CN114985700B - 一种新能源汽车用免热处理铸造铝合金、制备装置及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新能源汽车用免热处理铸造铝合金、制备装置及工艺，包括机座以及机座上的滑杆组，还包括：滑杆组上设置的用于驱动压铸动模进行合拢或者开启的合模执行机构；连接在机座上配合合模执行机构进行压铸的定模机构，定模机构的定模和压铸动模之间围成型腔；用于推送铸造铝合金的液态金属填充到型腔中的压射机构，压射机构的压室周向壁体设有可滑动的动销，可滑动的动销形成对液态金属的流通通路或封闭通路；以及对压铸动模进行辅助锁紧的锁紧机构，动销在填充液态金属时触发执行机构对压铸动模进行锁紧。本发明提供的铝合金及工艺全新的铝合金组分和制备工艺同时对制备装置作出全方位的改进，综合提升铸造性能的同时延长了铸造模具的生命力。

Description

一种新能源汽车用免热处理铸造铝合金、制备装置及工艺

技术领域

本发明涉及一种铝合金、制备装置及工艺，尤其涉及一种新能源汽车用免热处理铸造铝合金、制备装置及工艺。

背景技术

随着新能源汽车等工业的发展，压铸技术得到广泛利用。压铸制备装置在铸造铝合金中占主导地位，已成为现代工业的一个重要组成部分。现有的压铸机主要由合模机构、压射机构、液压系统和电气控制系统等各部分组成。压铸制备装置在压力作用下把液态金属压射到模具中冷却成型，开模后得到固体金属铸件，铸造的过程中，当铸造模具合拢后需要有具有足够的能力将模具锁紧，确保在压射填充液态金属的过程中模具分型面不会胀开，而现有的压铸制备装置因机械、模具等因素会引起各滑杆承受的锁模力发生变化，将直接影响模具的使用寿命，就需要反复的调锁模力，直到模具变形严重放弃使用，因此需要对压铸制备装置做全方位的优化。除此以外，固体金属铸件的特性还取决于两大因素，一是铝合金的组分，不同金属元素表现出不同的性能特点；二是优化铝合金的铸造工艺，也是铝合金提高强度、塑性、刚度的必要手段。

发明内容

为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种新能源汽车用免热处理铸造铝合金、制备装置及工艺。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种新能源汽车用免热处理铸造铝合金的制备装置，包括机座以及机座上的滑杆组，还包括：

滑杆组上设置的用于驱动压铸动模进行合拢或者开启的合模执行机构；

连接在机座上配合合模执行机构进行压铸的定模机构，定模机构的定模和压铸动模之间围成型腔；

用于推送铸造铝合金的液态金属填充到型腔中的压射机构，压射机构的压室周向壁体设有可滑动的动销，可滑动的动销形成对液态金属的流通通路或封闭通路；

以及对压铸动模进行辅助锁紧的锁紧机构，动销在填充液态金属时触发执行机构对压铸动模进行锁紧。

进一步地，定模和压铸动模之间围成连通型腔的浇道以及过渡浇道口，浇道和过渡浇道口的形状均呈锥状体，浇道的中轴线沿Y轴的方向设置，过渡浇道口的中轴线沿X轴的方向设置，浇道下端连接在过渡浇道口的锥面上，浇道的中轴线和过渡浇道口的中轴线之间的交点位于过渡浇道口的的中轴线上。

进一步地，压射机构包括定型板座，定型板座的下端部固定连接在机座上，定型板座上横穿有具有一个圆柱状型腔的压室，压室的前端侧壁上的开口用于连通过渡浇道口，压室的后端侧壁上的开口用于通过压射机构的压射冲头，压室的周向壁体内沿轴向开设有通槽，通槽在压室的后端侧壁的壁体上形成有第一输料口，用于外部向通槽内输送液态金属，通槽在压室的内侧壁体上形成进料口，用于向压室的型腔内输送液态金属，动销位于通槽内，动销的截面与通槽所形成的槽道截面形状相匹配，动销受力可在通槽所形成的槽道内滑动。

