CN112916826A - 一种薄壁压铸铝合金制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种薄壁压铸铝合金制备方法，属于铝合金压铸领域，一种薄壁压铸铝合金制备方法，通过气动通道的设置，一方面，向其内部通入沸腾状态的高温油液可以有效降低合金液由于温差造成的激冷现象，进而显著提高得到的薄壁铝合金的结构强度，另一方面，在压铸后，再次向其内部通入沸腾点以下的高温油液，有效降低压铸件表面产生偏析的程度，进一步有效保证成型的薄壁铝合金铸件成品的强度，配合高温气体冲击下气动撞球的作用，带动多个气动撞球呈网状对气动通道产生相对均匀的撞击作用，从而使压铸件与定模内腔发生松动，有效解除二者之间的负压现象，从而显著降低脱模难度，提高薄壁铝合金压铸件的脱模效率。

Description

一种薄壁压铸铝合金制备方法

技术领域

本发明涉及铝合金压铸领域，更具体地说，涉及一种薄壁压铸铝合金制备方法。

背景技术

铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入，铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢，一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能、物理性能和抗腐蚀性能，硬铝合金属AI—Cu—Mg系，一般含有少量的Mn，可热处理强化.其特点是硬度大，但塑性较差，超硬铝属Al一Cu—Mg—Zn系，可热处理强化，是室温下强度最高的铝合金，但耐腐蚀性差，高温软化快，锻铝合金主要是Al—Zn—Mg—Si系合金，虽然加入元素种类多，但是含量少，因而具有优良的热塑性，适宜锻造。

目前汽车产业处于全面变革的新时代，全球汽车产业进入电动化、低碳化、轻量化、智能化、网联化、共享化发展的大变革时代，各国日趋严苛法规要求，新的形势对全球汽车产业产生重大冲击和挑战，也孕育着巨大的发展机遇。各种代步的燃油车被轻量化的电动车等新能源车代替也是必然趋势，轻量化的核心基础就是材料，目前汽车轻量化的材料基本是使用铝合金代替钢材，更重要的是满足大批量的汽车零件生产工艺，非压铸铝合金莫属。

薄壁压铸的铝合金，由于壁厚薄，在压铸时存在较强的激冷作用，导致其存在一定的宏观偏析，导致得到的铝合金压铸件的强度受到一定的影响，导致其力学性能不强，另外，薄壁铝合金汽车零件在压铸后脱模时，压铸件与模腔之间容易产生负压吸附的问题，导致脱模时，压铸件被吸在模腔内，增大了脱模难度，影响薄壁铝合金压铸件的生产效率。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种薄壁压铸铝合金制备方法，它通过气动通道的设置，一方面，向其内部通入沸腾状态的高温油液可以有效降低合金液由于温差造成的激冷现象，进而显著提高得到的薄壁铝合金的结构强度，另一方面，在压铸后，再次向其内部通入沸腾点以下的高温油液，有效降低压铸件表面产生偏析的程度，进一步有效保证成型的薄壁铝合金铸件成品的强度，配合高温气体冲击下气动撞球的作用，带动多个气动撞球呈网状对气动通道产生相对均匀的撞击作用，从而使压铸件与定模内腔发生松动，有效解除二者之间的负压现象，从而显著降低脱模难度，提高薄壁铝合金压铸件的脱模效率。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种薄壁压铸铝合金制备方法，包括以下步骤：

S1、首先将铝块加入熔炼炉中，熔炼后加入其他组分，然后搅拌、精炼并除去铝液表面浮渣，得到合金液；

S2、向压铸定模的气动通道内持续通入高温油液，从而对压铸定模进行预热，有效降低合金液在转移至压铸机定模的内腔中时，由于温差造成的激冷现象，进而显著提高得到的薄壁铝合金的结构强度，然后将合金液转运压铸机定模的内腔中，并调整合金液温度在650-680℃；

