鋁合金汽車發動機超低速層流鑄造製備方法
2023-04-24 15:19:36
鋁合金汽車發動機超低速層流鑄造製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種鋁合金汽車發動機超低速層流鑄造製備方法,採用的合金材料為鋁合金,經集中熔化爐升溫,依次經過熔化、除渣、精煉變質處理及除氣,檢測合格後轉運至電加熱式保溫爐保溫,確認模具的溫度合格後採用低速層流充填技術進行鑄造。模具採用一模兩腔對稱分布形式,向臥式冷室壓鑄機輸送合金液,壓射衝頭通過可調溫度式熔杯向發動機支架模具型腔推注合金液並增壓使鋁合金液結晶,獲得發動機支架擠壓鑄造零件,再對零件進行固溶時效強化處理,得到力學性能優越的汽車用的發動機支架。本發明製備的鋁合金汽車發動機支架組織緻密均勻、氣縮孔小、鑄件外觀良好、生產效率高和生產成本低,特別是通過T6熱處理後,洛式硬度可以由HRC50提高至HRC90。
【專利說明】鋁合金汽車發動機超低速層流鑄造製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鋁合金汽車發動機超低速層流鑄造製備方法。
【背景技術】
[0002]中國汽車工業快速發展,為汽車零配件生產和配套企業提供了廣闊的發展空間。在世界汽車市場的激烈競爭中,各國都在向高質量、高可靠性、重量輕、節能、低成本方向發展。在材料方面表現為輕量化,用鋁合金代替部分鋼(鐵)件,以達到汽車向高質量、低成本的發展的要求;在工藝方面表現為科學性,用先進工藝取代傳統的工藝以達到提高毛坯精度,減少加工餘量,減少原材料消耗,降低成本的目的。要進一步擴大鋁合金材料在汽車結構和動力總成系統的運用,現有的鋁合金鑄件的製備方法和製造工藝已難以滿足這一要求。目前,傳統的鋁合金高強度鑄件一直是採用重力鑄造或低壓鑄造生產,用這些傳統的工藝製造出的汽車用鋁合金髮動機支架在外觀呈現冷隔、凹陷、裂紋等不同程度的質量問題,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性能。同時,因成品率較低,資源和能源利用率低,鋁廢料再生利用率不高,環境汙染嚴重等缺陷,阻礙了汽車高速的發展。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足,提供一種組織緻密均勻、氣縮孔小、鑄件外觀良好、生產效率高和生產成本低、強度比較高的鋁合金汽車發動機超低速層流鑄造製備方法。
[0004]本發明所採用的技術方案是:本發明包括如下步驟:
1)鋁合金材料組分的重量百分比為:14-15%Si,0.8~1.2% Fe,4~5% Cu,0.1~
0.2 % Mn,0.5 ~0.7 % Mg,Zn < 1.3 %,Ni < 0.1 %,Pb < 0.06 %,Sn < 0.06 %,其餘為Al ;
2)將鋁合金材料加入集中熔化爐中進行熔化,加入用量為鋁合金液體0.1~0.3%的除渣劑並靜置8~12min後去除浮渣,升溫到720~750°C時,通過氮氣將精煉劑旋轉吹入熔化室,除去鋁合金熔液中的氣體與非金屬雜質,每噸合金熔液吹入精煉劑0.8~
1.0Kg,噴吹壓力為0.25~0.35Mpa,待集中熔化爐中升溫到760°C時,加入用量為鋁合金液體0.5~2%鋁磷合金進行變質處理,變質處理的時間控制在35~45min,溫度為720~7350C,利用多孔塞吹氮除氣,吹氣時間為7~12min,溫度710~720°C,直到液面無氣泡冒出;取樣測氫和密度且合格後進行保溫處理,在700~710°C的溫度條件下靜置10~40分鐘後準備燒注;
3)汽車發動機固定支架鑄件模具採用一模兩腔對稱分布形式,將模具固定在臥式冷室壓鑄機上,對模具預熱至190~210°C,然後在模具型腔內均勻噴上一層高溫脫模劑,塗層厚度10~15微米,再對模具型腔進行吹氣處理;
