CN117488215A - 复合铸件制备工艺及车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了复合铸件制备工艺及车辆，属于车辆技术领域。复合铸件制备工艺包括以下步骤：S1：制备铝液；S2：将玄武岩纤维单向带依次层叠铺设，以形成玄武岩纤维毡，且相邻两层所述玄武岩纤维之间的纤维朝向为预设角度；S3：将所述玄武岩纤维毡放置于模具中，再向所述模具内注入所述铝液并保压凝固及保压冷却，以压铸制成复合铸件。本发明的复合铸件制备工艺制成的复合铸件除具备优异的轻量化效果外，而且具有电磁屏蔽功能以及具有较好的耐燃性和耐高温性，以能够保证车辆的安全性较高。
Description
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及复合铸件制备工艺及车辆。
背景技术
目前的车辆中，纤维增强塑料作为优良的轻量化材料，在使用过程中也逐渐发现存在以下问题：首先，纤维增强塑料不具有电磁屏蔽功能，导致车辆内部电子器件及驾乘人员受到外部的电磁干扰较为严重；其次，纤维增强塑料的耐燃性和耐高温性差，导致车辆的安全性不足。
针对以上问题，亟需复合铸件制备工艺及车辆来解决以上问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种复合铸件制备工艺及车辆，其制成的复合铸件具备优异的轻量化效果，而且具有电磁屏蔽功能以及具有较好的耐燃性和耐高温性，以能够保证车辆的安全性较高。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
复合铸件制备工艺，包括以下步骤：
S1：制备铝液；
S2：将玄武岩纤维单向带依次层叠铺设，以形成玄武岩纤维毡，且相邻两层所述玄武岩纤维之间的纤维朝向为预设角度；
S3：将所述玄武岩纤维毡放置于模具中，再向所述模具内注入所述铝液并保压凝固及保压冷却，以压铸制成复合铸件。
作为可选方案，在步骤S1与S2之间还包括以下步骤：
S12：将纤维卷材进行切割，并对所述玄武岩纤维进行表面处理，以使所述玄武岩纤维的表面侵蚀粗化。
作为可选方案，对所述玄武岩纤维进行表面处理包括以下步骤：
首先，将所述玄武岩纤维浸泡在丙酮与乙酸乙酯的共混溶液中，并进行超声处理；
然后，将所述玄武岩纤维放置在强酸性溶液中进行酸刻蚀，再用蒸馏水冲洗；
之后，将所述玄武岩纤维放置在强碱性溶液中进行粗化处理；
而后，将所述玄武岩纤维放置在PbCl2/SnCl2混合溶液中进行超声振动活化处理；
最后，将所述玄武岩纤维置于烘箱中进行烘烤。
作为可选方案，在步骤S1中，对铝块进行熔融以形成所述铝液，并在所述铝液中加入晶粒细化剂。
作为可选方案，对所述铝块的熔融温度小于所述玄武岩纤维的变性温度。
作为可选方案，所述晶粒细化剂为铝钛硼。
作为可选方案，相邻两层所述玄武岩纤维之间的纤维朝向的预设角度为45°。
作为可选方案，所述铝液通过单螺杆挤出器充填至所述模具内。
作为可选方案，在步骤S3的保压凝固和保压冷却中的保压压力值相同，且在室温下进行保压冷却。
车辆，包括采用如上所述的复合铸件制备工艺制成的所述复合铸件。
本发明的有益效果为：
通过将玄武岩纤维单向带依次层叠铺设以形成玄武岩纤维毡，再将玄武岩纤维毡放置在模具中，并向模具内注入铝液再保压凝固及保压冷却，从而能够通过压铸工艺制成复合铸件；采用上述制备工艺制成的复合铸件，由于使用金属铝作为基体，以能够在保证轻量化的同时实现电磁屏蔽功能，以屏蔽掉车辆外部的电磁干扰，保证车辆内部的电子器件及驾乘人员的安全性；并且，由于增加了金属铝还能够保证复合铸件的耐燃性和耐高温性好，保证车辆的安全性较高；同时，将玄武岩纤维毡中的相邻两层玄武岩纤维之间的纤维朝向设置为预设角度，以能够使得各层玄武岩纤维的纤维朝向向各个方向交替布置，从而能够保证玄武岩纤维毡在各个方向上的强度较好，保证整个复合铸件的力学性能较好。
附图说明
图1是本发明提供的复合铸件制备工艺的流程示意图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而己。在整个说明书中，同样的附图标记指示同样的元件。
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