进一步地，动销的销体内开设有鱼骨状流道，鱼骨状流道的流道位于动销的后半身，鱼骨状流道包括水平流道和若干个连通在水平流道上倾斜布置的倾斜流道，水平流道沿着销体的长度方向向外开通并在动销的后端侧壁上形成第二输料口，若干个倾斜流道从水平流道的上方向下穿过并在动销的下端侧壁上形成若干个第三输料口，若干个倾斜流道相互平行且倾斜流道均向靠近第二输料口的方向倾斜，水平流道的前端被倾斜流道分割出前向推动部，每个倾斜流道被水平流道分割出位于水平流道上方的后向推动部和位于水平流道下方的流通部。

进一步地，流通通路为第一输料口、槽道、第二输料口、水平流道、流通部、第三输料口以及进料口；封闭通路为第一输料口、槽道、第二输料口、水平流道、流通部、第三输料口以及通槽的底壁。

进一步地，通槽的槽道内的前端部嵌置有压力传感器，压力传感器连接在新能源汽车用免热处理铸造铝合金的制备装置的电气控制系统上，动销滑动至通槽的前端部时，动销的前侧部触发压力传感器。

进一步地，滑杆组具有四个相互平行的滑杆，锁紧机构包括四个对应连接在压铸动模四个顶角位置上的传动杆，每个传动杆的杆体均沿水平方向向定模延伸，每个传动杆的端部连接有一个圆盘状的传动块，传动块竖向设置，传动块的周向侧壁上设有四个突出于其周向侧壁且呈十字排列的被挤压部，四个被挤压部形状、大小均一致，被被压部上朝向压铸动模的一侧端面为斜面，每个被挤压部在传动块的周向侧壁上顺时针旋转45°后与下一个被挤压部重合。

进一步地，锁紧机构还包括四个对应连接在四个滑杆上的壳体，壳体内旋转设置有蜗杆和旋转支承，蜗杆连接在电机的输出轴上，蜗杆与旋转支承在壳体内啮合，旋转支承的内圈的周向壁体上设有四个突出于其内圈的周向壁体且呈十字排列的挤压部，挤压部和被挤压部形状、大小均一致，每个挤压部在传动块的内圈的周向壁体顺时针旋转45°后与下一个挤压部重合。

一种新能源汽车用免热处理铸造铝合金，铝合金由以下组分组成：

Si：6.5-8.5％；Fe:0.12-0.25％；Cu：0.01-0.05％；Mn：0.2-0.6％；Mg：0.2-0.6％；Ti：0.05-0.10％；Mo：0.05-0.15％；Sr：0.01-0.02％；Ca：0-0.002％；其余为Al。

一种新能源汽车用免热处理铸造铝合金的制备工艺，它包括以下步骤：

一、把液态金属材料通过新能源汽车用免热处理铸造铝合金的制备装置的流通通路注入压室中，压室温度控制在680-700摄氏度；

二、启动压射机构的压射冲头将铝液压射进型腔内，采用慢压射、快压射、增压形式，调整手轮对各段的速度和压力进行设定；

三、通过加热腔保证型腔的压铸温度，通过抽真空系统在压射过程中对型腔抽真空；

四、锁紧机构执行对压铸动模的辅助锁紧动作直至压铸过程结束后解锁；

五、移动压铸动模，将压铸动模和定模分开，并取出成型零件。

本发明提供了一种新能源汽车用免热处理铸造铝合金及工艺全新的铝合金组分和制备工艺，对制备装置作出全方位的改进，优化了铸造铝合金的型腔结构，同时在推送铸造铝合金的液态金属时利用动销在推送液态金属伊始即可触发辅助锁紧机制，实现各滑杆辅助锁模的精细化调整、增强锁紧力；同时，动销也形成了液态金属注入的过渡通路和防止液态金属倒灌的封闭通路，综合提升铸造性能的同时延长了铸造模具的生命力。