S3、通过压铸动模对合金液进行压铸，压铸完成后通过气动通道对压铸件进行撞击式的辅助降温脱模，然后进行淬火以及保温操作；

S4、保温后，进行水冷冷却，得到薄壁铝合金铸件成品。

进一步的，所述S2开始之前，提前使用惰性气体排出压铸机定模的内腔中的空气，所述S3中保温的温度为190-200℃，保温时长为3-4h。

进一步的，在进行所述S3的压铸之前，对压铸动模进行加热处理，所述加热稳步不低于200℃。

进一步的，所述S1中其他组分为以下组合：Cu、Mg、Mn的组合，Cu、Mg、Zn组合或者Zn、Mg、Si组合中的一种。

进一步的，所述S3中通过气动通道对压铸件进行撞击式的辅助降温脱模的具体步骤为：

S31、在压铸后，再次向气动通道内不断通入高温油液，使压铸件降温凝固成型，通过高温油液一方面可以缓慢降低压铸件的温度，使其定型，并且高温油液相较于低温冷凝液体，可以有效降低压铸件在成型时，不易因降温过快而导致表面产生偏析的情况，进而有效保证成型的薄壁铝合金铸件成品的强度；

S32、持续通入5-6s后，停止通入，后从压铸定模的底部的进气口向气动通道内快速通入高温气体；

S33、在高温气体作用下，气动通道内不断发生撞击现象，压铸定模的受到震动，使压铸件与定模内腔之间发生松动，破坏其负压状态，降低脱模难度。

进一步的，所述高温油液为沸点在350℃以上的油，且S2中高温油液为沸腾状态，此时高温油液用作预热，其上携带的热量向压铸定模上转移，因而温度设置较高，S31中的高温油液温度处于沸点以下，此处高温油液用于吸热降温，因而温度在沸点之下，使其能够吸收压铸定模上的热量，便于压铸件的定型，且温度为200-220℃，温度过高，其吸热的速度过慢，温度过低，易造成压铸件降温过快，产生偏析现象，影响压铸件的结构强度。

进一步的，所述气动通道内固定连接有多个均匀分布的双三角撑球，双三角撑球主要用于支撑，其可以与气动通道的内壁之间形成三角支撑的状态，使气动通道的设置不易影响到压铸定模整体的强度，相邻两个所述双三角撑球之间连接有气动撞球，通过进气口向气动通道内充气时，气动撞球在气体吹动作用下，不断与气动通道内壁发生碰撞，从而有效松动压铸件与定模内腔，有效解除二者之间的负压情况，从而显著降低脱模难度，提高薄壁铝合金压铸件的脱模效率。

进一步的，所述双三角撑球包括两对分别与气动通道上下内壁固定连接的撑杆以及固定连接在两对撑杆中心处的节点球，所述撑杆端部嵌入节点球内，所述节点球中部开凿有内容腔，所述内容腔内放置有成网连球，所述成网连球与气动撞球固定连接，气动撞球在受力撞击气动通道内壁时，会带动成网连球在内容腔内不断发生位置的变化，并与内容腔内壁同样产生撞击，有效提高震动效果，同时在内容腔作用下将多个气动撞球连成一体，形成网状，使得在气体冲击下，能够产生相互之间联动的效果，将撞击效果从点转化为面，使压铸件受到的撞击力相对均匀，从而使其在于定模内腔松动时，不易发生位置的偏斜，有效保证脱模的正常进行。

进一步的，所述气动撞球包括撞击球以及固定连接在撞击球左右两端的两个定位拉绳，所述定位拉绳活动贯穿节点球并与节点球内的成网连球连接，所述撞击球外端中部固定连接有气拨片，气拨片有效提高撞击球对气体的阻力，使其在气体作用下更容易与气动通道内壁发生撞击现象。

进一步的，所述定位拉绳为非弹性耐高温材料制成，且定位拉绳长度为气动通道两内壁纵向距离的1.5-2倍，有效保证撞击球在气体冲击下与气动通道内壁发生碰撞时，定位拉绳不易与撞击球产生束缚力。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案通过气动通道的设置，一方面，向其内部通入沸腾状态的高温油液可以有效降低合金液由于温差造成的激冷现象，进而显著提高得到的薄壁铝合金的结构强度，另一方面，在压铸后，再次向其内部通入沸腾点以下的高温油液，有效降低压铸件表面产生偏析的程度，进一步有效保证成型的薄壁铝合金铸件成品的强度，配合高温气体冲击下气动撞球的作用，带动多个气动撞球呈网状对气动通道产生相对均匀的撞击作用，从而使压铸件与定模内腔发生松动，有效解除二者之间的负压现象，从而显著降低脱模难度，提高薄壁铝合金压铸件的脱模效率。

