CN110666127A - 一种新型的提高压铸件硬度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型的提高压铸件硬度的方法，包括：a、将熔融的铝合金组合物压入模具，铝合金组合物中添加微量元素进行组织强化；b、将步骤a组织强化处理过的铝合金组合物在模具中真空压铸成型；c、将步骤b压铸成型的压铸件进行热处理；d、压铸件热处理后可以得到过饱和的铝基固溶体，将室温加热到180℃时效该铸件，保温1‑2h后自然冷却。本发明在铝合金组合物中添加强化剂以提高铝合金力学性能，通过铝合金组合物的合理配比在保证压铸件质量的同时显著提高压铸件的硬度，而且通过优化压铸工艺，包括组织强化、真空压铸、时效强化等步骤，大大提高了压铸件的硬度。
Description
技术领域
本发明涉及压铸件工艺技术领域，尤其涉及一种新型的提高压铸件硬度的方法。
背景技术
铝合金压铸零件生产过程中，铝合金液以高速的紊流和弥散状态充填压铸型腔，使型腔内的气体及由压铸涂料产生的气体无法全部排出而卷进合金液中，这些气体在高压下溶解在压铸合金内，或者形成许多弥散的高压微气孔分布在压铸件内。这些高压下溶解的气体和微气孔在高温下析出和膨胀，导致压铸铝铸件变形和表面鼓包。因此用传统压铸方法生产的铝合金压铸件，不能通过固溶时效处理进行强化以提高强度和硬度。因此要提高传统压铸件强度和硬度，满足所要求的功能必须推行压铸技术创新，包括压铸合金材料组分以及压铸件性能。
因此，为了克服背景技术中的不足与缺陷，本发明提供一种新型的提高压铸件硬度的方法，在铝合金组分中添加强化剂以提高铝合金力学性能，而且通过铝合金组分的合理配比在保证压铸件质量的同时显著提高压铸件的硬度。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型的提高压铸件硬度的方法。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种新型的提高压铸件硬度的方法，其特征在于，包括：
a、将熔融的铝合金组合物压入模具，铝合金组合物中添加微量元素进行组织强化；
b、将步骤a组织强化处理过的铝合金组合物在模具中真空压铸成型；
c、将步骤b压铸成型的压铸件进行热处理；
d、压铸件热处理后可以得到过饱和的铝基固溶体，将室温加热到180℃时效该铸件，保温1-2h后自然冷却。
采用以上技术方案，步骤a所述的铝合金组合物包含如下重量份：
Cu占该铝合金组合物的重量比为2％-4％；
Cr占该铝合金组合物的重量比为小于0.15％；
Fe占该铝合金组合物的重量比为0.8％-1.1％；
Ni占该铝合金组合物的重量比为小于0.55％；
Mn占该铝合金组合物的重量比为小于0.55％；
Mg占该铝合金组合物的重量比为0.05％-0.15％；
Pb占该铝合金组合物的重量比为小于0.35％；
Si占该铝合金组合物的重量比为8％-11％；
Sn占该铝合金组合物的重量比为小于0.25％；
Zn占该铝合金组合物的重量比为小于1.2％；
强化剂占该铝合金组合物的重量比为小于1.7％；
余量为Al。
采用以上技术方案，步骤a所述的铝合金组合物包含如下重量份：
Cu占该铝合金组合物的重量比为2％；
Cr占该铝合金组合物的重量比为0.05％；
Fe占该铝合金组合物的重量比为0.8％；
Ni占该铝合金组合物的重量比为0.25％；
Mn占该铝合金组合物的重量比为0.25％；
Mg占该铝合金组合物的重量比为0.05％；
Pb占该铝合金组合物的重量比为0.15％；
Si占该铝合金组合物的重量比为8％；
Sn占该铝合金组合物的重量比为0.1％；
Zn占该铝合金组合物的重量比为0.5％；
强化剂占该铝合金组合物的重量比为0.5％；
余量为Al。
采用以上技术方案，步骤a所述的铝合金组合物包含如下重量份：
Cu占该铝合金组合物的重量比为4％；
Cr占该铝合金组合物的重量比为0.1％；
Fe占该铝合金组合物的重量比为1.1％；
Ni占该铝合金组合物的重量比为0.5％；
Mn占该铝合金组合物的重量比为0.5％；
Mg占该铝合金组合物的重量比为0.15％；
Pb占该铝合金组合物的重量比为0.3％；
Si占该铝合金组合物的重量比为11％；