附图说明

图1为本发明合模时的结构示意图。

图2为本发明开模时的结构示意视图。

图3为本发明本发明合模时的结构详图。

图4为本发明图1中圈中A的放大结构示意图。

图5为动销的初始位置的示意图。

图6为动销产生前向推力并形成流通通路的示意图。

图7为动销产生后向推力的示意图。

图8为动销形成封闭通路的示意图。

图9为本发明的锁紧机构的结构示意图。

图10为本发明图2中圈中B的放大结构示意图。

图11为本发明图1中圈中C的放大结构示意图。

图中：1、机座；2、滑杆组；3、压铸动模；4、定模；5、型腔；6、动销；7、过渡浇道口；8、浇道；9、定型板座；10、压室；11、压射冲头；12、通槽；13、鱼骨状流道；14、水平流道；15、倾斜流道；16、第二输料口；17、第三输料口；18、前向推动部；19、后向推动部；20、流通部；21、槽道；22、压力传感器；23、传动杆；24、传动块；25、被挤压部；26、壳体；27、蜗杆；28、旋转支承；29、电机；30、挤压部；31、第一油缸；32、第二油缸；33、加热导热棒；34、加热腔；35、抽气孔；36、第一输料口；37、进料口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1和2所示的一种新能源汽车用免热处理铸造铝合金的制备装置，包括机座1以及横跨在机座1上的滑杆组2，滑杆组2具有四个相互平行的滑杆，四个滑杆在机座1上形成用于铸造铝合金的滑道，滑道上设置有合模执行机构和压射机构，合模执行机构用于驱动压铸动模3进行合拢或者开启，压射机构用于推送铸造铝合金的液态金属，滑道还设置有配合合模执行机构和压射机构进行压铸的定模机构，定模机构固定连接在机座1上，并且定模机构位于合模执行机构和压射机构之间。合模执行机构包括沿水平方位设置的第一油缸31以及连接在第一油缸31上的压铸动模3，第一油缸31的水平驱动力使压铸动模3可滑动地设置在滑道上。压铸动模3上同时连接有第二油缸32，用于压铸完成后移动压铸动模3，将压铸动模3和定模4分开，启动第二油缸32推出成型零件，第一油缸、第二油缸均连接在制备装置的液压系统上。定模机构包括定模4，定模4的下端部固定连接在机座1上。

如图3所示的定模4和压铸动模3之间围成用于铸造铝合金的型腔5、浇道8以及过渡浇道口7，型腔5、浇道8以及过渡浇道口7依次连通，浇道8和过渡浇道口7的形状均呈锥状体，浇道8的中轴线沿Y轴的方向设置，过渡浇道口7的中轴线沿X轴的方向设置，浇道8下端连接在过渡浇道口7的锥面上，浇道8的中轴线和过渡浇道口7的中轴线之间的交点位于过渡浇道口7的的中轴线上。型腔5呈垂直放置，液态金属液浇入型腔5后，气体在液态金属上面，压射过程中包卷气体较少。压射机构包括定型板座9，定型板座9的下端部固定连接在机座上，定型板座9上横穿有具有一个圆柱状型腔的压室10，压室10的前端侧壁上的开口用于连通过渡浇道口7，压室10的后端侧壁上的开口用于通过压射冲头11，压射冲头11采用开环的控制形式，压射行程通常分三级(慢压射、快压射、增压)。

如图4所示的压室10的周向壁体内沿轴向开设有通槽12，通槽12在压室10的后端侧壁的壁体上形成有第一输料口36，用于外部向通槽12内输送液态金属，通槽12在压室10的内侧壁体上形成进料口37，用于向压室10的型腔内输送液态金属，通槽12内有一动销6，动销6的截面与通槽12所形成的槽道21截面形状相匹配，动销6受力可在通槽12所形成的槽道21内滑动。动销6的销体内开设有鱼骨状流道13，鱼骨状流道13的流道位于动销6的后半身，鱼骨状流道13包括水平流道14和若干个连通在水平流道14上倾斜布置的倾斜流道15，水平流道14沿着销体的长度方向向外开通并在动销6的后端侧壁上形成第二输料口16，若干个倾斜流道15从水平流道14的上方向下穿过并在动销6的下端侧壁上形成若干个第三输料口17，若干个倾斜流道15相互平行且倾斜流道15均向靠近第二输料口16的方向倾斜。

