CN113843406A - 一种超集合变速箱壳体的压铸铸造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超集合变速箱壳体的压铸铸造工艺，配铝合金液；将铝合金液熔炼到700℃‑720℃，将熔炼好的铝合金液加到保温炉内，捞取表面浮渣后，将铝合金液降温至660℃‑680℃即可，准备浇注；汽车变速箱壳体铸件模具采用一模一腔分布形式，将一模一腔模具固定在2700T冷式压铸造机上，将模具预热至180℃‑200℃，然后在模具型腔内均匀喷上一层脱模剂，继续加热模具至200℃‑220℃；采用机械手料勺从吊包向挤压铸造机料桶输送铝合金液，挤压铸造机冲头向模具型腔平稳推进铝合金液、快速增压凝固结晶，充型完毕后，动模和定模分开，取出铸件，得汽车用铝合金变速箱壳体毛坯。本发明将变速箱中集成的多组油道做好冷却工艺，从而达到改善变速箱壳体的泄漏率。
Description
技术领域
本发明涉及新能源汽车加工领域，特别是一种超集合变速箱壳体的压铸铸造工艺。
背景技术
变速箱作为汽车发动机重要组成部分，其对于油道区域的管控非常严格，泄漏量不能大于10cc/min。而目前针对油道区域的管控主要还是使用高压冷却的制造方式管控，一般使用超点冷机配备高压点冷针使用，但遇到一款把所有油道都设计在同一个主壳体上的时候往往会很不稳定，遇到这样的壳体要分部好每一组超点冷水座的水路，针对超点冷机压力都要有严格的要求，每一根超点冷针、点冷器尺寸、实心段尺寸都要严格标准执行且油道整个区域的减料区域R角也有要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超集合变速箱壳体的压铸铸造工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种超集合变速箱壳体的压铸铸造工艺，包括以下步骤：
A、配料：配铝合金液，所述铝合金液包含铝、铜、硅、镁、锌、铁、锰、镍和锡，其中各物质的质量百分含量为：铜：1.5%～3.5%，硅：9.6%～12.0%，镁：0.3%，锌：1.0%，铁：0.9%,锰：0.5%，镍：0.5%，锡：0.3%，剩余为铝；
B、熔炼：将铝合金液熔炼到700℃-720℃，将熔炼好的铝合金液加到保温炉内，捞取表面浮渣后，将铝合金液降温至660℃-680℃即可，准备浇注；
C、准备模具：汽车变速箱壳体铸件模具采用一模一腔分布形式，将一模一腔模具固定在2700T冷式压铸造机上，将模具预热至180℃-200℃，然后在模具型腔内均匀喷上一层具有隔热、保温作用的脱模剂，涂层厚度18微米-22微米，继续加热模具至200℃-220℃；
D、挤压铸造：采用机械手料勺从吊包向挤压铸造机料桶输送铝合金液，挤压铸造机冲头向模具型腔平稳推进铝合金液、快速增压凝固结晶，这时调节挤压铸造工艺参数为：挤压压力为70 MPa -120MPa，保压时间为13 s -20s，实际高速度为5 m/s -6m/s，充型时间为2.5 s -4s，充型完毕，动模和定模分开，取出铸件，得汽车用铝合金变速箱壳体毛坯。
本发明的进一步改进在于：在步骤C中，采用3D打印技术打印出异形油道的镶件，将所述镶件放入模具中异形油道的型腔内。
本发明的进一步改进在于：在步骤D挤压铸造过程中会进行冷却，即温度过高的油道区域采用了高压点冷针进行冷却；在使用高压点冷针的时候首先需要识别出所有高压点冷针运水座分部，每一个水座分部采用最多8支高压点冷针，高压点冷针的实心段厚度为3-5mm，同时使用水压大于0.6mpa的高压点冷机，高压点冷机到变速箱壳体内孔的距离控制在2-3mm。
本发明的进一步改进在于：在步骤D挤压铸造过程中，模具中设有挤压销，在填充铝合金液的过程中，在毛坯件壁厚的区域采用挤压销来挤压。
本发明的进一步改进在于：模具中油道区域所有过度角的半径为R5。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明将变速箱中集成的多组油道做好冷却工艺，从而达到改善变速箱壳体的泄漏率。
具体实施方式
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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
