一種薄壁鋁合金汽車發動機泵體蓋的擠壓壓鑄方法

2023-05-20 04:23:36

一種薄壁鋁合金汽車發動機泵體蓋的擠壓壓鑄方法
【專利摘要】本發明涉及一種薄壁鋁合金汽車發動機泵體蓋的擠壓壓鑄方法，其適於獲得氣密性和緻密性較好、產品合格率較高、形狀結構複雜且薄壁的汽車發動機泵體蓋。所述擠壓壓鑄方法的擠壓壓鑄的步驟包括：採用定量澆杯從保溫爐向壓鑄機料筒室輸送鋁合金液，擠壓壓鑄機衝頭向模具型腔平穩推進鋁合金液，該推進鋁合金液的過程依次包括三個階段：第一階段為擠壓壓鑄速度，推進行程佔全程的50-60%，以使料缸空氣逃逸，合金液慢速進入至模腔中段，讓空氣逃逸和減少裹氣；第二階段：為臥式壓鑄機的壓鑄速度，推進行程佔全程的33-43%，以快速壓射使產品完全充型，通過快速成型以解決冷隔；第三階段：保壓補縮而壓實晶粒，獲得鑄件毛坯。
【專利說明】一種薄壁鋁合金汽車發動機泵體蓋的擠壓壓鑄方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及鑄造領域，具體涉及一種薄壁鋁合金件的擠壓壓鑄方法，尤其是汽車 發動機泵體蓋、氣缸蓋、氣缸罩蓋等的擠壓壓鑄方法。

【背景技術】
[0002] 為了節能降耗、減少廢氣排放、提高駕乘舒適度和車輛力學性能，現在汽車正在向 輕量化方向發展。從結構材料的角度出發，實現車輛輕量化的主要手段是採用具有高比性 能（比強度和比剛度）的輕質材料代替傳統材料。鋁合金材料，具有價格低、高比性能、突 出的阻尼減振性能等特點。將鋁合金用於汽車結構，能降低車輛自重及燃油消耗，降低車 輛的振動和噪聲，提高車輛的加減速動力學特性，既能達到節能環保的目的，又能較顯著改 善車輛的駕乘舒適度。鋁合金在汽車上的應用越來越多，主要是採用鑄造或壓鑄生產的一 些的殼體型零件和壁厚較大的功能件，如車架、泵體、油底殼、氣閥室蓋、氣閥室、輪轂、機濾 座、燃油座等。
[0003] 對於薄壁鋁合金汽車發動機泵體蓋，目前多數採用鋁合金傳統壓鑄方法生產，採 用這些傳統的工藝製造出的發動機泵體蓋在外觀呈現冷隔、凹陷、裂紋等不同程度的缺陷， 而在內部往往會出現氣孔、縮孔、針孔等致命的缺陷，從而嚴重影響了產品的氣密性能，阻 礙了汽車輕量化、環保化的發展。即，傳統壓鑄機的優點是生產複雜件、薄壁件時，成型能力 好，適用範圍廣，但無法有效解決壓鑄件的氣孔，縮孔，疏鬆問題，導致氣密性要求高的產品 合格率偏低。
[0004] 擠壓技術一般用於產品內部組織緻密性和無明顯氣泡要求較高的、形狀結構相對 較簡單的、厚壁結構件(壁厚一般大於5mm)，對成型形狀複雜、壁厚較薄、外觀、光澤有一定 要求的薄壁壓鑄件(壁厚一般小於3_)就很難獲得。而常規的冷室高壓壓鑄又無法有效解 決製品氣泡較多、緻密性較低等問題。
[0005] 採用鋁合金擠壓鑄造生產上述薄壁鋁合金汽車發動機泵體蓋，也存在局限性，一 是壓射速度慢導致充型能力不足，複雜的鑄件不能很好充型；二是軸向（厚度）尺寸精度低。 艮P，傳統擠壓鑄造優點是能有效解決壓鑄機的氣密性問題，能從源頭解決氣孔，縮孔疏鬆產 生的條件，但是缺點是充型能力不足，複雜件，薄壁件不能有效成型。


