处理：将步骤（e）所得铸件进行固溶及时效热处理后得到高质量铝合金汽车变速箱壳体的毛坯。具体温度和时间：固溶温度530-550℃，保温时间6-7h，取出后立刻放入室温水中冷却；时效温度140-160℃，保温时间7-8h后出炉空冷。
进一步的，在所述的步骤（c）中，脱模剂的稀释比为1：60，喷涂时模具温度控制在110-120℃。
进一步的，在所述的步骤（c）中，变速箱成型模具单边间隙0.1mm。
进一步的，在所述的步骤（d）中，铝液输送采用自动定量浇注系统，铝液浇注温度控制在660-680℃。
进一步的，在所述的步骤（d）中，铝合金液压射进型腔速度控制在80-120mm/s，主压头的压射比压为100-140MPa。
进一步的，在所述的步骤（e）中，二次振动补压振源为ZF220-50型振动电机，其振动频率为50 Hz，全振幅为4 mm。二次振动补压压力大小为120-140MPa。
实施例1：
一种高质量铝合金汽车变速箱壳体的复合挤压铸造方法，包括如下步骤：
（a）铝合金汽车变速箱壳体所使用的铝合金材料的组分按重量百分比由下列原料制成：Si：9.5%，Cu：1.5%，Mg：0.4%，Fe：0.2%，Zn：0.2%，Ti＜0.3%，Sn＜0.3%，Ni＜0.3%，其余为铝；
（b）铝合金材料的精炼除杂：将铝合金原料按上述组分配比放入烤箱烘干，然后放入熔炼炉中加热熔化，待铝合金液升温到730℃时转入保温炉，加入用量为铝液量0.1%细化剂铝钛硼合金进行30分钟的变质处理；加入用量为铝液量0.3%的精炼剂四氯化碳，同时通入氮气进行10分钟的精炼除气处理，捞取表面浮渣后，铝合金液静置并降温至690℃即可准备浇注。
（c）模具的安装与预热：将变速箱成型模具固定在1000T卧式挤压铸造机上，插入复位杆，安装抽芯滑块，清理模具表面，对成型模具和料筒进行预热，并在模具型腔表面均匀喷涂一层厚度为15微米的水基石墨脱模剂，继续加热模具达到180℃时进行合模浇注。
（d）间接挤压铸造：将步骤（b）精炼除杂处理好的铝合金液，通过升液管从保温炉输送至挤压铸造机的料筒内，待料筒内的浇注铝液达到所需用量时,截流装置启动，剩余合金液回流至保温炉内，同时通过底部主压头将料筒内的铝合金液向变速箱模具型腔内平稳压射，最终合金液充满型腔，并在主压头的挤压作用下凝固成型。
（e）二次振动补压：主压头持压26s后，在变速箱箱体底部较厚部位，利用电机产生的振动力叠加辅助冲头产生的挤压力共同作用来实现对该部位的二次补压，补压10s后开模取件。
（f）热处理：将步骤（e）所得铸件进行固溶及时效热处理后得到高质量铝合金汽车变速箱壳体的毛坯。具体温度和时间：固溶温度530℃，保温时间6h，取出后立刻放入室温水中冷却；时效温度140℃，保温时间7h后出炉空冷。
进一步的，在所述的步骤（c）中，脱模剂的稀释比为1：60，喷涂时模具温度控制在110℃。
在所述的步骤（c）中，变速箱成型模具单边间隙0.1mm。
在所述的步骤（d）中，铝液输送采用自动定量浇注系统，铝液浇注温度控制在660℃。
在所述的步骤（d）中，铝合金液压射进型腔速度控制在80mm/s，主压头的压射比压为100MPa。
在所述的步骤（e）中，二次振动补压振源为ZF220-50型振动电机，其振动频率为50Hz，全振幅为4mm；二次振动补压压力大小为120MPa。
制造的铝合金汽车变速箱壳体实体取样测试，抗拉强度320MPa，延伸率2.5%，硬度平均值为102HBW
实施例2：
一种高质量铝合金汽车变速箱壳体的复合挤压铸造方法，包括如下步骤：
（a）铝合金汽车变速箱壳体所使用的铝合金材料的组分按重量百分比由下列原料制成：Si：11.5%，Cu：3.5%，Mg：1.2%，Fe：0.6%，Zn：1.0%，Ti＜0.3%，Sn＜0.3%，Ni＜0.3%，其余为铝；
