專利名稱：鋁合金汽車發(fā)動機支架的擠壓鑄造制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁合金汽車發(fā)動機支架的擠壓鑄造制備方法，具體是以鋁合金為材料，經(jīng)熔煉、細化、精煉處理后，通過調(diào)節(jié)速度、壓力和溫度有關(guān)的工藝參數(shù)進行擠壓鑄造成型及對鑄件的熱處理，得到力學性能優(yōu)越的發(fā)動機支架。屬于合金制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在世界汽車市場的激烈競爭中，各國都在向高質(zhì)量、高可靠性、重量輕、節(jié)能、低成本方向發(fā)展。在材料方面表現(xiàn)為輕量化，用鋁合金代替部分鋼(鐵)件，以達到汽車向高質(zhì)量、低成本的發(fā)展的要求；在工藝方面表現(xiàn)為科學性，用先進工藝取代傳統(tǒng)的工藝以達到提高毛坯精度，減少加工余量，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(jié)構(gòu)和動力總成系統(tǒng)的運用，現(xiàn)有的鋁合金鑄件的制備方法和制造工藝已難以滿足這一要求。
根據(jù)2003年的統(tǒng)計(鑄造Vol.54 No.12)我國重力和砂型鑄造的鋁鑄件占鋁鑄件總量的26.1％，壓力鑄造和低壓鑄造的鋁鑄件所占比例分別為44.53％和25.47％，而利用精確成型的擠壓鑄造工藝生產(chǎn)的鋁鑄件僅占總鑄件量的3.89％，與世界發(fā)達國家相比還有一定的差距。
目前，我國的汽車用鋁合金發(fā)動機支架鋁鑄件生產(chǎn)制造方式呈現(xiàn)以下幾種形式砂型鑄造，重力鑄造，低壓鑄造和壓力鑄造；用這些傳統(tǒng)的工藝制造出的汽車用鋁合金發(fā)動機支架在外觀呈現(xiàn)冷隔、凹陷、裂紋等不同程度的質(zhì)量問題，而在內(nèi)部往往會出現(xiàn)氣孔、縮孔、針孔等致命的缺陷，從而嚴重影響了產(chǎn)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(huán)境污染嚴重等缺陷，阻礙了汽車高速的發(fā)展。經(jīng)研究表明，采用先進擠壓鑄造工藝和精確成型的擠壓鑄造方法開發(fā)的汽車用鋁合金發(fā)動機支架產(chǎn)品已超過了用其他方式生產(chǎn)同類鋁合金鑄件的水平，在國內(nèi)外還未達到此類水平。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種鋁合金汽車發(fā)動機支架的擠壓鑄造制備方法，在資源和能源消耗較低的條件下，產(chǎn)品組織致密均勻，綜合性能進一步提高，符合汽車零部件的高品質(zhì)、高性能的要求。
為實現(xiàn)這一目的，本發(fā)明采用了先進的擠壓鑄造工藝進行汽車發(fā)動機支架的制備，采用的合金材料為鋁合金，經(jīng)集中熔化爐升溫，熔化、精煉與變質(zhì)處理，然后進行澆注。模具采用一模兩腔對稱分布形式，向擠壓鑄造機料桶輸送合金液，擠壓鑄造機沖頭向發(fā)動機支架模具型腔推注合金液并增壓使鋁合金液結(jié)晶，獲得發(fā)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(yōu)越的汽車用的發(fā)動機支架。
本發(fā)明的方法具體包括如下步驟1、鋁合金材料組分的重量百分比為6.5-7.5％Si，0.15～0.2％Fe，0.07～0.1％Cu，0.056～0.1％Mn，0.25～0.45％Mg，Zn＜0.1％，Ni＜0.05％，Pb＜0.05％，Sn＜0.05％，其余為Al。
2、將500公斤的集中熔化爐升溫，待溫度上升到300±10℃時，將鋁合金材料加入集中熔化爐中，繼續(xù)升溫到730±20℃時，鋁合金全部溶解后轉(zhuǎn)入吊包保溫，加入用量為鋁液量的0.5-2％的精煉劑，加入用量為鋁液量的0.5-2％的晶粒細化劑。用鐘罩把精煉劑和晶粒細化劑壓入距坩堝底約100mm高度，并作圓周攪拌，對合金進行精煉細化5-40分鐘，直到液面無氣泡冒出，靜置10-40分鐘后，加入用量為鋁液量的0.1-0.3％的除渣劑，撈取表面浮渣后，降溫至620-670℃即可準備澆注。