目前，车辆中的发动机罩、行李箱盖、包裹架、后地板以及副车架等零部件采用纤维增强塑料制成，而纤维增强塑料作为优良的轻量化材料，在使用过程中也逐渐发现存在以下问题：首先，纤维增强塑料不具有电磁屏蔽功能，导致车辆外部的电磁干扰较为严重；其次，纤维增强塑料的耐燃性和耐高温性差，导致车辆的安全性不足。
为此，本实施例中提出了一种复合铸件制备工艺以及车辆，该复合铸件制备工艺用于制成复合铸件，且车辆的发动机罩、行李箱盖、包裹架、后地板以及副车架采用复合铸件制成，以能够保证车辆具有电磁屏蔽功能以及安全性较高。其中，车辆的其它零部件也可以采用上述复合铸件制成，且车辆具体可以为电动汽车或者其它车辆，在此不作限定。
具体地，如图1所示，复合铸件制备工艺包括以下步骤：S1：制备铝液；S2：将多个呈片状的玄武岩纤维单向带依次层叠铺设，以形成玄武岩纤维毡，且相邻两层玄武岩纤维之间的纤维朝向为预设角度；S3：将玄武岩纤维毡放置在模具中，再向模具内高压注射入铝液并保压凝固及保压冷却，以压铸制成复合铸件。其中，玄武岩纤维具体指的是以天然玄武岩拉制的连续纤维，也即是，将玄武岩石料在1450℃-1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维。
本实施例中的复合铸件制备工艺相对于现有技术而言，使用金属铝为基体，玄武岩纤维毡作为增强相，采用压铸工艺成型复合铸件；由于使用金属铝作为基体，以能够在保证轻量化的同时实现电磁屏蔽功能，以屏蔽掉车辆外部的电磁干扰，保证车辆内部的电子器件及驾乘人员的安全性；并且，由于增加了金属铝还能够保证复合铸件的耐燃性和耐高温性好，保证车辆的安全性较高；同时，将玄武岩纤维毡中的相邻两层玄武岩纤维之间的纤维朝向设置为预设角度，以能够使得各层玄武岩纤维的纤维朝向分别向多个方向交替布置，从而能够保证玄武岩纤维毡在各个方向上的强度较好，保证整个复合铸件的力学性能较好。
值得说明的是，由于增加了金属铝，能够使得铝液与玄武岩纤维毡之间相互配合，更好地保证了整个复合铸件的力学性能较好；并且，相较于由全铝制成的零部件而言，本实施例中的复合铸件能够满足需要频繁振动以及耐疲劳需求高的零部件的使用需求，保证由复合铸件制成的零部件的稳定性和耐用性更好。
具体地，相邻两层玄武岩纤维之间的纤维朝向的预设角度为45°，也即是，各层玄武岩纤维的纤维朝向的铺叠方式为0°/45°/90°/-45°/0°......依次循环进行上下叠设，以使在0°/45°/90°/-45°各个方位上，均有纤维朝向的玄武岩纤维，从而能够保证整个玄武岩纤维毡在各个方向上的强度和性能保持一致，进而能够保证整个玄武岩纤维毡具有较好的力学性能。其中，每片玄武岩纤维的厚度为0.8mm-1mm，且在玄武岩纤维毡中的玄武岩纤维的具体铺层层数需要根据车辆的待制作的零部件的制作需求决定，在此不作限定。
进一步地，如图1所示，在步骤S1与S2之间还包括以下步骤S12：将纤维卷材进行切割形成片状的玄武岩纤维，并对每片玄武岩纤维进行表面处理，以使玄武岩纤维的表面侵蚀粗化，从而能够保证玄武岩纤维与铝液之间的结合强度较高，使得玄武岩纤维与铝液之间的界面性能更好，保证玄武岩纤维与铝之间连接的稳定性和可靠性。
具体地，对玄武岩纤维进行表面处理包括以下步骤：首先，将玄武岩纤维浸泡在丙酮与乙酸乙酯的共混溶液中，并进行超声处理30min-60min；然后，将玄武岩纤维放置在强酸性溶液中进行酸刻蚀2h-3h，再用蒸馏水冲洗10min-15min；之后，将玄武岩纤维放置在强碱性溶液中进行粗化处理5min-10min；而后，将玄武岩纤维放置在PbCl2/SnCl2混合溶液中进行超声振动活化处理15min-30min；最后，将玄武岩纤维置于烘箱中进行50℃烘烤30min-60min，从而完成对玄武岩纤维进行表面处理的整个过程。
其中，强酸性溶液具体可以为浓度为1.5mol/L-2mol/L的盐酸，也可以为其它类型的强酸性溶液；强碱性溶液具体可以为NaOH溶液，也可以为其它类型的强碱性溶液，在此不作具体限定。
进一步地，如图1所示，在步骤S1中，对铸造制成的铝块进行熔融以形成上述铝液，并在铝液中加入晶粒细化剂，晶粒细化剂能够细化铝液中的合金晶粒，以能够铝的力学性能，进而能够保证整个复合铸件更好地力学性能。本实施例中，晶粒细化剂为铝钛硼。其它实施例中，晶粒细化剂还可以为其它结构。
具体地，对铝块的熔融温度小于玄武岩纤维的变性温度；其中，对铝块进行熔融温度为680℃-700℃，在此温度下铝块能够进行充分融熔；而玄武岩纤维的变性温度大于800℃，如此设置铝块的熔融温度，一方面能够使得铝块的熔融不会影响玄武岩纤维的使用性能，另一方面能够节约能量，以能够在较低的温度下熔融铝块，实现热量能源的最节省化。