【發明內容】

[0006] 本發明所要解決的技術問題是提供一種薄壁鋁合金件的擠壓壓鑄方法，該方法適 於獲得氣密性和緻密性較好、產品合格率較高、形狀結構複雜且薄壁的汽車發動機泵體蓋、 氣缸蓋、氣缸罩蓋等。
[0007] 為解決上述技術問題，本發明提供的薄壁鋁合金件的擠壓壓鑄方法，包括擠壓壓 鑄的步驟；該步驟包括：採用定量澆杯從保溫爐向壓鑄機料筒室輸送鋁合金液，擠壓壓鑄 機衝頭向模具型腔平穩推進鋁合金液，該推進鋁合金液的過程依次包括三個階段：
[0008] 第一階段：衝頭以300-400mm/S的速度推進（即為擠壓壓鑄速度)，推進行程佔全 程的50-60%，以使料缸空氣逃逸，合金液慢速進入至模腔中段，讓空氣逃逸和減少裹氣；
[0009] 第二階段：衝頭以大於1000mm/s (優選2000-3000mm/s，即為臥式壓鑄機的壓鑄速 度）的速度推進，推進行程佔全程的33-43%，以快速壓射使產品完全充型，通過快速成型以 解決冷隔；
[0010] 第三階段：衝頭以200mm/s的低速推進餘段，以保壓補縮而壓實晶粒；並在延遲 5-8秒後在澆口處補壓，為澆口高溫區補縮，獲得鑄件毛坯。
[0011] 推進鋁合金液的過程中，擠壓鑄造工藝參數為：擠壓壓力為20_30MPa，保壓時間 15-20s〇
[0012] 作為進一步的優選，所述擠壓壓力為25_26MPa，保壓時間17s。
[0013] -種薄壁錯合金汽車發動機泵體蓋、氣缸蓋、或氣缸罩蓋的擠壓壓鑄方法，其包括 上述擠壓壓鑄的步驟。
[0014] -種薄壁錯合金汽車發動機泵體蓋、氣缸蓋、或氣缸罩蓋，其由上述擠壓壓鑄方法 製成。
[0015] 本發明的技術效果：
[0016] (1)本發明的薄壁鋁合金件(尤其是汽車發動機泵體蓋、氣缸蓋、或氣缸罩蓋）的擠 壓壓鑄方法，採用擠壓壓鑄工藝，集合了傳統壓鑄和擠壓壓鑄的各自優勢特點，優化熔煉和 擠壓壓鑄的工藝參數，使得製造而成的複雜薄壁汽車發動機泵體蓋具有更好的氣密性。因 此，該方法能提高產品合格率至95%以上(傳統工藝的產品合格率為40%)，實現資源和能源 的低消耗，促使經濟效益的提高；
[0017] ( 2 )本發明的擠壓壓鑄是為了解決普通壓鑄和傳統擠壓鑄造(液態模鍛)兩項技術 存在的主要問題，集合了兩項工藝的優勢提出來的，也就是在擠壓鑄造設備上用相當於普 通壓鑄的高速高壓參數快速壓射成型後末端用擠壓工藝縮補產品，具有較好的市場和經濟 價值；
[0018] (3)本發明的擠壓壓鑄的工藝特徵是：普通壓鑄充型，擠壓鑄造補縮。它是在壓鑄 充型之後通過增加擠壓補縮工藝，以解決傳統壓鑄普遍存在的氣密性(主要是縮孔與縮松） 質量問題，消除各種收縮性缺陷。也可說是在擠壓壓鑄機上實現複雜薄壁件成型的技術；
[0019] (4)採用本發明的擠壓壓鑄方法製成汽車發動機泵體蓋、氣缸蓋、或氣缸罩蓋的技 術效果為：1)、氣密性合格率：目前向主機廠所供同類產品的供應商有三家，其中江蘇揚州 **公司氣密性檢測一次性通過合格率為80%-85%，湖北十堰**公司合格率為85%-90%，他們 均為採用1250T傳統壓鑄機配合真空壓鑄技術工藝生產，而本公司採用該發明技術工藝後 氣密性檢測一次性合格率保持在97%-99%之間。2)、氣密性檢測洩漏量：主機廠對該產品的 洩漏判定標準為彡3ml/min，前兩家的合格品一般在2. 0-3. 0之間，而本公司產品檢測數值 一般在0. 5-1. 5之間。所以，如果是對要求更嚴格的高壓氣密性產品，本技術產品質量優勢 就更明顯了。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 下面結合具體實施例對本發明作進一步詳細說明：
[0021] 圖1是傳統壓鑄工藝生產的產品的探傷照片，其存在大量氣孔和疏鬆；
[0022] 圖2是傳統壓鑄工藝生產的產品的另一探傷照片，其存在大量氣孔和疏鬆
[0023] 圖3是傳統壓鑄工藝生產的產品的另一探傷照片，其存在大量氣孔和疏鬆；
[0024] 圖4是傳統壓鑄工藝生產的產品的另一探傷照片，其存在大量氣孔和疏鬆；
[0025] 圖5是採用本發明的擠壓壓鑄方法生產的產品的探傷照片，其無明顯的氣孔和疏 松；
[0026]
[0027] 圖6是採用本發明的擠壓壓鑄方法生產的產品的另一探傷照片，其無明顯的氣孔 和疏鬆；
[0028] 圖7是採用本發明的擠壓壓鑄方法生產的產品的另一探傷照片，其無明顯的氣 孔和疏鬆；
[0029] 圖8是採用本發明的擠壓壓鑄方法生產的產品的另一探傷照片，其無明顯的氣孔 和疏鬆；
[0030] 圖9是採用本發明的擠壓壓鑄方法生產的產品的另一探傷照片，其無明顯的氣孔 和疏鬆；
[0031] 圖10是採用本發明的擠壓壓鑄方法生產的產品的另一探傷照片，其無明顯的氣 孔和疏鬆。