Sn占该铝合金组合物的重量比为0.2％；
Zn占该铝合金组合物的重量比为1％；
强化剂占该铝合金组合物的重量比为1.5％；
余量为Al。
采用以上技术方案，步骤a所述的强化剂包括Ti、Zr、Be、Sr 和稀土元素中的任意一种以及一种以上的组合。
采用以上技术方案，步骤b所述的真空压铸成型在压铸过程中持续抽除模具型腔内的气体。
采用以上技术方案，步骤c所述的热处理是将该铸件在模具中冷却至淬火温度后置于淬火介质中淬火，淬火介质包括空气、水或有机添加剂溶液，淬火介质的淬火温度为70℃-90℃。
采用以上技术方案，一种新型的提高压铸件硬度的方法，包括：
a、将熔融的铝合金组合物压入模具，铝合金组合物中添加微量元素进行组织强化，其中铝合金组合物包含如下重量份：
Cu占该铝合金组合物的重量比为2％-4％；
Cr占该铝合金组合物的重量比为小于0.15％；
Fe占该铝合金组合物的重量比为0.8％-1.1％；
Ni占该铝合金组合物的重量比为小于0.55％；
Mn占该铝合金组合物的重量比为小于0.55％；
Mg占该铝合金组合物的重量比为0.05％-0.15％；
Pb占该铝合金组合物的重量比为小于0.35％；
Si占该铝合金组合物的重量比为8％-11％；
Sn占该铝合金组合物的重量比为小于0.25％；
Zn占该铝合金组合物的重量比为小于1.2％；
强化剂占该铝合金组合物的重量比为小于1.7％；
余量为Al；
b、将步骤a组织强化处理过的铝合金组合物在模具中真空压铸成型，真空压铸成型在压铸过程中持续抽除模具型腔内的气体以提高压铸件力学性能和表面质量；
c、将步骤b压铸成型的压铸件进行热处理，将该铸件在模具中冷却至淬火温度后置于淬火介质中淬火，淬火介质包括空气、水或有机添加剂溶液，淬火介质的淬火温度为70℃-90℃；
d、压铸件热处理后可以得到过饱和的铝基固溶体，将室温加热到180℃时效该铸件，保温1-2h后自然冷却。
本发明的有益效果是：本发明在铝合金组合物中添加强化剂以提高铝合金力学性能，通过铝合金组合物的合理配比在保证压铸件质量的同时显著提高压铸件的硬度，而且通过优化压铸工艺，包括组织强化、真空压铸、时效强化等步骤，大大提高了压铸件的硬度。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施方案大体上涉及提高铝合金压铸件的硬度的方法。本文所用的“铸件”通常是指通过铝合金组合物的凝固形成的铝合金高压压铸件。由此，在本文中在凝固后的高压压铸工艺和/或热处理工艺的任何阶段中都可以称作铸件，无论是淬火、时效处理还是其它。铸件还可以包括经由本发明的实施方案形成的任何零件、部件、产品。
此外，本文所用的“硬度”通常是指金属抗永久凹痕的性能。硬度通常与强度成正比。因此，具有高强度的金属也通常具有高硬度。
为简化起见，虽然本文中的实施方案主要被描述为提高铝合金压铸件的硬度，但要理解的是，如上所述，这些实施方案可以提高铸件的除硬度外或代替硬度的一种或多种其它机械性能，比如强度。
本发明压铸机、模具与合金三者，以压铸件为本，压铸工艺贯穿其中，有机地将它们整合为一个有效的系统，使压铸机与模具得到良好的匹配，从而为压铸生产提供可靠保证。
一种新型的提高压铸件硬度的方法，包括：
a、将熔融的铝合金组合物压入模具，铝合金组合物中添加微量元素进行组织强化，在铝合金中添加微量元素以细化晶粒组织来提高铝合金力学性能；
更具体的说，铝合金中添加强化剂，比如微量钛、锆、铍、锶以及稀土元素，它们能形成难熔化合物，在合金结晶时作为非自发晶核，具有细化晶粒的作用，提高合金的强度和塑性，进而提高铝合金压铸件的硬度，以下举例来说，
1)铜(Cu)的重量比超过1.25％可以明显增加合金的强度与硬度，但Al-Cu的析出，压铸件铸后会收缩，继而转为膨胀，使铸件尺寸不稳定；
2)铁(Fe)会生成FeAl3的针状结晶，由于压铸是急冷，所以析出的晶体很细，铁(Fe)的重量比低于0.7％则有不易脱模的现象，所以铁(Fe)的重量比在0.8～1.1％的范围内反而好压铸；
若是铝合金组分中含有大量的铁(Fe)，会生成金属化合物形成硬点，并且铁(Fe)的重量比超过1.2％时，会降低合金流动性，损害铸件的品质，缩短铸件的寿命；