本实施例提供一种技术方案：一种超集合变速箱壳体的压铸铸造工艺，包括以下步骤：
A、配料：配铝合金液，所述铝合金液包含铝、铜、硅、镁、锌、铁、锰、镍和锡，其中各物质的质量百分含量为：铜：1.5%～3.5%，硅：9.6%～12.0%，镁：0.3%，锌：1.0%，铁：0.9%,锰：0.5%，镍：0.5%，锡：0.3%，剩余为铝；
B、熔炼：将铝合金液熔炼到700℃-720℃，将熔炼好的铝合金液加到保温炉内，捞取表面浮渣后，将铝合金液降温至660℃-680℃即可，准备浇注；浇筑温度不能过低也不能太高，过低铝合金液流动性变差，会导致密封区域的内部质量，过高会导致油道区域的温度随之升高形成缩孔；
C、准备模具：汽车变速箱壳体铸件模具采用一模一腔分布形式，将一模一腔模具固定在2700T冷式压铸造机上，将模具预热至180℃-200℃，然后在模具型腔内均匀喷上一层具有隔热、保温作用的脱模剂，涂层厚度18微米-22微米，继续加热模具至200℃-220℃；
D、挤压铸造：采用机械手料勺从吊包向挤压铸造机料桶输送铝合金液，挤压铸造机冲头向模具型腔平稳推进铝合金液、快速增压凝固结晶，这时调节挤压铸造工艺参数为：挤压压力为70 MPa -120MPa，保压时间为13 s -20s，实际高速度为5 m/s -6m/s，充型时间为2.5 s -4s，充型完毕，动模和定模分开，取出铸件，得汽车用铝合金变速箱壳体毛坯。
在步骤C中，采用3D打印技术打印出异形油道的镶件，将镶件放入模具中异形油道的型腔内，采用了3D打印冷却结构达到了镶件整体冷却，杜绝了油道孔粘铝的现象。
在步骤D挤压铸造过程中会进行冷却，即温度过高的油道区域采用了高压点冷针进行冷却；在使用高压点冷针的时候首先需要识别出所有高压点冷针运水座分部，每一个水座分部采用最多8支高压点冷针，避免生产过程中补水不足冷却效果不稳定，高压点冷针的实心段厚度为3-5mm，冷却效果最佳，同时使用水压大于0.6mpa的高压点冷机，高压点冷机到变速箱壳体内孔的距离控制在2-3mm，点冷器头部不可做斜角。需要注意的是所有油道针出水需要单独引出不可接入回水座，避免出水管负压影响冷却效果。油道区域冷却后的温度控制在150℃-180℃之间。
模具中油道区域所有过度角的半径为R5，这样的即可保证冷却效果，也可避免产品烧伤导致泄漏，同时异型油道孔使用常规超点冷结构无法达到冷却整体油道镶件区域从而导致泄漏率不稳定。
如何有效的降低泄漏率，然而压铸浇口布局，工艺参数的优化也至关重要。首先对于铝液温度最好需要在660℃-680℃之间，铝液温度低流动性能变差，导致水尾区域的油道成型不良从而会发生泄漏。但温度不是越高越好，温度越高在冲刷入料口φ4的针易产生内部质量缺陷，发生螺纹孔与油道间的串漏。其次是高速压射区间，起高速的位置需要合理，结合高真空尽量缩短，越短冲刷时间越小，越长冲刷时间越长。高速压射区间尽量根据产品调试时确认。然后就是冲刷的速度，速度与高速速度、内浇口厚度、浇口比均有关，内浇口的厚度乘以内浇口数量，就决定了内浇口的截面积，而浇口比就是高速速度与内浇口速度的等比值，内浇口截面积越大，浇口比越低，高速速度越小，一般壳体件浇口比控制在12左右。然后是内浇口的排布位置：内浇口的排布一般选取直面位置，最好不要选取带有曲面的位置，因为直面位置，压射过程中喷射是均匀的，而曲面位置会在压射过程形成应力喷射集中的点，就会在曲拐面位置形成定点的冲蚀，最好也需要避开油道针以及油道区域的螺纹孔，本身带有的造型位置在冲刷过程中，尖角位会被迅速冲蚀，应力和热量过于集中，容易崩模。然后是内浇口直身段的选择：内浇口直身段的作用有两个，第一是引导铝合金液的填充和提速，铝合金液从横浇道、直浇道、内浇口都是逐渐变窄的趋势，目的就是提速，直身段是最后的提速段。直身段不宜过长，过长会导致预设的铝液填充方向和入射角发生变化，起不到避开关键油道和螺纹孔的作用；第二是分离产品与料柄，直身段也不宜过短，过短会造成料柄与产品不好分离，一般性控制在2mm左右，再者就是内浇口入射的角度，在设计浇口时需要尽量避免油道区域的螺纹孔，因对充油道区域的螺纹孔易产生热节导致孔底缩孔与周边油道进行串漏，同时该款变速箱油道区域壁厚最大达到20mm，常规工艺无法解决泄漏，所以本发明采用局部挤压工艺并配合使用调速阀辅助设备来解决局部壁厚区域的泄漏问题，即模具中设有挤压销，在填充铝合金液的过程中，在毛坯件壁厚的区域采用挤压销来挤压，使壁厚的地方可以更加结实些。