(2)在压铸后，再次向气动通道内不断通入高温油液，使压铸件降温凝固成型，通过高温油液一方面可以缓慢降低压铸件的温度，使其定型，并且高温油液相较于低温冷凝液体，可以有效降低压铸件在成型时，不易因降温过快而导致表面产生偏析的情况，进而有效保证成型的薄壁铝合金铸件成品的强度。

(3)在高温气体作用下，气动通道内不断发生撞击现象，压铸定模的受到震动，使压铸件与定模内腔之间发生松动，破坏其负压状态，降低脱模难度。

(4)高温油液为沸点在350℃以上的油，且S2中高温油液为沸腾状态，此时高温油液用作预热，其上携带的热量向压铸定模上转移，因而温度设置较高，S31中的高温油液温度处于沸点以下，此处高温油液用于吸热降温，因而温度在沸点之下，使其能够吸收压铸定模上的热量，便于压铸件的定型，且温度为200-220℃，温度过高，其吸热的速度过慢，温度过低，易造成压铸件降温过快，产生偏析现象，影响压铸件的结构强度。

(5)气动通道内固定连接有多个均匀分布的双三角撑球，双三角撑球主要用于支撑，其可以与气动通道的内壁之间形成三角支撑的状态，使气动通道的设置不易影响到压铸定模整体的强度，相邻两个双三角撑球之间连接有气动撞球，通过进气口向气动通道内充气时，气动撞球在气体吹动作用下，不断与气动通道内壁发生碰撞，从而有效松动压铸件与定模内腔，有效解除二者之间的负压情况，从而显著降低脱模难度，提高薄壁铝合金压铸件的脱模效率。

(6)双三角撑球包括两对分别与气动通道上下内壁固定连接的撑杆以及固定连接在两对撑杆中心处的节点球，撑杆端部嵌入节点球内，节点球中部开凿有内容腔，内容腔内放置有成网连球，成网连球与气动撞球固定连接，气动撞球在受力撞击气动通道内壁时，会带动成网连球在内容腔内不断发生位置的变化，并与内容腔内壁同样产生撞击，有效提高震动效果，同时在内容腔作用下将多个气动撞球连成一体，形成网状，使得在气体冲击下，能够产生相互之间联动的效果，将撞击效果从点转化为面，使压铸件受到的撞击力相对均匀，从而使其在于定模内腔松动时，不易发生位置的偏斜，有效保证脱模的正常进行。

(7)气动撞球包括撞击球以及固定连接在撞击球左右两端的两个定位拉绳，定位拉绳活动贯穿节点球并与节点球内的成网连球连接，撞击球外端中部固定连接有气拨片，气拨片有效提高撞击球对气体的阻力，使其在气体作用下更容易与气动通道内壁发生撞击现象。

(8)定位拉绳为非弹性耐高温材料制成，且定位拉绳长度为气动通道两内壁纵向距离的1.5-2倍，有效保证撞击球在气体冲击下与气动通道内壁发生碰撞时，定位拉绳不易与撞击球产生束缚力。

附图说明

图1为本发明的主要的流程结构示意图；

图2为本发明的压铸定模部分的结构示意图；

图3为图2中A处的结构示意图；

图4为本发明的双三角撑球部分的结构示意图；

图5为本发明的撞击球立体的结构示意图。

图中标号说明：

1气动通道、2进气口、3双三角撑球、31节点球、32撑杆、4内容腔、5定位拉绳、6撞击球、61气拨片、7成网连球。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图；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，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1，图中a表示压铸定模、b表示压铸件、c表示压铸动模，一种薄壁压铸铝合金制备方法，包括以下步骤：

S1、首先将铝块加入熔炼炉中，熔炼后加入其他组分，然后搅拌、精炼并除去铝液表面浮渣，得到合金液；

S2、向压铸定模的气动通道1内持续通入高温油液，从而对压铸定模进行预热，有效降低合金液在转移至压铸机定模的内腔中时，由于温差造成的激冷现象，进而显著提高得到的薄壁铝合金的结构强度，然后将合金液转运压铸机定模的内腔中，并调整合金液温度在650-680℃；