【具體實施方式】
[0032] 實施例I (1250T臥室擠壓機生產鑄件）
[0033] 本實施例的薄壁鋁合金汽車發動機泵體蓋的擠壓壓鑄方法，包括：如下步驟：
[0034] 1)材料成分：鋁合金材料組分的重量百分比為：9. 6-12% Si, 1.5-3. 5% Cu, Mg^O. 3%,Mn^0. 5,Fe^ I. 3%,Zn^ l%,Ni ^0. 5%,Sn^0. 3%,Pb^0. 3,Ti ^0. 2, 其餘為Al。
[0035] 2)熔煉：將鋁合金材料投放到坩堝爐中，使鋁液溶解溫度達到720°C _750°C，每爐 投放一個除氣劑和300克除渣劑，10分鐘後精煉完成，控制出湯溫度保持在720°C _750°C， 運轉至保溫爐後，控制鋁液溫度在670°C _680°C。（作為一種變型的方案，熔煉：將鋁合金材 料新料和舊料按50%: 50%投放到坩堝爐中，使鋁液溶解溫度達到720°C _750°C，每爐投放一 個除氣劑和300克除渣劑，10分鐘後精煉完成，控制出湯溫度保持在720°C _750°C，運轉至 保溫爐後，控制鋁液溫度在670°C _680°C。）
[0036] 3)準備模具：將模具固定在擠壓鑄造機上，首先將料筒預熱3次(用鋁液 670-690°C，送入料筒，30-60S後凝固，手動頂出後再送入鋁液)，開通冷卻水，使得模具達到 熱平衡150-180°C，每次出模後在模具型腔內均勻噴上一層脫模劑，脫模劑稀釋比為1:80， 脫模劑塗層的厚度為20-25微米。所述脫模劑牌號為華野935。
[0037] 4)擠壓壓鑄：採用定量澆杯從保溫爐向壓鑄機料筒室輸送鋁合金液，擠壓壓鑄機 衝頭向模具型腔平穩推進合金液，此後的成型過程主要分三個不同速度的三個階段：1、料 缸空氣逃逸後合金液慢速進入至模腔中段、2、快速壓射使產品完全充型、3、慢速保壓壓實 結晶，並在延遲5-8秒後加局部補壓。即在慢進腔-快充型-慢擠壓+補壓的參數設定下 完成700mm的全程壓鑄過程。調節擠壓鑄造工藝參數為：擠壓壓力為25-26MPa，衝頭擠壓速 度分段調節，第一段，以300-400mm/s的速度（即為擠壓壓鑄速度）緩慢推進佔全程的55%， 讓空氣逃逸和減少裹氣；第二段，以2000mm/s的速度（即為臥式壓鑄機的壓鑄速度)，推進 佔全程的38%，快速成型以解決冷隔；第三段，以200mm/s的低速，推進餘段，以保壓補縮而 壓實晶粒；局部加壓在延遲5s後實施，主要為澆口高溫區補縮。這樣完成薄壁鋁合金汽車 發動機泵體蓋的鑄造過程，獲得組織緻密的鑄件毛坯。
[0038] 1250T臥室擠壓機生產上述鑄件的參數
[0039]

【權利要求】
1. 一種薄壁鋁合金件的擠壓壓鑄方法，包括擠壓壓鑄的步驟；其特徵在於該擠壓壓鑄 的步驟包括：採用定量澆杯從保溫爐向壓鑄機料筒室輸送鋁合金液，擠壓壓鑄機衝頭向模 具型腔平穩推進鋁合金液，該推進鋁合金液的過程依次包括三個階段： 第一階段：衝頭以300-400mm/s的速度推進（即為擠壓壓鑄速度)，推進行程佔全程的 50-60%，以使料缸空氣逃逸，合金液慢速進入至模腔中段，讓空氣逃逸和減少裹氣； 第二階段：衝頭以大於l〇〇〇mm/s (優選2000-3000mm/s，即為臥式壓鑄機的壓鑄速度） 的速度推進，推進行程佔全程的33-43%，以快速壓射使產品完全充型，通過快速成型以解決 冷隔； 第三階段：衝頭以200mm/s的低速推進餘段，以保壓補縮而壓實晶粒，獲得鑄件毛坯。
2. 如權利要求1所述的擠壓壓鑄方法，其特徵在於：完成所述第三階段後，延遲5-8 秒，然後在澆口處補壓，為澆口高溫區補縮。
3. 如權利要求1或2所述的擠壓壓鑄方法，其特徵在於：推進鋁合金液的過程中，擠壓 鑄造工藝參數為：擠壓壓力為20-30MPa，保壓時間15-20s。
4. 如權利要求3所述的擠壓壓鑄方法，其特徵在於：所述擠壓壓力為25-26MPa，保壓時 間 17s。
5. -種薄壁鋁合金汽車發動機泵體蓋、氣缸蓋、或氣缸罩蓋的擠壓壓鑄方法，其包括如 權利要求1所述的擠壓壓鑄的步驟。
6. -種薄壁鋁合金汽車發動機泵體蓋氣缸蓋、或氣缸罩蓋，其由如權利要求1所述的 擠壓壓鑄方法製成。
【文檔編號】B22D17/08GK104384471SQ201310391347
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2013年8月30日 優先權日:2013年8月30日
【發明者】束榮輝, 陳革新 申請人:束榮輝