3、汽車發(fā)動機固定支架鑄件模具采用一模兩腔對稱分布形式，將一模兩腔模具固定在350T臥式間接擠壓鑄造機上，將模具預熱至100～150℃，然后在模具型腔內(nèi)均勻噴上一層具有隔熱、保溫作用的脫模劑，涂層厚度10～15微米，繼續(xù)加熱模具至220-300℃。
4、采用機械手料勺從保溫爐向擠壓鑄造機料桶輸送合金液，擠壓鑄造機沖頭向模具型腔平穩(wěn)推進合金液、快速增壓凝固結(jié)晶，這時調(diào)節(jié)擠壓鑄造工藝參數(shù)為擠壓壓力75-110MPa，保壓時間12-30s，充型速度0.1-0.8m/s，充型時間1-7s，充型完畢，動定模分開，取出鑄件，完成汽車用鋁合金發(fā)動機支架的制造過程。
5、將擠壓鑄造成型的毛坯進行固熔時效(T6)熱處理，把毛坯置于熱處理爐中，隨爐加溫2小時至520±20℃，保溫6～8小時出爐，在水溫約20℃中進行淬火；再進行150±20℃×6小時的時效處理，得到汽車用鋁合金發(fā)動機支架，其綜合性能有了明顯的提高。
本發(fā)明中精煉后的鋁液有效期為4小時，超過4小時的鋁液必須舀出作回爐料使用。采用回爐料時，加入集中熔化爐的鋁合金材料中新料不少于40％。
本發(fā)明所述的集中熔化爐可以采用電阻絲加熱爐、或燃油加熱爐；爐內(nèi)熔化量為400～500公斤，熔化速度2～3小時/爐；熔化爐可以采用爐膛控溫和合金液控溫兩種方式。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用擠壓鑄造工藝制造而成的汽車用鋁合金發(fā)動機支架，其綜合性能好，合金在充分的壓力下結(jié)晶成型，不會在制品內(nèi)形成氣孔，縮孔及針孔等缺陷，因而其組織致密均勻，晶粒較細；通過T6固熔強化處理后，產(chǎn)品的性能得到了進一步強化，具有更高的抗拉強度，更高的屈服強度和延伸率；本發(fā)明用擠壓鑄造工藝制造而成的汽車用鋁合金發(fā)動機支架，能提高毛坯精度，減少加工余量，實現(xiàn)資源和能源的低消耗，促使經(jīng)濟效益的提高。
具體實施例方式
以下通過具體的實例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細描述。
實施例1所用鋁合金材料重量百分比和合金成分如下6.5-7.5％Si，0.15～0.2％Fe，0.07～0.1％Cu，0.056～0.1％Mn，0.25～0.45％Mg，Zn＜0.1％，Ni＜0.05％，Pb＜0.05％，Sn＜0.05％，其余為Al。
先用500公斤的集中熔化爐升溫到290℃時，將鋁合金材料加入集中熔化爐中，待溫度上升到720℃時，鋁合金錠全部溶解，轉(zhuǎn)入吊包后取試樣，光譜分析合格后(不合格用中間合金進行調(diào)整)繼續(xù)在720℃下保溫，對合金進行精煉細化10分鐘，精煉細化時，用鐘罩把精煉劑(精煉劑用量為鋁液量的0.5％)、晶粒細化劑(用量為鋁液量的0.5％)壓入距坩堝底約100mm高度，并作圓周攪拌，攪拌時捎帶角度上下移動，直到液面無氣泡冒出，靜置10分鐘后，作刮片試驗，鋁液無氣泡析出，加入除渣劑(用量為總鋁液量的0.1％)，撈取表面浮渣后，降溫至670℃即可準備澆注。
汽車發(fā)動機固定支架鑄件模具采用一模兩腔對稱分布形式設(shè)計，工藝設(shè)計時充分考慮充型、排氣、補縮以及合金的流動性在擠壓鑄造過程中的重要性，將直澆道與樹杈型橫澆道、矩形內(nèi)澆道尺寸按一定的比例連接而成，內(nèi)澆道和溢流槽按一比一設(shè)計，其構(gòu)成的金屬通道能減少金屬流動過程中的阻力，可有效地避免鑄件缺陷的發(fā)生。
將一模兩腔模具固定在350T臥式間接擠壓鑄造機的左右模架上，采用專用模具溫控裝置來控制模具溫度，首先預熱至100～150℃，然后在模具型腔內(nèi)均勻噴上一層具有隔熱、保溫作用的脫模劑，涂層厚度10～15微米，繼續(xù)加熱模具至220℃。
