鋁合金油缸缸體缸蓋的製備方法
2023-05-10 10:47:16 2
專利名稱：鋁合金油缸缸體缸蓋的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種鋁合金製造技術，尤其涉及一種用於數控工具機高速迴轉油缸的鋁合金缸體缸蓋擠壓鑄造製備方法。
背景技術：
隨著高檔數控工具機的發展，對工具機中高速迴轉的油缸缸體缸蓋等重要零部件的性能要求越來越高。目前，數控工具機高速迴轉油缸缸體缸蓋通常選用鑄鋼材料制，零部件較重，高速迴轉過程中離心力較大，長期使用會產生變形，從而影響數控工具機的加工精度，在工具機零部件維護或更換時，需要較多的輔助設備和人力，成本較高，因此，工具機製造商在考慮工具機本身能夠滿足加工精度要求的同時，儘量降低成本，使工具機輕量化。鋁合金是替代鋼的首選材料，因為鋁合金密度小，同時具有較高的強度。國內外一些工具機製造公司通常採用鋁合金鍛造工藝製造高檔工具機的迴轉油缸，但採用鍛造工藝製造零件的工藝複雜，材料利用率低，導致成本較高。對於高速迴轉的油缸缸體缸蓋採用鋁合金擠壓鑄造工藝的，目前還尚未發現。
發明內容
本發明的發明目的在於克服現有技術所存在的製造工藝複雜、成本較高、材料利用率低的缺陷，提出一種成型工藝簡單、製造成本低、材料利用率高、產品強度高、質量輕的鋁合金油缸缸體缸蓋的製備方法。
本發明的目的通過以下技術方案實現一種鋁合金油缸缸體缸蓋的製備方法，其特徵在於a、鋁合金材料組分的重量百分比為Zn 1～8.0％、 Mg 1.0～5.0％、 Cu 0.8～2.5％、Mn 0.2～1.0％、 Cr 0.1～0.3％、 餘量Al；b、將配置好的材料清理乾淨後預熱烘乾，同時將坩堝熔化爐預熱升溫，當預熱溫度升至150～250℃後對坩堝熔化爐內表面進行塗刷塗料；c、將Cu、Mn、Cr、Al投入熔化爐內繼續加熱升溫，待所有金屬熔化且合金熔液溫度穩定至720～760℃時，加入Zn，並加入鋁合金熔液的0.2～1.0％的六氯乙烷進行精煉細化，精煉時間為5～10min，當鋁合金熔液溫度在680～750℃時再加入Mg，然後待全部熔化後，撇掉渣滓靜置5～15min並準備澆注；d、預製的缸體缸蓋擠壓鑄造模具在使用前需將其內部型腔清理乾淨，並預熱至100～300℃，然後噴塗水劑石墨並烘乾；e、當合金熔液處在680～760℃時，取一定量熔液快速、平穩地澆入預熱好的擠壓鑄造模具型腔內，快速合模，當衝頭接近鋁合金熔液表面時，加壓至80～140MPa，並保壓30～50S，然後退模、取件，即成缸體缸蓋鑄件毛坯；f、對擠壓鑄造製成的缸體缸蓋鑄件毛坯進行固溶時效T6熱處理，即取出鑄件在30S時間內轉入420～500℃的鋁合金淬火爐中進行固溶處理，保溫4～12h，然後取出用水淬冷，再在2h內轉入120～200℃的鋁合金時效爐中進行時效處理，保溫10～20h，然後取出空冷即成。
與現有技術相比，本發明採用了鋁合金材質和先進的擠壓鑄造工藝進行油缸缸體缸蓋的製備，經熔化爐升溫、熔化、精煉處理後澆注，然後注入擠壓鑄造模具型腔並加壓、保壓，即成缸體缸蓋鑄件毛坯，最後對毛坯進行固溶時效強化處理，得到性能優越的油缸缸體缸蓋，其優越性體現在①採用鋁合金作為油缸缸體缸蓋成型材料，重量輕；②採用擠壓鑄造製備方法可以近淨成形，細化材料組織，合金熔液在較高的機械壓力下結晶成形，不會在產品內部形成氣孔、縮孔及針眼等缺陷，因此其組織緻密均勻，晶粒細小，尤其是通過固溶時效T6強化處理後，性能接近甚至達到同種合金的鍛件水平，且無各向異性；③採用擠壓鑄造工藝鑄造的鋁合金缸體缸蓋毛坯，加工餘量小，提高了材料利用率；④製造工藝簡單，有效提高生產效率，進一步降低產品製造成本。