（b）铝合金材料的精炼除杂：将铝合金原料按上述组分配比放入烤箱烘干，然后放入熔炼炉中加热熔化，待铝合金液升温到750℃时转入保温炉，加入用量为铝液量0.2%细化剂铝钛硼合金进行40分钟的变质处理；加入用量为铝液量0.4%的精炼剂四氯化碳，同时通入氮气进行15分钟的精炼除气处理，捞取表面浮渣后，铝合金液静置并降温至710℃即可准备浇注。
（c）模具的安装与预热：将变速箱成型模具固定在1000T卧式挤压铸造机上，插入复位杆，安装抽芯滑块，清理模具表面，对成型模具和料筒进行预热，并在模具型腔表面均匀喷涂一层厚度为25微米的水基石墨脱模剂，继续加热模具达到220℃时进行合模浇注。
（d）间接挤压铸造：将步骤（b）精炼除杂处理好的铝合金液，通过升液管从保温炉输送至挤压铸造机的料筒内，待料筒内的浇注铝液达到所需用量时，截流装置启动，剩余合金液回流至保温炉内，同时通过底部主压头将料筒内的铝合金液向变速箱模具型腔内平稳压射，最终合金液充满型腔，并在主压头的挤压作用下凝固成型。
（e）二次振动补压：主压头持压28s后，在变速箱箱体底部较厚部位，利用电机产生的振动力叠加辅助冲头产生的挤压力共同作用来实现对该部位的二次补压，补压14s后开模取件。
（f）热处理：将步骤（e）所得铸件进行固溶及时效热处理后得到高质量铝合金汽车变速箱壳体的毛坯。具体温度和时间：固溶温度550℃，保温时间7h，取出后立刻放入室温水中冷却；时效温度160℃，保温时间8h后出炉空冷。
在所述的步骤（c）中，脱模剂的稀释比为1：60，喷涂时模具温度控制在120℃。
在所述的步骤（c）中，变速箱成型模具单边间隙0.1mm。
在所述的步骤（d）中，铝液输送采用自动定量浇注系统，铝液浇注温度控制在680℃。
在所述的步骤（d）中，铝合金液压射进型腔速度控制在120mm/s，主压头的压射比压为140MPa。
在所述的步骤（e）中，二次振动补压振源为ZF220-50型振动电机，其振动频率为50Hz，全振幅为4mm；二次振动补压压力大小为140MPa。
制造的铝合金汽车变速箱壳体实体取样测试，抗拉强度329MPa，延伸率3.2%，硬度平均值为108HBW。
实施例3：
一种高质量铝合金汽车变速箱壳体的复合挤压铸造方法，包括如下步骤：
（a）铝合金汽车变速箱壳体所使用的铝合金材料的组分按重量百分比由下列原料制成：Si：10.5%，Cu：2.5%，Mg：0.8%，Fe：0.4%，Zn：0.6%，Ti＜0.3%，Sn＜0.3%，Ni＜0.3%，其余为铝；
（b）铝合金材料的精炼除杂：将铝合金原料按上述组分配比放入烤箱烘干，然后放入熔炼炉中加热熔化，待铝合金液升温到740℃时转入保温炉，加入用量为铝液量0.15%细化剂铝钛硼合金进行35分钟的变质处理；加入用量为铝液量0.35%的精炼剂四氯化碳，同时通入氮气进行13分钟的精炼除气处理，捞取表面浮渣后，铝合金液静置并降温至700℃即可准备浇注。
（c）模具的安装与预热：将变速箱成型模具固定在1000T卧式挤压铸造机上，插入复位杆，安装抽芯滑块，清理模具表面，对成型模具和料筒进行预热，并在模具型腔表面均匀喷涂一层厚度为20微米的水基石墨脱模剂，继续加热模具达到200℃时进行合模浇注。
（d）间接挤压铸造：将步骤（b）精炼除杂处理好的铝合金液，通过升液管从保温炉输送至挤压铸造机的料筒内，待料筒内的浇注铝液达到所需用量时,截流装置启动，剩余合金液回流至保温炉内，同时通过底部主压头将料筒内的铝合金液向变速箱模具型腔内平稳压射，最终合金液充满型腔，并在主压头的挤压作用下凝固成型。
（e）二次振动补压：主压头持压27s后，在变速箱箱体底部较厚部位，利用电机产生的振动力叠加辅助冲头产生的挤压力共同作用来实现对该部位的二次补压，补压12s后开模取件。
（f）热处理：将步骤（e）所得铸件进行固溶及时效热处理后得到高质量铝合金汽车变速箱壳体的毛坯。具体温度和时间：固溶温度540℃，保温时间6.5h，取出后立刻放入室温水中冷却；时效温度150℃，保温时间7.5h后出炉空冷。