4)採用機械手料勺從保溫`爐向臥式冷室壓鑄機的熔杯輸送合金液,壓射衝頭依次按照慢壓射、快壓射和增壓壓射向模具型腔平穩推進合金液,慢壓射是在擠壓壓力20~25MP下按照0.1~0.2m/s的速度進行壓射,快壓射是在擠壓壓力20~25MP下按照0.8~1.2m/s的速度進行壓射,增壓壓射是在擠壓壓力90~100MP下進行壓射以及保壓12-30S,得到汽車發動機支架毛坯;
5)將汽車發動機支架毛坯置於熱處理爐中,隨爐加溫2小時至480~500°C,保溫6~8小時出爐,在水溫20°C中進行淬火;再進行200+20°C X6小時的時效處理,得到鋁合金汽車發動機支架。
[0005]優化的,所述步驟I)中鋁合金材料組分的重量百分比為:15% Si,1.0% Fe, 5%Cu,0.15% Mn,0.6% Mg, Znl.3%, Ni0.1%, Pb0.05%, Sn0.05%,其餘為 Al。
[0006]優化的,所述步驟2)中的所述多孔塞採用鋁釩土或碳化矽製成。
[0007]優化的,所述精煉後的鋁液若超過4小時則作回爐料使用;採用回爐料時,加入集中熔化爐的鋁合金材料中新料不少於60%。
[0008]本發明的有益效果是:本發明的鋁液處理工藝可以有效去除鋁合金熔液中的雜質及有害氣體,提高鋁合金熔液的純淨度,而且減少了鋁合金產品鑄造過程中易產生裂紋、冷隔、渣孔、縮松等一系列鑄造缺陷,並改善了鋁合金熔液鑄造產品的力學性能,同時,採用超低速層流技術進行壓鑄,製備的鋁合金汽車發動機支架,其綜合性能好,合金在充分的壓力下結晶成型,不會在制品內形成氣孔,因而,組織緻密均勻、晶粒較細、氣縮孔小、鑄件外觀良好、生產效率高和生產成本低,特別是通過T6熱處理後,洛式硬度可以由HRC50提高至HRC90。 【具體實施方式】
[0009]按照本發明提供的鋁合金汽車發動機超低速層流鑄造製備方法,包括如下步驟: I)配置合適比例的鋁合金材料,所述鋁合金材料組分的重量百分比為:14-15% Si,
0.8 ~1.2% Fe,4 ~5% Cu,0.1 ~0.2% Mn,0.5 ~0.7% Mg,Zn < 1.3%,Ni < 0.l%,Pb<0.06%,Sn <0.06%,其餘為Al ;作為優選比例,所述鋁合金材料組分的重量百分比為:15% Si, 1.0% Fe,5% Cu,0.15% Mn,0.6% Mg, Znl.3%, Ni0.1%, Pb0.05%, Sn0.05%,其餘為Al。
[0010]2)先將集中熔化爐升溫至290~310°C,將鋁合金材料加入集中熔化爐中進行熔化,加入用量為鋁合金液體0.1~0.3%的除渣劑並靜置8~12min後去除浮渣,升溫到720~750°C時,通過氮氣將精煉劑旋轉吹入熔化室,除去鋁合金熔液中的氣體與非金屬雜質,每噸合金熔液吹入精煉劑0.8~1.0Kg,噴吹壓力為0.25~0.35Mpa,所述精煉後的鋁液若超過4小時則作回爐料使用,採用回爐料時,加入集中熔化爐的鋁合金材料中新料不少於60%,待集中熔化爐中升溫到760°C時,加入用量為鋁合金液體0.5~2%鋁磷合金進行變質處理,變質處理的時間控制在35~45min,溫度為720~735°C,利用由鋁釩土或碳化矽製成的多孔塞吹氮二次除氣,吹氣時間為7~12min,溫度710~720°C,直到液面無氣泡冒出,取樣採用測氫儀進行測氫以及密度儀進行密度檢測且合格後進行保溫處理,在700~710°C的溫度條件下靜置10~40分鐘後準備澆注;
3)汽車發動機固定支架鑄件模具採用一模兩腔對稱分布形式,所述模具的內澆口特製,大於以往的內澆口,將模具固定在臥式冷室壓鑄機上,通過模熱機對模具預熱至190~210°C,然後通過噴塗裝置在模具型腔內均勻噴上一層高溫脫模劑,塗層厚度10~15微米,再通過吹氣裝置對模具型腔進行吹氣處理;
