鋁合金汽車轉向器殼體及其超高速鑄造制備方法
【專利摘要】本發明旨在提供一種鋁合金汽車轉向器殼體以及該殼體的超高速鑄造制備方法。本發明所述殼體按重量百分比計算，包括：10～12％Si，0.8～1.2％Fe，2～3.5％Cu，0.1～0.2％Mn，0.5～0.7％Mg，0＜Zn＜1.3％，0＜Ni＜0.1％，0＜Pb＜0.06％，0＜Sn＜0.06％，其余為Al；其制備步驟為：澆注前備料、模具準備、澆注壓射，最后獲得綜合性能好、組織致密均勻、氣縮孔小、鑄件外觀良好、生產效率高、生產成本低、強度高的產品。本發明可應用于汽車鑄造領域。
【專利說明】
鋁合金汽車轉向器殼體及其超高速鑄造制備方法
技術領域
[0001] 本發明涉及一種汽車鑄造領域，尤其涉及一種鋁合金汽車轉向器殼體以及該殼體 的超尚速鑄造制備方法。
【背景技術】
[0002] 在汽車市場的激烈競爭中，各制造廠商都在向高質量、高可靠性、重量輕、節能、低 成本方向發展。在金屬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、低成本的方向發展的要求;在生產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，減少加工余量，減少原材料消耗，降低制造成本的目的。
[0003] 鋁合金材料在汽車轉向器殼體的大量運用，現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。
[0004] 目前，傳統的鋁合金高強度鑄件一直是采用重力鑄造或低壓鑄造生產，用這些傳 統的工藝制造出的汽車轉向器殼體在外觀呈現冷隔、欠鑄、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，影響 著汽車的質量。

【發明內容】

[0005] 本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種制得的鋁合金汽車 轉向器殼體具有組織致密均勻、氣縮孔小、鑄件外觀良好、生產效率高、生產成本低、強度高 等優點的超高速鑄造制備方法以及成本低的鋁合金汽車轉向器殼體。
[0006] 本發明所述鋁合金汽車轉向器殼體所采用的技術方案是，按重量百分比計算，它 包括： 10~12%Si，0.8~1.2%Fe，2~3.5%Cu，0.1~0.2%Mn，0.5~0.7%Mg，0<Zn< 1.3%，0<Ni<0.1%，0<Pb<0.06%，0<Sn<0.06%，其余為A1。
[0007] 本發明所述鋁合金汽車轉向器殼體超高速鑄造制備方法所采用的技術方案是，該 方法包括以下步驟： (1) 澆注前備料:將集中熔化爐升溫至600~650°C，將鋁合金材料加入集中熔化爐中熔 化成液態，加入用量為鋁合金液體0.1~0.3 %的除渣劑并靜置10~12min后去除浮渣，升 溫到740~760°C時，通過氮氣將精煉劑旋轉吹入熔化爐內，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〇. 8~1. OKg，噴吹壓力為0.25~0.35Mpa，利用由碳化 硅制成的多孔塞吹氮二次除氣，吹氣時間為4~5min，溫度720~740°C，直到液面無氣泡冒 出，取樣采用測氫儀進行測氫以及密度儀進行密度檢測且合格后進行保溫處理，在665~ 680°C的溫度條件下準備澆注； (2) 模具準備:對模具預熱至160~180°C，并對模具型腔進行清潔處理； (3) 澆注壓射:采用機械手料勺從熔化保溫爐向熔杯輸送合金液，壓射沖頭依次按照低 速壓射、超高速壓射和增壓壓射向模具型腔中平穩推進合金液，最后得到汽車轉向器殼體 毛坯。