在所述的步骤（c）中，脱模剂的稀释比为1：60，喷涂时模具温度控制在115℃。
在所述的步骤（c）中，变速箱成型模具单边间隙0.1mm。
在所述的步骤（d）中，铝液输送采用自动定量浇注系统，铝液浇注温度控制在670℃。
在所述的步骤（d）中，铝合金液压射进型腔速度控制在100mm/s，主压头的压射比压为120MPa。
在所述的步骤（e）中，二次振动补压振源为ZF220-50型振动电机，其振动频率为50Hz，全振幅为4 mm；二次振动补压压力大小为130MPa。
制造的铝合金汽车变速箱壳体实体取样测试，抗拉强度335MPa，延伸率3.5%，硬度平均值为114HBW。
本发明中，Si是改善铝液流动性能的主要成份，从共晶到过共晶合金都有很好的流动性，含Si9.5%的共晶合金有很窄的凝固温度范围，补缩性，抗热裂性好，同时具有极好的铸造性能和抗腐蚀性，适合铸造薄壁和复杂铸件，随着含硅量增加，可以提高合金的强度、硬度，但当含量高于11.5%时，在结晶过程中析出的单质硅（Si）易结成硬点，使合金切削性能变差、延伸率降低。因此Si的含量的下限是9.5%，上限是11.5%。Mg是提高铸件抗腐蚀性的主要成份，铝硅系合金含Mg时，Mg形成Mg2Si，形成的固溶体可强化铝硅系合金的基体，提高耐蚀性，使铸件有光亮的表面。当Mg含量低于0.4%，铸件内部性能差,抗拉强度低；若高于1.2%，Mg2Si化合物组织粗大，阻碍氧化膜的形成，降低氧化膜的光滑度。因此Mg的含量的下限是0.4%，其上限是1.2%。为了提高强度，加入适量的Cu，可以起到一定的固溶强化效果，此外时效析出的CuAl2有着明显的时效强化效果。低于1.5%，铸件机械性能低，切削性差,若高于3.5%，热裂倾向增大。因此Cu的含量的下限是1.5%，其上限是3.5%。Fe能减少粘模倾向，易于压铸。Fe含量在低于0.2%会使铝合金液与模具易粘合，高于0.6%时，则产生FeAl3针状结晶，降低力学性能、切削性能和耐蚀性能。铝硅铜系合金若含过量Fe，则会生成金属化合物，形成硬点。因此Cu的含量的下限是0.2%，其上限是0.6%。Zn单独加入Al中，在变形条件下对铝合金强度的提高十分有限，同时存在应力腐蚀开裂倾向，因而限制了它的应用。在Al中同时加入Zn和Mg，形成强化相Mg/Zn2，对合金产生明显的强化作用。Zn含量从0.2%提高到1%时，可明显增加抗拉强度和屈服强度，当含量高于1%时，则会产生开裂倾向。因此Zn含量的下限是0.2%，其上限是1%。添加适量的Ti、Sn、Ni能够提高铝合金的强度，硬度，若含量超过0.3%则会对耐蚀性不利。因此，Ti、Sn和Ni的含量低于0.3%。
若主压头压射比压低于100MPa，补缩效果不好，铸件内部出现大量缩松缩孔缺陷，使得铸件的性能下降。伴随着比压提升，金属液在压力作用下流动与结晶凝固，有效减少铸造缩孔缩松缺陷，同时已经凝固的金属外壳在压力作用下发生塑性变形，促进补缩、改善微观组织并使铸件贴紧模具提高尺寸和形位精度。到达某特定值后，提高压射比压对铸件内部质量无明显作用，只是增大金属液过冷度，使得晶粒细化，铸件强度与塑性略微提升。主压头压射比压高于140MPa时,会使得合金液频繁冲刷模具，降低模具使用寿命。因此主压头压射比压范围为100-140MPa。当浇注温度低于690℃，铝合金流动性差，易产生因过早凝固而使充型挤压无法进行，导致铸件出现轮廓不清、冷隔、缺肉、斑纹等缺陷。浇注温度高于710℃，金属液体积收缩大，很难获得足够的补缩效果，易造成严重缩孔缩松，同时加重铝合金的吸气与氧化，降低原材料质量，并且过高的浇注温度也使熔炼设备和模具热循环加剧，寿命降低。因此浇注温度范围为690-710℃。模具温度低于180℃，金属液温度下降过快，过早凝固，阻碍双重挤压铸造的充型与加压阶段，造成铸件内部出现充不满、缺肉、冷隔等缺陷，同时过于剧烈的温度变化会使模具热应力增大，易造成模具热疲劳，寿命降低。当模具温度高于220℃，铸件易粘模，收缩加剧，模具硬度下降，寿命缩短。因此模具预热温度范围为180-220℃。充型速度过低，在金属液未完全充满型腔之前发生过早凝固，形成金属硬壳，致使充型过程不能顺利完成，铸件内部产生充不满、冷隔、缩孔缩松等缺陷。充型速度过高，型腔气体来不及排除，模具末端、薄厚急剧变化处、金属液汇合处容易形成素流、卷气，导致挤压铸造工艺优势不能充分发挥。因此充型速度范围为80-120mm/s。