采用機械手料勺從保溫爐向擠壓鑄造機料桶輸送合金液，擠壓鑄造機沖頭向模具型腔平穩(wěn)推進合金液、快速增壓凝固結(jié)晶，這時調(diào)節(jié)擠壓鑄造工藝參數(shù)為

充型完畢，動定模分開，取出鑄件，完成了汽車用鋁合金發(fā)動機支架的制造過程。
將擠壓鑄造成型的支架毛坯進行固熔時效(T6)熱處理，把毛坯置于熱處理爐中，隨爐加溫2小時至520±5℃，保溫7.5小時出爐，在水溫約20℃中進行淬火；再進行150±5℃×6小時的時效處理，得到汽車用的鋁合金發(fā)動機支架。制造的發(fā)動機支架鑄件實體取樣測試，其宏觀針孔度等級為二級(參照GB10851-89)，抗拉強度大于278MPa，屈服強度92MPa，硬度平均值為HB94，綜合性能有了明顯的提高。
實施例2所用鋁合金材料重量百分比和合金成分如下6.5-7.5％Si，0.15～0.2％Fe，0.07～0.1％Cu，0.056～0.1％Mn，0.25～0.45％Mg，Zn＜0.1％，Ni＜0.05％，Pb＜0.05％，Sn＜0.05％，其余為Al。
先用500公斤的集中熔化爐升溫到300℃時，將鋁合金材料加入集中熔化爐中，待溫度上升到730℃時，鋁合金錠全部溶解后轉(zhuǎn)入吊包保溫，對合金進行精煉細化25分鐘，精煉細化時，用鐘罩把精煉劑(精煉劑用量為鋁液量的1％)、晶粒細化劑(用量為鋁液量的1％)壓入距坩堝底約100mm高度，并作圓周攪拌，直到液面無氣泡冒出，靜置25分鐘后，加入的除渣劑(用量為總鋁液量0.2％)，撈取表面浮渣后，降溫至650℃即可準備澆注。
將一模兩腔模具固定在350T臥式間接擠壓鑄造機的左右模架上，采用專用模具溫控裝置來控制模具溫度，首先預熱至100～150℃，然后在模具型腔內(nèi)均勻噴上一層具有隔熱、保溫作用的脫模劑，涂層厚度10～15微米，繼續(xù)加熱模具至250℃。
采用機械手料勺從保溫爐向擠壓鑄造機料桶輸送合金液，擠壓鑄造機沖頭向模具型腔平穩(wěn)推進合金液、快速增壓凝固結(jié)晶，這時調(diào)節(jié)擠壓鑄造工藝參數(shù)為

充型完畢，動定模分開，取出鑄件，完成了汽車用鋁合金發(fā)動機支架的制造過程。
將擠壓鑄造成型的支架毛坯進行固熔時效(T6)熱處理，把毛坯置于熱處理爐中，隨爐加溫2小時至520±10℃，保溫年8小時出爐，在水溫約20℃中進行淬火；再進行150±10℃×6小時的時效處理，得到汽車用的鋁合金發(fā)動機支架。該工藝制造的發(fā)動機支架鑄件是實體取樣測試，其宏觀針孔度等級為一級(參照GB10851-89)，抗拉強度大于275MPa，屈服強度95MPa，硬度平均值為HB93。
實施例3所用鋁合金材料重量百分比和合金成分如下6.5-7.5％Si，0.15～0.2％Fe，0.07～0.1％Cu，0.056～0.1％Mn，0.25～0.45％Mg，Zn＜0.1％，Ni＜0.05％，Pb＜0.05％，Sn＜0.05％，其余為Al。
先用500公斤的集中熔化爐升溫到310℃時，將鋁合金材料以新(新料不少于40％)舊料配比加入集中熔化爐中，待溫度上升到750℃時，鋁合金錠全部溶解，轉(zhuǎn)入吊包后繼續(xù)在750℃下保溫，對合金進行精煉細化35分鐘，精煉細化時，用鐘罩把精煉劑(用量為鋁液量的2％)、晶粒細化劑(用量為鋁液量的2％)壓入距坩堝底約100mm高度，并作圓周攪拌，拌時捎帶角度上下移動，直到液面無氣泡冒出，靜置40分鐘后，作刮片試驗，鋁液無氣泡析出，加入除渣劑(用量為總鋁液量的0.3％)，撈取表面浮渣后，降溫至630℃即可準備澆注。
將一模兩腔模具固定在350T臥式間接擠壓鑄造機的左右模架上，采用專用模具溫控裝置來控制模具溫度，首先預熱至100～150℃，然后在模具型腔內(nèi)均勻噴上一層具有隔熱、保溫作用的脫模劑，涂層厚度10～15微米，繼續(xù)加熱模具至300℃。
采用機械手料勺從保溫爐向擠壓鑄造機料桶輸送合金液，擠壓鑄造機沖頭向模具型腔平穩(wěn)推進合金液、快速增壓凝固結(jié)晶，這時調(diào)節(jié)擠壓鑄造工藝參數(shù)為

充型完畢，動定模分開，取出鑄件，完成了汽車用鋁合金發(fā)動機支架的制造過程。