因此，铝合金组合物包含如下重量份：
Cu占该铝合金组合物的重量比为2％-4％；
Cr占该铝合金组合物的重量比为小于0.15％；
Fe占该铝合金组合物的重量比为0.8％-1.1％；
Ni占该铝合金组合物的重量比为小于0.55％；
Mn占该铝合金组合物的重量比为小于0.55％；
Mg占该铝合金组合物的重量比为0.05％-0.15％；
Pb占该铝合金组合物的重量比为小于0.35％；
Si占该铝合金组合物的重量比为8％-11％；
Sn占该铝合金组合物的重量比为小于0.25％；
Zn占该铝合金组合物的重量比为小于1.2％；
强化剂占该铝合金组合物的重量比为小于1.7％；
余量为Al；
更具体的说，一种是采用如下重量比的铝合金组合物：
Cu占该铝合金组合物的重量比为2％；
Cr占该铝合金组合物的重量比为0.05％；
Fe占该铝合金组合物的重量比为0.8％；
Ni占该铝合金组合物的重量比为0.25％；
Mn占该铝合金组合物的重量比为0.25％；
Mg占该铝合金组合物的重量比为0.05％；
Pb占该铝合金组合物的重量比为0.15％；
Si占该铝合金组合物的重量比为8％；
Sn占该铝合金组合物的重量比为0.1％；
Zn占该铝合金组合物的重量比为0.5％；
强化剂占该铝合金组合物的重量比为0.5％；
余量为Al；
另一种是采用如下重量比的铝合金组合物：
Cu占该铝合金组合物的重量比为4％；
Cr占该铝合金组合物的重量比为0.1％；
Fe占该铝合金组合物的重量比为1.1％；
Ni占该铝合金组合物的重量比为0.5％；
Mn占该铝合金组合物的重量比为0.5％；
Mg占该铝合金组合物的重量比为0.15％；
Pb占该铝合金组合物的重量比为0.3％；
Si占该铝合金组合物的重量比为11％；
Sn占该铝合金组合物的重量比为0.2％；
Zn占该铝合金组合物的重量比为1％；
强化剂占该铝合金组合物的重量比为1.5％；
余量为Al；
b、将步骤a组织强化处理过的铝合金组合物在模具中真空压铸成型，真空压铸法是通过在压铸过程中抽除压铸模具型腔内的气体而消除压铸件内的气孔和溶解气体，从而提高压铸件的力学性能和表面质量；
c、将步骤b压铸成型的压铸件进行热处理，将该铸件在模具中冷却至淬火温度后置于淬火介质中淬火，淬火介质包括空气、水或有机添加剂溶液，淬火介质的淬火温度为70℃-90℃，更具体的说：
1)将该铸件在模具中冷却至淬火温度后置于空气中淬火，空气的淬火温度为70℃；
2)将该铸件在模具中冷却至淬火温度后置于水中淬火，水的淬火温度为80℃；
3)将该铸件在模具中冷却至淬火温度后置于有机添加剂溶液中淬火，有机添加剂溶液的淬火温度为90℃；
d、压铸件热处理后可以得到过饱和的铝基固溶体，将室温加热到180℃时效该铸件，保温1-2h后自然冷却；
更具体的说，过饱和铝基固溶体在室温或加热到某一温度时，其强度和硬度随时间的延长而增高，这个过程就称时效；
在本实施例的一个优选实施例中，将室内温度加热到180℃保温1.5小时后自然冷却，得到的铝合金铸件的平均硬度为113.7，换算为洛氏硬度为63.6。
本发明的有益效果是：本发明在铝合金组合物中添加强化剂以提高铝合金力学性能，通过铝合金组合物的合理配比在保证压铸件质量的同时显著提高压铸件的硬度，而且通过优化压铸工艺，包括组织强化、真空压铸、时效强化等步骤，大大提高了压铸件的硬度。
以上仅为本发明的优选实施例而已，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。凡在本发明的精神和原则之内，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 (8)
1.一种新型的提高压铸件硬度的方法，其特征在于，包括：
a、将熔融的铝合金组合物压入模具，铝合金组合物中添加微量元素进行组织强化；
b、将步骤a组织强化处理过的铝合金组合物在模具中真空压铸成型；
c、将步骤b压铸成型的压铸件进行热处理；
d、压铸件热处理后可以得到过饱和的铝基固溶体，将室温加热到180℃时效该铸件，保温1-2h后自然冷却。
2.根据权利要求1所述的一种新型的提高压铸件硬度的方法，其特征在于：
步骤a所述的铝合金组合物包含如下重量份：