由于该款壳体本发明采用高真空设备，所以在低速段的压射速度需要实际控制在0.35ms，如低速段过慢会使高真空工作时间加长，导致铝料提前吸入到型腔内形成入料口整体区域的成型不良，出现该区域会有一定的风险，导致产品泄漏，所以低速段需要结合高真空的工作设定尽量速度快些。
本发明需要严格管控高速压射的速度，设定值为7.5±0.5m/s，但实际高速压射的速度本发明需要控制在5.5±0.5m/s，在条件允许的情况下尽量提高速度，为保证产品内部质量无气孔，因该款产品设计火花塞安装界面气孔要求以及密封要求较高，所以需要保证高速的稳定。
高速距离不能太迟需要提前，高速距离为590±10mm，是为了避免入料口的成型不良。
增压距离需要在理论值基础上结合产品外观问题尽量提前，增压距离为780±10mm，主要是避免产品起皮。
本发明采用独特的油道区域的冷却排布，浇口设计时需要避开油道区域加工后的螺纹孔，壁厚区域的油道采用挤压工艺并配合调速阀的使用控制好调速阀流量，超点冷机水压输出大于0.8mpa，低速段和高速区间均结合高真空设定，避免产生成型不良导致的泄漏。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式，此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种超集合变速箱壳体的压铸铸造工艺，其特征在于：包括以下步骤：
A、配料：配铝合金液，所述铝合金液包含铝、铜、硅、镁、锌、铁、锰、镍和锡，其中各物质的质量百分含量为：铜：1.5%～3.5%，硅：9.6%～12.0%，镁：0.3%，锌：1.0%，铁：0.9%,锰：0.5%，镍：0.5%，锡：0.3%，剩余为铝；
B、熔炼：将铝合金液熔炼到700℃-720℃，将熔炼好的铝合金液加到保温炉内，捞取表面浮渣后，将铝合金液降温至660℃-680℃即可，准备浇注；
C、准备模具：汽车变速箱壳体铸件模具采用一模一腔分布形式，将一模一腔模具固定在2700T冷式压铸造机上，将模具预热至180℃-200℃，然后在模具型腔内均匀喷上一层具有隔热、保温作用的脱模剂，涂层厚度18微米-22微米，继续加热模具至200℃-220℃；
D、挤压铸造：采用机械手料勺从吊包向挤压铸造机料桶输送铝合金液，挤压铸造机冲头向模具型腔平稳推进铝合金液、快速增压凝固结晶，这时调节挤压铸造工艺参数为：挤压压力为70 MPa -120MPa，保压时间为13 s -20s，实际高速度为5 m/s -6m/s，充型时间为2.5 s -4s，充型完毕，动模和定模分开，取出铸件，得汽车用铝合金变速箱壳体毛坯。
2.根据权利要求1所述一种超集合变速箱壳体的压铸铸造工艺，其特征在于：在所述步骤C中，采用3D打印技术打印出异形油道的镶件，将所述镶件放入模具中异形油道的型腔内。
3.根据权利要求1所述一种超集合变速箱壳体的压铸铸造工艺，其特征在于：在所述步骤D挤压铸造过程中会进行冷却，即温度过高的油道区域采用了高压点冷针进行冷却；在使用高压点冷针的时候首先需要识别出所有高压点冷针运水座分部，每一个水座分部采用最多8支高压点冷针，高压点冷针的实心段厚度为3-5mm，同时使用水压大于0.6mpa的高压点冷机，高压点冷机到变速箱壳体内孔的距离控制在2-3mm。
4.根据权利要求1所述一种超集合变速箱壳体的压铸铸造工艺，其特征在于：在所述步骤D挤压铸造过程中，模具中设有挤压销，在填充铝合金液的过程中，在毛坯件壁厚的区域采用挤压销来挤压。
5.根据权利要求1所述一种超集合变速箱壳体的压铸铸造工艺，其特征在于：模具中油道区域所有过度角的半径为R5。
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2021
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