以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高质量铝合金汽车变速箱壳体的复合挤压铸造方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤（a）、铝合金汽车变速箱壳体所使用的铝合金材料的组分按重量百分比由下列原料制成：Si：9.5-11.5%，Cu：1.5-3.5%，Mg：0.4-1.2%，Fe：0.2-0.6%，Zn：0.2-1.0%，Ti＜0.3%，Sn＜0.3%，Ni＜0.3%，其余为铝；
步骤（b）、铝合金材料的精炼除杂：将铝合金原料按上述组分配比放入烤箱烘干，然后放入熔炼炉中加热熔化，待铝合金液升温到730-750℃时转入保温炉，加入用量为铝液量0.1-0.2%细化剂铝钛硼合金进行30-40分钟的变质处理；加入用量为铝液量0.3-0.4%的精炼剂四氯化碳，同时通入氮气进行10-15分钟的精炼除气处理，捞取表面浮渣后，铝合金液静置并降温至690-710℃即可准备浇注；
步骤（c）模具的安装与预热：将变速箱成型模具固定在1000T卧式挤压铸造机上，插入复位杆，安装抽芯滑块，清理模具表面，对成型模具和料筒进行预热，并在模具型腔表面均匀喷涂一层厚度为15-25微米的水基石墨脱模剂，继续加热模具达到180-220℃时进行合模浇注；
步骤（d）、间接挤压铸造：将步骤（b）精炼除杂处理好的铝合金液，通过升液管从保温炉输送至挤压铸造机的料筒内，待料筒内的浇注铝液达到所需用量时，截流装置启动，剩余合金液回流至保温炉内，同时通过底部主压头将料筒内的铝合金液向变速箱模具型腔内平稳压射，最终合金液充满型腔，并在主压头的挤压作用下凝固成型；
步骤（e）、二次振动补压：主压头持压26-28s后，在变速箱箱体底部较厚部位，利用电机产生的振动力叠加辅助冲头产生的挤压力共同作用来实现对该部位的二次补压，补压10-14s后开模取件；
步骤（f）、热处理：将步骤（e）所得铸件进行固溶及时效热处理后得到高质量铝合金汽车变速箱壳体的毛坯；具体温度和时间：固溶温度530-550℃，保温时间6-7h，取出后立刻放入室温水中冷却；时效温度140-160℃，保温时间7-8h后出炉空冷。
2.根据权利要求1所述的高质量铝合金汽车变速箱壳体的复合挤压铸造方法，其特征在于：在所述的步骤（c）中，脱模剂的稀释比为1：60，喷涂时模具温度控制在110-120℃。
3.根据权利要求1所述的高质量铝合金汽车变速箱壳体的复合挤压铸造方法，其特征在于：在所述的步骤（c）中，变速箱成型模具单边间隙0.1mm。
4.根据权利要求1所述的高质量铝合金汽车变速箱壳体的复合挤压铸造方法，其特征在于：在所述的步骤（d）中，铝液输送采用自动定量浇注系统，铝液浇注温度控制在660-680℃。
5.根据权利要求1所述的高质量铝合金汽车变速箱壳体的复合挤压铸造方法，其特征在于：在所述的步骤（d）中，铝合金液压射进型腔速度控制在80-120mm/s，主压头的压射比压为100-140MPa。
6.根据权利要求1所述的高质量铝合金汽车变速箱壳体的复合挤压铸造方法，其特征在于：在所述的步骤（e）中，二次振动补压振源为ZF220-50型振动电机，其振动频率为50Hz，全振幅为4mm；二次振动补压压力大小为120-140MPa。