如图5所示，水平流道14的前端被倾斜流道15分割出前向推动部18，每个倾斜流道15被水平流道14分割出位于水平流道14上方的后向推动部19和位于水平流道14下方的流通部20。动销6的初始位置靠近通槽12的后端侧壁，此时第一输料口36与第二输料口16相对应连通，第三输料口17被通槽12的槽道21底部封闭，当液态金属自第一输料口36注入时，液态金属经第二输料口16输入水平流道14内，液态金属依次流经每个倾斜流道15的流通部20，并流至每个流通部20所连通的第三输料口17，随着液态金属的不断注入，如图6所示，液态金属在水平流道、倾斜流道之间流经时的作用力，在水平流道、倾斜流道形成的特殊角度的反作用下产生了对动销的前向推力(箭头方向)，驱使动销6沿着通槽12的槽道21向通槽12的前端部滑动，液态金属流至前向推动部18时前向推力最大，随着动销6不断向通槽12的前端部滑动，第一输料口36与第二输料口16逐渐远离，第一输料口36与第二输料口16通过通槽12的槽道21连通，液态金属依次经过第一输料口36、槽道21、第二输料口16、水平流道14、流通部20，然后每个流通部20所连通的第三输料口17依次与通槽12下方的进料口37对应连通，进而使液态金属流入压室10内。通槽12的槽道21内的前端部嵌置有压力传感器22，压力传感器22连接在制备装置的电气控制系统上，当动销6滑动至通槽12的前端部时，动销6的前侧部触发压力传感器22。

因此，鱼骨状流道13在上述液态金属注入过程中主要起到两个作用，一是驱动动销6触发压力传感器22；二是在第一输料口36和进料口37之间形成液态金属注入的过渡通路。

随着液态金属被不断注入到压室10并且注入到型腔5后，如图7所示，液态金属在压室10内的压力不断增加产生反向压力，液态金属经进料口37反流至鱼骨状流道13内，进而使液态金属顺着倾斜流道15的流通部20向后向推动部19流动，后向推动部19的作用下产生了对动销6的后向推力(箭头方向)，驱使动销6沿着通槽12的槽道21向通槽12的后端部滑动，如图8所示，滑动的过程中每个流通部20所连通的第三输料口17依次与通槽12下方的进料口37对应封闭。

因此，鱼骨状流道13在上述液态金属反向作用力的过程中主要起到两个作用，一是驱动动销6远离压力传感器22；二是在第一输料口36和进料口37之间形成防止液态金属倒灌的封闭通路。

优选的，如图3所示，在过渡浇道口7的前端部开设有抽气孔35，抽气孔35与抽真室系统连接，启动抽真空系统，通过过渡浇道口7使模具型腔5及压室10内的空间出现真空状态，形成真空压铸环境。机座1内设有加热腔34，加热腔34位于型腔5的下方，加热腔34内具有加热导热棒33，加热导热棒33向外连接电加热装置，通过加热腔34的热传导对金属液进行加热，保证压铸效果。

如图9-11所示的该制备装置还包括锁紧机构，锁紧机构用于推送铸造铝合金的液态金属时辅助锁紧合模执行机构的压铸动模3，锁紧机构包括四个对应连接在压铸动模3四个顶角位置上的传动杆23，每个传动杆23的杆体均沿水平方向向定模4延伸，每个传动杆23的端部连接有一个圆盘状的传动块24，传动块24竖向设置，传动块24的周向侧壁上设有四个突出于其周向侧壁且呈十字排列的被挤压部25，四个被挤压部25形状、大小均一致，被被压部上朝向压铸动模3的一侧端面为斜面，每个被挤压部25在传动块24的周向侧壁上顺时针旋转45°后与下一个被挤压部25重合。锁紧机构还包括四个对应连接在四个滑杆上的壳体26，壳体26内旋转设置有蜗杆27和旋转支承28，蜗杆27连接在电机29的输出轴上，蜗杆27与旋转支承28在壳体26内啮合，该结构的原理类似回转式减速器，利用电气控制系统控制控制电机驱动旋转支承实现可限制角度的圆周回转，旋转支承可以承受较大的轴向力、径向力，旋转支承28的内圈的周向壁体上设有四个突出于其内圈的周向壁体且呈十字排列的挤压部30，挤压部30和被挤压部25形状、大小均一致，每个挤压部30在传动块24的内圈的周向壁体顺时针旋转45°后与下一个挤压部30重合。每个滑杆上对应安装的旋转支承28与传动块24相对应，当传动块24上的被挤压部25和旋转支承28的挤压部30在平行空间错位时，此时合模执行机构可驱动压铸动模3和定模4合拢，传动块24穿过旋转支承28的内圈，当推送铸造铝合金的液态金属时，触发压力传感器22并通过电气控制系统驱动电机29的输出轴旋转带动旋转支承28上的挤压部30旋转至被挤压部25上，此时，挤压部30与被挤压部25的斜面刚好重合，挤压部30形成对被挤压部25的横向挤压力，根据各滑杆承受的锁模力发生变化，辅助调整每一侧滑杆上的锁模力，实现各滑杆辅助锁模的精细化调整，再结合传统调锁模力方式，实现机械合拢。