4)採用機械手料勺從保溫爐向臥式冷室壓鑄機的可調溫度式熔杯輸送合金液,壓射衝頭依次按照慢壓射、快壓射和增壓壓射向模具型腔平穩推進合金液,慢壓射是在擠壓壓力20~25MP下按照0.1~0.2m/s的速度進行壓射,快壓射是在擠壓壓力20~25MP下按照
0.8~1.2m/s的速度進行壓射,增壓壓射是在擠壓壓力90~100MP下進行壓射以及保壓12-30S,得到汽車發動機支架毛坯;
5)將汽車發動機支架毛坯置於熱處理爐中,隨爐加溫2小時至480~500°C,保溫6~8小時出爐,在水溫20°C中進行淬火;再進行200+20°C X6小時的時效處理,得到鋁合金汽車發動機支架,洛式硬度可提高至HRC90以上。
[0011]本發明可廣泛應用於鋁合金`汽車發動機支架的壓鑄製造領域。
【權利要求】
1.一種鋁合金汽車發動機超低速層流鑄造製備方法,其特徵在於:包括如下步驟: 1)鋁合金材料組分的重量百分比為:14-15%Si,0.8~1.2% Fe,4~5% Cu,0.1~0.2 % Mn,0.5 ~0.7 % Mg,Zn < 1.3 %,Ni < 0.1 %,Pb < 0.06 %,Sn < 0.06 %,其餘為Al ; 2)將鋁合金材料加入集中熔化爐中進行熔化,加入用量為鋁合金液體0.1~0.3%的除渣劑並靜置8~12min後去除浮渣,升溫到720~750°C時,通過氮氣將精煉劑旋轉吹入熔化室,除去鋁合金熔液中的氣體與非金屬雜質,每噸合金熔液吹入精煉劑0.8~1.0Kg,噴吹壓力為0.25~0.35Mpa,待集中熔化爐中升溫到760°C時,加入用量為鋁合金液體0.5~2%鋁磷合金進行變質處理,變質處理的時間控制在35~45min,溫度為720~7350C,利用多孔塞吹氮除氣,吹氣時間為7~12min,溫度710~720°C,直到液面無氣泡冒出;取樣測氫和密度且合格後進行保溫處理,在700~710°C的溫度條件下靜置10~40分鐘後準備燒注; 3)汽車發動機固定支架鑄件模具採用一模兩腔對稱分布形式,將模具固定在臥式冷室壓鑄機上,對模具預熱至190~210°C,然後在模具型腔內均勻噴上一層高溫脫模劑,塗層厚度10~15微米,再對模具型腔進行吹氣處理; 4)採用機械手料勺從保溫爐向臥式冷室壓鑄機的熔杯輸送合金液,壓射衝頭依次按照慢壓射、快壓射和增壓壓射向模具型腔平穩推進合金液,慢壓射是在擠壓壓力20~25 MP下按照0.1~0.2m/s的速度進行壓射,快壓射是在擠壓壓力20~25 MP下按照0.8~1.2m/s的速度進行壓射,增壓壓射是在擠壓壓力90~100MP下進行壓射以及保壓12-30S,得到汽車發動機支架毛坯; 5)將汽車發動機支架毛坯置`於熱處理爐中,隨爐加溫2小時至480~500°C,保溫6~8小時出爐,在水溫20°C中進行淬火;再進行200+20°C X6小時的時效處理,得到鋁合金汽車發動機支架。
2.根據權利要求1所述的鋁合金汽車發動機超低速層流鑄造製備方法,其特徵在於:所述步驟I)中鋁合金材料組分的重量百分比為:15% Si,1.0% Fe,5% Cu,0.15% Mn,0.6% Mg, Znl.3%, Ni0.1%, Pb0.05%, Sn0.05%,其餘為 Al。
3.根據權利要求1所述的鋁合金汽車發動機超低速層流鑄造製備方法,其特徵在於:所述步驟2)中的所述多孔塞採用鋁釩土或碳化矽製成。
4.根據權利要求1所述的鋁合金汽車發動機超低速層流鑄造製備方法,其特徵在於:所述精煉後的鋁液若超過4小時則作回爐料使用;採用回爐料時,加入集中熔化爐的鋁合金材料中新料不少於60%。
【文檔編號】C22C21/02GK103725934SQ201310707684
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月20日 優先權日:2013年12月20日
【發明者】劉海科, 鄭北泉 申請人:珠海嶸泰有色金屬鑄造有限公司