CN201910757820.8A 2019-08-16 2019-08-16 高质量铝合金汽车变速箱壳体的复合挤压铸造方法 Withdrawn CN110317983A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910757820.8A CN110317983A (zh) 2019-08-16 2019-08-16 高质量铝合金汽车变速箱壳体的复合挤压铸造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910757820.8A CN110317983A (zh) 2019-08-16 2019-08-16 高质量铝合金汽车变速箱壳体的复合挤压铸造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110317983A true CN110317983A (zh) 2019-10-11

Family

ID=68126208

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910757820.8A Withdrawn CN110317983A (zh) 2019-08-16 2019-08-16 高质量铝合金汽车变速箱壳体的复合挤压铸造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110317983A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112453359A (zh) * 2020-12-12 2021-03-09 安徽瑞荣汽车零部件有限公司 一种高强度铝合金汽车电机壳体
CN112974770A (zh) * 2021-02-08 2021-06-18 北京工业大学 一种高强度铝合金及挤压铸造制备方法
CN113523222A (zh) * 2021-06-23 2021-10-22 东风(十堰)有色铸件有限公司 一种汽车结构件用高性能压铸铝合金材料的制备方法
WO2024099374A1 (zh) * 2022-11-11 2024-05-16 蔚来动力科技(合肥)有限公司 压铸铝合金材料及其制备方法和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5989747A (ja) * 1982-10-16 1984-05-24 コスワ−ス・リサ−チ・アンド・デベロプメント・リミテツド アルミニウム合金
CN104911413A (zh) * 2014-03-13 2015-09-16 深圳市中兴康讯电子有限公司 铝硅系合金及其生产方法
CN106119625A (zh) * 2016-08-30 2016-11-16 太仓海嘉车辆配件有限公司 一种汽车转向器齿轮箱变速器铝合金壳体及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5989747A (ja) * 1982-10-16 1984-05-24 コスワ−ス・リサ−チ・アンド・デベロプメント・リミテツド アルミニウム合金
CN104911413A (zh) * 2014-03-13 2015-09-16 深圳市中兴康讯电子有限公司 铝硅系合金及其生产方法
CN106119625A (zh) * 2016-08-30 2016-11-16 太仓海嘉车辆配件有限公司 一种汽车转向器齿轮箱变速器铝合金壳体及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
周照耀等: "机械振动对挤压铸造A356 铝合金组织与性能的影响", 《华南理工大学学报》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112453359A (zh) * 2020-12-12 2021-03-09 安徽瑞荣汽车零部件有限公司 一种高强度铝合金汽车电机壳体