具體實施例方式
下面通過實施例，對本發明的技術方案作進一步具體說明。
實施例1一種φ120mm鋁合金油缸缸體，製備方法為a、其鋁合金材料組分的重量百分比為Zn 7％、Mg 3％、Cu 2.4％、Mn 0.8％、Cr 0.1％、餘量Al；b、配製好的材料清理乾淨後預熱烘乾，同時將坩堝熔化爐預熱升溫，當預熱溫度升至200℃後對其表面進行由氧化鋅、矽膠、水組成的塗料塗刷防止坩堝熔化爐腐蝕；c、隨後將烘乾的鋁合金原材料中的Cu、Mn、Cr、Al投入熔化爐內繼續加熱升溫，待所有金屬熔化且合金熔液溫度穩定至735℃時，加入Zn，並加入鋁合金熔液的0.2％的六氯乙烷進行精煉細化，精煉時間為10分鐘，當鋁合金熔液溫度升至730℃時再加入Mg，待材料全部熔化後，撇掉渣滓靜置15分鐘，熔液在725℃範圍內待澆注；d、將迴轉油缸缸體擠壓鑄造模具固定在簡單立式油壓機上，將模具內部型腔清理乾淨，並預熱至200℃，然後噴塗水劑石墨並烘乾；e、當合金熔液處在680～760℃時，用澆包取一定量熔液快速、平穩的澆入模具型腔內並快速合模，當衝頭接近鋁合金熔液表面時，依靠衝頭壓力使液態金屬充滿型腔，緩慢加壓至120MPa，並保壓40秒，使得合金熔液在較高的機械壓力下凝固、結晶，然後在機械壓力的作用下退模，將缸體毛坯取出；f、對擠壓鑄造的缸體毛坯進行固溶時效T6熱處理，即取出缸體毛坯鑄件在30秒時間內轉入480℃的鋁合金淬火爐中進行固溶處理，保溫10小時，取出後用水淬冷，再在2小時內轉入160℃的鋁合金時效爐中進行時效處理，保溫18小時，取出後空冷即成。該實施例所得產品進行實體取樣測試材料性能達到
實施例2一種φ240mm鋁合金油缸缸體，製備方法為a、其鋁合金材料組分的重量百分比為Zn 5％、Mg 2.2％、Cu 1.8％、Mn 0.5％、Cr 0.1％、餘量Al；b、配製好的材料清理乾淨後預熱烘乾，同時將坩堝熔化爐預熱升溫，當預熱溫度升至200℃後對其表面進行由氧化鋅、矽膠、水組成的塗料塗刷防止坩堝熔化爐腐蝕；c、隨後將烘乾的鋁合金原材料中的Cu、Mn、Cr、Al投入熔化爐內繼續加熱升溫，待所有金屬熔化且合金熔液溫度穩定至735℃時，加入Zn，並加入鋁合金熔液的0.2％的六氯乙烷進行精煉細化，精煉時間為10分鐘，當鋁合金熔液溫度升至725℃時再加入Mg，待材料全部熔化後，撇掉渣滓靜置15分鐘，熔液在725℃範圍內待澆注；d、將迴轉油缸缸體擠壓鑄造模具固定在簡單立式油壓機上，將模具型腔內部清理乾淨，並預熱至200℃，然後噴塗水劑石墨並烘乾；e、當合金熔液處在680～760℃時，用澆包取一定量熔液快速、平穩的澆入模具型腔內並快速合模，當衝頭接近鋁合金熔液表面時，依靠衝頭壓力使液態金屬充滿型腔，緩慢加壓至100MPa，並保壓50秒，使得合金熔液在較高的機械壓力下凝固、結晶，然後在機械壓力的作用下退模，將缸體毛坯取出；f、對擠壓鑄造的缸體毛坯進行固溶時效T6熱處理，即取出缸體毛坯鑄件在30秒時間內轉入460℃的鋁合金淬火爐中進行固溶處理，保溫10小時，取出後用水淬冷，再在2小時內轉入160℃的鋁合金時效爐中進行時效處理，保溫14小時，取出後空冷即成。該實施例所得產品進行實體取樣測試