S3、通过压铸动模对合金液进行压铸，压铸完成后通过气动通道1对压铸件进行撞击式的辅助降温脱模，然后进行淬火以及保温操作；

通过气动通道1对压铸件进行撞击式的辅助降温脱模的具体步骤为：

S31、在压铸后，再次向气动通道1内不断通入高温油液，使压铸件降温凝固成型，通过高温油液一方面可以缓慢降低压铸件的温度，使其定型，并且高温油液相较于低温冷凝液体，可以有效降低压铸件在成型时，不易因降温过快而导致表面产生偏析的情况，进而有效保证成型的薄壁铝合金铸件成品的强度；

S32、持续通入5-6s后，停止通入，后从压铸定模的底部的进气口2向气动通道1内快速通入高温气体；

S33、在高温气体作用下，气动通道1内不断发生撞击现象，压铸定模的受到震动，使压铸件与定模内腔之间发生松动，破坏其负压状态，降低脱模难度；

S4、保温后，进行水冷冷却，得到薄壁铝合金铸件成品。

S2开始之前，提前使用惰性气体排出压铸机定模的内腔中的空气，S3中保温的温度为190-200℃，保温时长为3-4h，在进行S3的压铸之前，对压铸动模进行加热处理，加热稳步不低于200℃，S1中其他组分为以下组合：Cu、Mg、Mn的组合，Cu、Mg、Zn组合或者Zn、Mg、Si组合中的一种。

高温油液为沸点在350℃以上的油，且S2中高温油液为沸腾状态，此时高温油液用作预热，其上携带的热量向压铸定模上转移，因而温度设置较高，S31中的高温油液温度处于沸点以下，此处高温油液用于吸热降温，因而温度在沸点之下，使其能够吸收压铸定模上的热量，便于压铸件的定型，且温度为200-220℃，温度过高，其吸热的速度过慢，温度过低，易造成压铸件降温过快，产生偏析现象，影响压铸件的结构强度。

请参阅图2-3，气动通道1内固定连接有多个均匀分布的双三角撑球3，双三角撑球3主要用于支撑，其可以与气动通道1的内壁之间形成三角支撑的状态，使气动通道1的设置不易影响到压铸定模整体的强度，相邻两个双三角撑球3之间连接有气动撞球，通过进气口2向气动通道1内充气时，气动撞球在气体吹动作用下，不断与气动通道1内壁发生碰撞，从而有效松动压铸件与定模内腔，有效解除二者之间的负压情况，从而显著降低脱模难度，提高薄壁铝合金压铸件的脱模效率。

请参阅图4，双三角撑球3包括两对分别与气动通道1上下内壁固定连接的撑杆32以及固定连接在两对撑杆32中心处的节点球31，撑杆32端部嵌入节点球31内，节点球31中部开凿有内容腔4，内容腔4内放置有成网连球7，成网连球7与气动撞球固定连接，气动撞球在受力撞击气动通道1内壁时，会带动成网连球7在内容腔4内不断发生位置的变化，并与内容腔4内壁同样产生撞击，有效提高震动效果，同时在内容腔4作用下将多个气动撞球连成一体，形成网状，使得在气体冲击下，能够产生相互之间联动的效果，将撞击效果从点转化为面，使压铸件受到的撞击力相对均匀，从而使其在于定模内腔松动时，不易发生位置的偏斜，有效保证脱模的正常进行，气动撞球包括撞击球6以及固定连接在撞击球6左右两端的两个定位拉绳5，定位拉绳5活动贯穿节点球31并与节点球31内的成网连球7连接，定位拉绳5为非弹性耐高温材料制成，且定位拉绳5长度为气动通道1两内壁纵向距离的1.5-2倍，有效保证撞击球6在气体冲击下与气动通道1内壁发生碰撞时，定位拉绳5不易与撞击球6产生束缚力，请参阅图5，撞击球6外端中部固定连接有气拨片61，气拨片61有效提高撞击球6对气体的阻力，使其在气体作用下更容易与气动通道1内壁发生撞击现象。