CN112453359B (zh) * 2020-12-12 2022-08-05 安徽瑞荣汽车零部件有限公司 一种高强度铝合金汽车电机壳体
CN112974770A (zh) * 2021-02-08 2021-06-18 北京工业大学 一种高强度铝合金及挤压铸造制备方法
CN112974770B (zh) * 2021-02-08 2023-01-31 北京工业大学 一种高强度铝合金及挤压铸造制备方法
CN113523222A (zh) * 2021-06-23 2021-10-22 东风(十堰)有色铸件有限公司 一种汽车结构件用高性能压铸铝合金材料的制备方法
CN113523222B (zh) * 2021-06-23 2023-09-15 东风(十堰)有色铸件有限公司 一种汽车结构件用高性能压铸铝合金材料的设备
WO2024099374A1 (zh) * 2022-11-11 2024-05-16 蔚来动力科技(合肥)有限公司 压铸铝合金材料及其制备方法和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110317983A (zh) 高质量铝合金汽车变速箱壳体的复合挤压铸造方法
CN101439396B (zh) 一种舱门盖铸件的差压铸造工艺
CN102363211B (zh) 一种铝合金汽车变速箱壳体的挤压铸造方法
CN101569926B (zh) 一种带镶圈和冷却盘管的铝活塞铸造方法
CN108251715A (zh) 适用于真空低速压铸方法的铝合金材料
WO2015035894A1 (zh) 生产飞机机翼长桁用型材的方法
CN109295351B (zh) 一种压铸铝合金及其制备方法和应用
CN104561858A (zh) 一种汽车变速箱壳体及其制造方法
CN103042195A (zh) 一种伪合金增强环槽活塞的挤压铸造制造方法
CN104532078A (zh) 一种ahs铝合金及其铝合金挤压棒
CN108213382A (zh) 大型薄壁结构件的真空流变压铸成形系统及其成形方法
CN108856653A (zh) 一种大功率发动机用活塞的制备模具以及活塞制备方法
CN109385563A (zh) 一种超高强韧抗腐蚀铝合金及其制备方法
CN108637216A (zh) 一种铝合金气缸盖低压铸造工艺
JPH0967635A (ja) 強度と靱性に優れた高圧鋳造によるアルミニウム合金鋳物とその製造方法
JP4390762B2 (ja) デファレンシャルギアケース及びその製造方法
CN109536790A (zh) 超高抗拉强度铝合金材料及制成的铝合金缸体
CN108486426B (zh) 发动机缸盖及铸造方法
CN114632920B (zh) 一种基于AlSi10MnMg合金制备的新能源汽车动力电池壳体及模具
CN111266554B (zh) 一种高强度无缩孔的铝合金汽车配件的挤压铸造方法
EP0395670A1 (en) ALUMINUM-SILICON ALLOY ITEMS AND PRODUCTION METHOD.
CN114427054A (zh) 一种高速列车齿轮传动系统用铝合金及其制造方法
CN107552754A (zh) 一种半固态流变成型生产镁合金汽车支架类零件的方法
CN108728706A (zh) 一种汽车配件的压铸方法
CN110541095A (zh) 高性能铝合金汽车零部件制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20191011

WW01 Invention patent application withdrawn after publication