實施例3一種φ300mm鋁合金油缸缸蓋，製備方法為a、其鋁合金材料組分的重量百分比為Zn 2％、Mg 1.4％、Cu 1.0％、Mn 0.5％、Cr 0.3％、餘量Al；b、配製好的材料清理乾淨後預熱烘乾，同時將坩堝熔化爐預熱升溫，當預熱溫度升至200℃後對其表面進行由氧化鋅、矽膠、水組成的塗料塗刷防止坩堝熔化爐腐蝕；c、隨後將烘乾的鋁合金原材料中的Cu、Mn、Cr、Al投入熔化爐內繼續加熱升溫，待所有金屬熔化且合金熔液溫度穩定至735℃時，加入Zn，並加入鋁合金熔液的0.2％的六氯乙烷進行精煉細化，精煉時間為10分鐘，當鋁合金熔液溫度升至730℃時再加入Mg，待材料全部熔化後，撇掉渣滓靜置15分鐘，熔液在730℃範圍內待澆注；d、將迴轉油缸缸體擠壓鑄造模具固定在簡單立式油壓機上，將模具型腔內部清理乾淨，並預熱至200℃，然後噴塗水劑石墨並烘乾；e、當合金熔液處在680～760℃時，用澆包取一定量熔液快速、平穩的澆入模具型腔內並快速合模，當衝頭接近鋁合金熔液表面時，依靠衝頭壓力使液態金屬充滿型腔，緩慢加壓至80MPa，並保壓45秒，使得合金熔液在較高的機械壓力下凝固、結晶，然後在機械壓力的作用下退模，將缸體毛坯取出；f、對擠壓鑄造的缸體毛坯進行固溶時效T6熱處理，即取出缸體毛坯鑄件在30秒時間內轉入460℃的鋁合金淬火爐中進行固溶處理，保溫12小時，取出後用水淬冷，再在2小時內轉入160℃的鋁合金時效爐中進行時效處理，保溫16小時，取出後空冷即成。該實施例所得產品進行實體取樣測試
權利要求
1.一種鋁合金油缸缸體缸蓋的製備方法，其特徵在於a、鋁合金材料組分的重量百分比為Zn 1～8.0％、 Mg 1.0～5.0％、Cu 0.8～2.5％、Mn 0.2～1.0％、Cr 0.1～0.3％、餘量Al；b、將配置好的材料清理乾淨後預熱烘乾，同時將坩堝熔化爐預熱升溫，當預熱溫度升至150～250℃後對坩堝熔化爐內表面進行塗刷塗料；c、將Cu、Mn、Cr、Al投入熔化爐內繼續加熱升溫，待所有金屬熔化且合金熔液溫度穩定至720～760℃時，加入Zn，並加入鋁合金熔液的0.2～1.0％的六氯乙烷進行精煉細化，精煉時間為5～10min，當鋁合金熔液溫度在680～750℃時再加入Mg，然後待全部熔化後，撇掉渣滓靜置5～15min並準備澆注；d、預製的缸體缸蓋擠壓鑄造模具在使用前需將其內部型腔清理乾淨，並預熱至100～300℃，然後噴塗水劑石墨並烘乾；e、當合金熔液處在680～760℃時，取一定量熔液快速、平穩地澆入預熱好的擠壓鑄造模具型腔內，快速合模，當衝頭接近鋁合金熔液表面時，加壓至80～140MPa，並保壓30～50S，然後退模、取件，即成缸體缸蓋鑄件毛坯；f、對擠壓鑄造製成的缸體缸蓋鑄件毛坯進行固溶時效T6熱處理，即取出鑄件在30S時間內轉入420～500℃的鋁合金淬火爐中進行固溶處理，保溫4～12h，然後取出用水淬冷，再在2h內轉入120～200℃的鋁合金時效爐中進行時效處理，保溫10～20h，然後取出空冷即成。
全文摘要
一種鋁合金油缸缸體缸蓋的製備方法，該方法鋁合金材料組分的重量百分比為Zn1～8.0％、Mg1.0～5.0％、Cu0.8～2.5％、Mn0.2～1.0％、Cr0.1～0.3％、餘量Al，將上述材料按要求投入熔化爐，經升溫、熔化、精煉細化後澆入擠壓鑄造模具型腔並快速合模，然後緩慢加壓並保壓，使鋁合金液凝固、結晶，最後對鑄件毛坯進行固溶時效T6熱處理獲得油缸缸體缸蓋擠壓鑄造零件毛坯，其優越性在於獲得的毛坯重量輕、組織緻密均勻、晶粒細小，無氣孔、縮孔、針眼等缺陷，同時提高了材料利用率和生產效率，降低了產品製造成本。
文檔編號B22D17/08GK101066555SQ200710069060
公開日2007年11月7日 申請日期2007年6月6日 優先權日2007年6月6日
發明者徐永東, 朱秀榮, 高明燈, 費良軍, 王榮, 彭銀江, 趙國田, 周靈展 申請人:中國兵器工業第五二研究所