將擠壓鑄造成型的支架毛坯進行固熔時效(T6)熱處理，把毛坯置于熱處理爐中，隨爐加溫2小時至520±20℃，保溫年7小時出爐，在水溫約20℃中進行淬火；再進行150±20℃×6小時的時效處理，得到汽車用的鋁合金發(fā)動機支架。該工藝制造的發(fā)動機支架鑄件是實體取樣測試，其宏觀針孔度等級為一級(參照GB10851-89)，抗拉強度大于270MPa，屈服強度92MPa，硬度平均值為HB96。
權(quán)利要求
1.一種鋁合金汽車發(fā)動機支架的擠壓鑄造制備方法，其特征在于包括如下步驟1)鋁合金材料組分的重量百分比為6.5-7.5％Si，0.15～0.2％Fe，0.07～0.1％Cu，0.056～0.1％Mn，0.25～0.45％Mg，Zn＜0.1％，Ni＜0.05％，Pb＜0.05％，Sn＜0.05％，其余為Al；2)將500公斤的集中熔化爐升溫，待溫度上升到300±10℃時，將鋁合金材料加入集中熔化爐中，繼續(xù)升溫到730±20℃時，鋁合金全部溶解后轉(zhuǎn)入吊包保溫，加入用量為鋁液量的0.5-2％的精煉劑，加入用量為鋁液量的0.5-2％的晶粒細化劑，用鐘罩把精煉劑和晶粒細化劑壓入距坩堝底100mm高度，并作圓周攪拌，對合金進行精煉細化5-40分鐘，直到液面無氣泡冒出，靜置10-40分鐘后，加入用量為鋁液量的0.1-0.3％的除渣劑，撈取表面浮渣后，降溫至620-670℃準備澆注；3)汽車發(fā)動機固定支架鑄件模具采用一模兩腔對稱分布形式，將模具固定在350T臥式間接擠壓鑄造機上，預熱至100～150℃，然后在模具型腔內(nèi)均勻噴上一層具有隔熱、保溫作用的脫模劑，涂層厚度10～15微米，繼續(xù)加熱模具至220-300℃；4)采用機械手料勺從保溫爐向擠壓鑄造機料桶輸送合金液，擠壓鑄造機沖頭向模具型腔平穩(wěn)推進合金液、快速增壓凝固結(jié)晶，調(diào)節(jié)擠壓鑄造工藝參數(shù)為擠壓壓力75-110MPa，保壓時間12-30s，充型速度0.1-0.8m/s，充型時間1-7s；取出鑄件，得到汽車發(fā)動機支架毛坯；5)將汽車發(fā)動機支架毛坯置于熱處理爐中，隨爐加溫2小時至520±20℃，保溫6～8小時出爐，在水溫20℃中進行淬火；再進行150±20℃×6小時的時效處理，得到鋁合金汽車發(fā)動機支架。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的鋁合金汽車發(fā)動機支架的擠壓鑄造制備方法，其特征在于所述集中熔化爐采用電阻絲加熱爐或燃油加熱爐；爐內(nèi)熔化量為400～500公斤，熔化速度2～3小時/爐；熔化爐采用爐膛控溫和合金液控溫兩種方式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的鋁合金汽車發(fā)動機支架的擠壓鑄造制備方法，其特征在于所述精煉后的鋁液若超過4小時則作回爐料使用；采用回爐料時，加入集中熔化爐的鋁合金材料中新料不少于40％。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋁合金汽車發(fā)動機支架的擠壓鑄造制備方法，采用的合金材料為鋁合金，經(jīng)集中熔化爐升溫，熔化、精煉與變質(zhì)處理，然后進行澆注。模具采用一模兩腔對稱分布形式，向擠壓鑄造機料桶輸送合金液，擠壓鑄造機沖頭向發(fā)動機支架模具型腔推注合金液并增壓使鋁合金液結(jié)晶，獲得發(fā)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(yōu)越的汽車用的發(fā)動機支架。本發(fā)明制備的鋁合金汽車發(fā)動機支架組織致密均勻，晶粒較細，特別是通過T6固熔強化處理后，性能得到進一步強化，具有更高的抗拉強度、屈服強度和延伸率。
文檔編號B22D17/08GK1951605SQ20061011838
公開日2007年4月25日 申請日期2006年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月16日
發(fā)明者劉六法, 丁懷新, 彭立明, 王迎新 申請人:上海交通大學, 上海輕合金精密成型國家工程研究中心有限公司