本发明的原料选择选用含铝量大于99.75％的A00铝锭、10％的铝锰合金、纯镁锭、5％的铝钼合金、2202规格金属硅和Sr含量10％的铝锶合金。经测试，所制造出的产品抗拉强度大于280-310MPa，屈服强度130-150MPa，延伸率12-15％。一种新能源汽车用免热处理铸造铝合金，铝合金由以下组分组成：

Si：6.5-8.5％；Fe:0.12-0.25％；Cu：0.01-0.05％；Mn：0.2-0.6％；Mg：0.2-0.6％；Ti：0.05-0.10％；Mo：0.05-0.15％；Sr：0.01-0.02％；Ca：0.000-0.002％；其余为Al。

一种新能源汽车用免热处理铸造铝合金的制备工艺，它包括以下步骤：

一、把液态金属材料通过新能源汽车用免热处理铸造铝合金的制备装置的流通通路注入压室中，压室温度控制在680-700摄氏度；

二、启动压射机构的压射冲头将铝液压射进型腔内，采用慢压射、快压射、增压形式，调整手轮对各段的速度和压力进行设定；

三、通过加热腔保证型腔的压铸温度，通过抽真空系统在压射过程中对型腔抽真空；

四、锁紧机构执行对压铸动模的辅助锁紧动作直至压铸过程结束后解锁；

五、移动压铸动模，将压铸动模和定模分开，并取出成型零件。

综上所述，本发明在提供一种全新的铝合金组分和制备工艺，同时对制备装置作出全方位的改进，优化了铸造铝合金的型腔结构，同时在推送铸造铝合金的液态金属时利用动销在推送液态金属伊始即可触发辅助锁紧机制，实现各滑杆辅助锁模的精细化调整、增强锁紧力；同时，动销也形成了液态金属注入的过渡通路和防止液态金属倒灌的封闭通路，综合提升铸造性能的同时延长了铸造模具的生命力。

上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种新能源汽车用免热处理铸造铝合金的制备装置，包括机座（1）以及机座（1）上的滑杆组（2），其特征在于：还包括：

滑杆组（2）上设置的用于驱动压铸动模（3）进行合拢或者开启的合模执行机构；

连接在机座（1）上配合合模执行机构进行压铸的定模机构，定模机构的定模（4）和压铸动模（3）之间围成型腔（5）；

用于推送铸造铝合金的液态金属填充到型腔（5）中的压射机构，压射机构的压室（10）周向壁体设有可滑动的动销（6），可滑动的动销（6）形成对液态金属的流通通路或封闭通路；

以及对压铸动模（3）进行辅助锁紧的锁紧机构，动销（6）在填充液态金属时压铸动模（3）处于锁紧状态；

压室（10）的周向壁体内沿轴向开设有通槽（12），通槽（12）在压室（10）的后端侧壁的壁体上形成有第一输料口（36），用于外部向通槽（12）内输送液态金属，通槽（12）在压室（10）的内侧壁体上形成进料口（37），用于向压室（10）的型腔（5）内输送液态金属，动销（6）位于通槽（12）内，动销（6）的截面与通槽（12）所形成的槽道（21）截面形状相匹配，动销（6）受力可在通槽（12）所形成的槽道（21）内滑动；