通过气动通道1的设置，一方面，向其内部通入沸腾状态的高温油液可以有效降低合金液由于温差造成的激冷现象，进而显著提高得到的薄壁铝合金的结构强度，另一方面，在压铸后，再次向其内部通入沸腾点以下的高温油液，有效降低压铸件表面产生偏析的程度，进一步有效保证成型的薄壁铝合金铸件成品的强度，配合高温气体冲击下气动撞球的作用，带动多个气动撞球呈网状对气动通道1产生相对均匀的撞击作用，从而使压铸件与定模内腔发生松动，有效解除二者之间的负压现象，从而显著降低脱模难度，提高薄壁铝合金压铸件的脱模效率。

以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种薄壁压铸铝合金制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、首先将铝块加入熔炼炉中，熔炼后加入其他组分，然后搅拌、精炼并除去铝液表面浮渣，得到合金液；

S2、向压铸定模的气动通道(1)内持续通入高温油液，从而对压铸定模进行预热，然后将合金液转运压铸机定模的内腔中，并调整合金液温度在650-680℃；

S3、通过压铸动模对合金液进行压铸，压铸完成后通过气动通道(1)对压铸件进行撞击式的辅助降温脱模，然后进行淬火以及保温操作；

S4、保温后，进行水冷冷却，得到薄壁铝合金铸件成品。

2.根据权利要求1所述的一种薄壁压铸铝合金制备方法，其特征在于：所述S2开始之前，提前使用惰性气体排出压铸机定模的内腔中的空气，所述S3中保温的温度为190-200℃，保温时长为3-4h。

3.根据权利要求1所述的一种薄壁压铸铝合金制备方法，其特征在于：在进行所述S3的压铸之前，对压铸动模进行加热处理，所述加热稳步不低于200℃。

4.根据权利要求1所述的一种薄壁压铸铝合金制备方法，其特征在于：所述S1中其他组分为以下组合：Cu、Mg、Mn的组合，Cu、Mg、Zn组合或者Zn、Mg、Si组合中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种薄壁压铸铝合金制备方法，其特征在于：所述S3中通过气动通道(1)对压铸件进行撞击式的辅助降温脱模的具体步骤为：

S31、在压铸后，再次向气动通道(1)内不断通入高温油液，使压铸件降温凝固成型；

S32、持续通入5-6s后，停止通入，后从压铸定模的底部的进气口(2)向气动通道(1)内快速通入高温气体；

S33、在高温气体作用下，气动通道(1)内不断发生撞击现象，压铸定模的受到震动，使压铸件与定模内腔之间发生松动，破坏其负压状态，降低脱模难度。

6.根据权利要求5所述的一种薄壁压铸铝合金制备方法，其特征在于：所述高温油液为沸点在350℃以上的油，且S2中高温油液为沸腾状态，S31中的高温油液温度处于沸点以下，且温度为200-220℃。

7.根据权利要求1所述的一种薄壁压铸铝合金制备方法，其特征在于：所述气动通道(1)内固定连接有多个均匀分布的双三角撑球(3)，相邻两个所述双三角撑球(3)之间连接有气动撞球。

8.根据权利要求7所述的一种薄壁压铸铝合金制备方法，其特征在于：所述双三角撑球(3)包括两对分别与气动通道(1)上下内壁固定连接的撑杆(32)以及固定连接在两对撑杆(32)中心处的节点球(31)，所述撑杆(32)端部嵌入节点球(31)内，所述节点球(31)中部开凿有内容腔(4)，所述内容腔(4)内放置有成网连球(7)，所述成网连球(7)与气动撞球固定连接。

9.根据权利要求8所述的一种薄壁压铸铝合金制备方法，其特征在于：所述气动撞球包括撞击球(6)以及固定连接在撞击球(6)左右两端的两个定位拉绳(5)，所述定位拉绳(5)活动贯穿节点球(31)并与节点球(31)内的成网连球(7)固定连接，所述撞击球(6)外端中部固定连接有气拨片(61)。

10.根据权利要求9所述的一种薄壁压铸铝合金制备方法，其特征在于：所述定位拉绳(5)为非弹性耐高温材料制成，且定位拉绳(5)长度为气动通道(1)两内壁纵向距离的1.5-2倍。

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