Cu占该铝合金组合物的重量比为2％-4％；
Cr占该铝合金组合物的重量比为小于0.15％；
Fe占该铝合金组合物的重量比为0.8％-1.1％；
Ni占该铝合金组合物的重量比为小于0.55％；
Mn占该铝合金组合物的重量比为小于0.55％；
Mg占该铝合金组合物的重量比为0.05％-0.15％；
Pb占该铝合金组合物的重量比为小于0.35％；
Si占该铝合金组合物的重量比为8％-11％；
Sn占该铝合金组合物的重量比为小于0.25％；
Zn占该铝合金组合物的重量比为小于1.2％；
强化剂占该铝合金组合物的重量比为小于1.7％；
余量为Al。
3.根据权利要求1所述的一种新型的提高压铸件硬度的方法，其特征在于：
步骤a所述的铝合金组合物包含如下重量份：
Cu占该铝合金组合物的重量比为2％；
Cr占该铝合金组合物的重量比为0.05％；
Fe占该铝合金组合物的重量比为0.8％；
Ni占该铝合金组合物的重量比为0.25％；
Mn占该铝合金组合物的重量比为0.25％；
Mg占该铝合金组合物的重量比为0.05％；
Pb占该铝合金组合物的重量比为0.15％；
Si占该铝合金组合物的重量比为8％；
Sn占该铝合金组合物的重量比为0.1％；
Zn占该铝合金组合物的重量比为0.5％；
强化剂占该铝合金组合物的重量比为0.5％；
余量为Al。
4.根据权利要求1所述的一种新型的提高压铸件硬度的方法，其特征在于：
步骤a所述的铝合金组合物包含如下重量份：
Cu占该铝合金组合物的重量比为4％；
Cr占该铝合金组合物的重量比为0.1％；
Fe占该铝合金组合物的重量比为1.1％；
Ni占该铝合金组合物的重量比为0.5％；
Mn占该铝合金组合物的重量比为0.5％；
Mg占该铝合金组合物的重量比为0.15％；
Pb占该铝合金组合物的重量比为0.3％；
Si占该铝合金组合物的重量比为11％；
Sn占该铝合金组合物的重量比为0.2％；
Zn占该铝合金组合物的重量比为1％；
强化剂占该铝合金组合物的重量比为1.5％；
余量为Al。
5.根据权利要求1所述的一种新型的提高压铸件硬度的方法，其特征在于：步骤a所述的强化剂包括Ti、Zr、Be、Sr和稀土元素中的任意一种以及一种以上的组合。
6.根据权利要求1所述的一种新型的提高压铸件硬度的方法，其特征在于：
步骤b所述的真空压铸成型在压铸过程中持续抽除模具型腔内的气体。
7.根据权利要求1所述的一种新型的提高压铸件硬度的方法，其特征在于：
步骤c所述的热处理是将该铸件在模具中冷却至淬火温度后置于淬火介质中淬火，淬火介质包括空气、水或有机添加剂溶液，淬火介质的淬火温度为70℃-90℃。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种新型的提高压铸件硬度的方法，其特征在于：包括：
a、将熔融的铝合金组合物压入模具，铝合金组合物中添加微量元素进行组织强化，其中铝合金组合物包含如下重量份：
Cu占该铝合金组合物的重量比为2％-4％；
Cr占该铝合金组合物的重量比为小于0.15％；
Fe占该铝合金组合物的重量比为0.8％-1.1％；
Ni占该铝合金组合物的重量比为小于0.55％；
Mn占该铝合金组合物的重量比为小于0.55％；
Mg占该铝合金组合物的重量比为0.05％-0.15％；
Pb占该铝合金组合物的重量比为小于0.35％；
Si占该铝合金组合物的重量比为8％-11％；
Sn占该铝合金组合物的重量比为小于0.25％；
Zn占该铝合金组合物的重量比为小于1.2％；
强化剂占该铝合金组合物的重量比为小于1.7％；
余量为Al；
b、将步骤a组织强化处理过的铝合金组合物在模具中真空压铸成型，真空压铸成型在压铸过程中持续抽除模具型腔内的气体以提高压铸件力学性能和表面质量；
c、将步骤b压铸成型的压铸件进行热处理，将该铸件在模具中冷却至淬火温度后置于淬火介质中淬火，淬火介质包括空气、水或有机添加剂溶液，淬火介质的淬火温度为70℃-90℃；
d、压铸件热处理后可以得到过饱和的铝基固溶体，将室温加热到180℃时效该铸件，保温1-2h后自然冷却。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200110 |