动销（6）的销体内开设有鱼骨状流道（13），鱼骨状流道（13）的流道位于动销（6）的后半身，鱼骨状流道（13）包括水平流道（14）和若干个连通在水平流道（14）上倾斜布置的倾斜流道（15），水平流道（14）沿着销体的长度方向向外开通并在动销（6）的后端侧壁上形成第二输料口（16），若干个倾斜流道（15）从水平流道（14）的上方向下穿过并在动销（6）的下端侧壁上形成若干个第三输料口（17），若干个倾斜流道（15）相互平行且倾斜流道（15）均向靠近第二输料口（16）的方向倾斜，水平流道（14）的前端被倾斜流道（15）分割出前向推动部（18），每个倾斜流道（15）被水平流道（14）分割出位于水平流道（14）上方的后向推动部（19）和位于水平流道（14）下方的流通部（20）。

2.根据权利要求1的新能源汽车用免热处理铸造铝合金的制备装置，其特征在于：定模（4）和压铸动模（3）之间围成连通型腔（5）的浇道（8）以及过渡浇道口（7），浇道（8）和过渡浇道口（7）的形状均呈锥状体，浇道（8）的中轴线沿Y轴的方向设置，过渡浇道口（7）的中轴线沿X轴的方向设置，浇道（8）下端连接在过渡浇道口（7）的锥面上，浇道（8）的中轴线和过渡浇道口（7）的中轴线之间的交点位于过渡浇道口（7）的中轴线上。

3.根据权利要求2的新能源汽车用免热处理铸造铝合金的制备装置，其特征在于：压射机构包括定型板座（9），定型板座（9）的下端部固定连接在机座（1）上，定型板座（9）上横穿有具有一个圆柱状型腔的压室（10），压室（10）的前端侧壁上的开口用于连通过渡浇道口（7），压室（10）的后端侧壁上的开口用于通过压射机构的压射冲头（11）。

4.根据权利要求3的新能源汽车用免热处理铸造铝合金的制备装置，其特征在于：流通通路为第一输料口（36）、槽道（21）、第二输料口（16）、水平流道（14）、流通部（20）、第三输料口（17）以及进料口（37）；封闭通路为第一输料口（36）、槽道（21）、第二输料口（16）、水平流道（14）、流通部（20）、第三输料口（17）以及通槽（12）的底壁。

5.根据权利要求4的新能源汽车用免热处理铸造铝合金的制备装置，其特征在于：通槽（12）的槽道（21）内的前端部嵌置有压力传感器（22），压力传感器（22）连接在新能源汽车用免热处理铸造铝合金的制备装置的电气控制系统上，动销（6）滑动至通槽（12）的前端部时，动销（6）的前侧部触发压力传感器（22）。

6.根据权利要求5的新能源汽车用免热处理铸造铝合金的制备装置，其特征在于：滑杆组（2）具有四个相互平行的滑杆，锁紧机构包括四个对应连接在压铸动模（3）四个顶角位置上的传动杆（23），每个传动杆（23）的杆体均沿水平方向向定模（4）延伸，每个传动杆（23）的端部连接有一个圆盘状的传动块（24），传动块（24）竖向设置，传动块（24）的周向侧壁上设有四个突出于其周向侧壁且呈十字排列的被挤压部（25），四个被挤压部（25）形状、大小均一致，被挤压部上朝向压铸动模（3）的一侧端面为斜面，每个被挤压部（25）在传动块（24）的周向侧壁上顺时针旋转45°后与下一个被挤压部（25）重合。

7.根据权利要求6的新能源汽车用免热处理铸造铝合金的制备装置，其特征在于：锁紧机构还包括四个对应连接在四个滑杆上的壳体（26），壳体（26）内旋转设置有蜗杆（27）和旋转支承（28），蜗杆（27）连接在电机（29）的输出轴上，蜗杆（27）与旋转支承（28）在壳体（26）内啮合，旋转支承（28）的内圈的周向壁体上设有四个突出于其内圈的周向壁体且呈十字排列的挤压部（30），挤压部（30）和被挤压部（25）形状、大小均一致，每个挤压部（30）在旋转支承（28）的内圈的周向壁体顺时针旋转45°后与下一个挤压部（30）重合。

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