具体地，如图1所示，铝液通过单螺杆挤出器快速充填至模具内，以能够使得铝液充分填充至玄武岩纤维毡上，保证铝液与玄武岩纤维毡之间的接触较为充分均匀，进而保证后续铝液与玄武岩纤维毡之间的结合较为紧密稳固。其它实施例中，也可以采用其它挤出器将铝液高速填充至模具内，在此不作限定。
进一步地，如图1所示，在步骤S3的保压凝固和保压冷却中的保压压力值相同，保压压力值具体为100Mpa，且在室温下进行保压冷却；也即是，使用单螺杆挤出器高速将铝液充填至模具内之后，再对模具进行施压，以能够使得模具内的铝液在100Mpa的压力下进行保压凝固，随后再在室温下进行保压冷却，最后从模具中取出复合铸件即可。
本实施例中的复合铸件的具体制备过程如下，如图1所示：
首先，将纤维卷材切割形成片状的玄武岩纤维，并对每片玄武岩纤维进行表面处理，也即是，将玄武岩纤维依次放入丙酮与乙酸乙酯的共混溶液、强酸性溶液、强碱性溶液、PbCl2/SnCl2混合溶液中进行分别处理，再将玄武岩纤维置于烘箱中进行50℃烘烤30min-60min，以使玄武岩纤维的表面侵蚀粗化；再对经过表面处理后的各个玄武岩纤维按照纤维朝向0°/45°/90°/-45°/0°......依次进行循环铺叠，以形成玄武岩纤维毡。
同时，将铸造制成的铝块在680℃-700℃下进行熔融，保证铝块能够完全熔融，且在铝液中加入铝钛硼；并铸造后续需要使用的模具。
然后，将形成的玄武岩纤维毡铺设放置在模具中，使用单螺杆挤出器高速挤出铝液并充填至模具内，之后在100Mpa的压力下进行保压凝固后，再在室温下进行保压冷却，最后从模具中取出压铸制成的复合铸件即可，从而完成复合铸件的整个制备过程。
本实施例中的复合铸件制备工艺，采用金属铝为基体，玄武岩纤维毡作为增强相，采用压铸工艺成型复合铸件，以能够保证复合铸件足够的力学性能、轻量化、具有电磁屏蔽功能以及具备较好的耐燃性和耐高温性，保证车辆的安全性更高。
本实施例中的车辆中的各种零部件可以采用上述的复合铸件制成，能够使得车辆的力学性能和支撑强度满足需求，并实现对车辆外部的电磁屏蔽功能，从而保证车辆的安全性较高。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.复合铸件制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：制备铝液；
S2：将玄武岩纤维单向带依次层叠铺设，以形成玄武岩纤维毡，且相邻两层所述玄武岩纤维之间的纤维朝向为预设角度；
S3：将所述玄武岩纤维毡放置于模具中，再向所述模具内注入所述铝液并保压凝固及保压冷却，以压铸制成复合铸件。
2.如权利要求1所述的复合铸件制备工艺，其特征在于，在步骤S1与S2之间还包括以下步骤：
S12：将纤维卷材进行切割，并对所述玄武岩纤维进行表面处理，以使所述玄武岩纤维的表面侵蚀粗化。
3.如权利要求2所述的复合铸件制备工艺，其特征在于，对所述玄武岩纤维进行表面处理包括以下步骤：
首先，将所述玄武岩纤维浸泡在丙酮与乙酸乙酯的共混溶液中，并进行超声处理；
然后，将所述玄武岩纤维放置在强酸性溶液中进行酸刻蚀，再用蒸馏水冲洗；
之后，将所述玄武岩纤维放置在强碱性溶液中进行粗化处理；
而后，将所述玄武岩纤维放置在PbCl2/SnCl2混合溶液中进行超声振动活化处理；
最后，将所述玄武岩纤维置于烘箱中进行烘烤。
4.如权利要求1-3中任一项所述的复合铸件制备工艺，其特征在于，在步骤S1中，对铝块进行熔融以形成所述铝液，并在所述铝液中加入晶粒细化剂。
5.如权利要求4所述的复合铸件制备工艺，其特征在于，对所述铝块的熔融温度小于所述玄武岩纤维的变性温度。
6.如权利要求4所述的复合铸件制备工艺，其特征在于，所述晶粒细化剂为铝钛硼。
7.如权利要求1-3中任一项所述的复合铸件制备工艺，其特征在于，相邻两层所述玄武岩纤维之间的纤维朝向的预设角度为45°。
8.如权利要求1-3中任一项所述的复合铸件制备工艺，其特征在于，所述铝液通过单螺杆挤出器充填至所述模具内。
9.如权利要求1-3中任一项所述的复合铸件制备工艺，其特征在于，在步骤S3的保压凝固和保压冷却中的保压压力值相同，且在室温下进行保压冷却。
10.车辆，其特征在于，包括采用如权利要求1-9中任一项所述的复合铸件制备工艺制成的所述复合铸件。
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