[0008] 上述方案可見，本發明在進行澆注前，通過加入精煉劑和二次氮氣先后對澆注料 進行去渣排氣處理，使澆注料的純度大大提高，為后續澆注出高質量的產品提供保證;對進 行澆注的模具進行預熱和清潔，這從外部條件進一步對后續澆注的產品質量提供保證，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，并改善了鋁 合金熔液鑄造產品的力學性能;在澆注過程中采用低速壓射、超高速壓射和增壓壓射向模 具型腔中平穩推進合金液，這與傳統的澆注不同，通過低速壓射、超高速壓射和增壓壓射能 保證產品成型后，產品綜合性能好，合金在充分的壓力下結晶成型，不會在制品內形成氣 孔，制得的產品組織致密均勻，氣縮孔小，鑄件外觀良好，生產效率高，強度高，這進一步保 證了產品的良品率，間接地降低了成本，提高了企業的效益。
[0009] 作為一個優選的方案，所述步驟(1)中，若所述精煉后的鋁液超過4小時未澆注，則 作回爐料使用，作為回爐料時，加入集中熔化爐的鋁合金材料中新料不少于70%。
[0010] 上述方案可見，超過4個小時未進行澆注的液態鋁合金，為了避免長時間未澆注的 液態鋁合金在后續進行澆注時發生質量問題，而作為液態鋁合金，若將其作為回爐料則能 快速形成熔池，這能大大加快澆注壓射的速度，又能避免發生產品質量問題。
[0011 ]作為一個優選的方案，所述步驟(2)中的模具米用一模一腔的分布形式。
[0012] 上述方案可見，采用一模一腔的方式，可使得澆注壓射成型的產品質量好，鑄件外 觀良好，且避免后續投入過多的二次加工，降低了工作人員的勞動強度，也提高了生產效 率。
[0013] 作為一個優選的方案，所述步驟(2)中，在對模具進行預熱后，在模具型腔內均勻 噴上一層脫模劑，涂層厚度5~10微米，再通過對模具型腔進行吹氣完成清潔處理。
[0014] 上述方案可見，在模具中噴上一層脫模劑，能為后續的脫模工作帶來極大的便利， 而在噴上脫模劑后還對模具型腔進行吹氣清潔，是要將型腔中未粘附在型腔中的脫模劑清 掉，避免后續澆注壓射的產品出現凹陷，影響鑄件的外觀。
[0015] 作為一個優選的方案，所述步驟(3)中，在臥式冷室壓鑄機上進行澆注。
[0016] 采用臥式冷室壓鑄機，其壓鑄效果好，效率高，為鑄造出高質量的產品提供保證。
[0017] 作為一個優選的方案，所述步驟(3)中，低速壓射是在擠壓壓力12~14.7MPa下按 照0.2~0.25m/s的速度進行壓射，超高速壓射是在擠壓壓力12~14.7MPa下按照5~6m/s的 速度進行快速壓射，增壓壓射是在擠壓壓力80~90MPa下進行壓射以及保壓10-15S。
[0018] 上述方案進一步限定了低速壓射、超高速壓射和增壓壓射的參數，為保證產品的 質量提供保障。
[0019] 作為一個優選的方案，所述多孔塞為碳化硅制成的多孔塞。
[0020] 上述方案可見，采用碳化硅制成的多孔塞，高溫下不易改變鋁合金成分，同時氮 氣通過多孔塞后氣體溫度變化不大，精煉效果好，大大降低鋁合金液體的含氫量等，保證 鑄件良好的內部組織。
【具體實施方式】
[0021] 在本實施例中，本發明提供了一種鋁合金汽車轉向器殼體，其特征在于，按重量百 分比計算，它包括：1〇~12%Si，0.8~1.2%Fe，2~3.5%Cu，0.1~0.2%Mn，0.5~0.7%Mg， 0<Zn<1.3%，0<Ni<0.1%，0<Pb<0.06%，0<Sn<0.06%，其余為A1。作為一個具體的 實施例，選取11%31，1.0%卩6,2.2%(：11，0.15%]\111，0.6%]\%，2111.3%，附0.1%，？130.05%， 511〇.05%，其余為八1。
[0022]為了獲得上述鋁合金汽車轉向器殼體產品，其步驟為：（1)澆注前備料:先將集中 熔化爐升溫至600~650°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%的除渣劑并靜置10~12min后去除浮渣，升溫到740~760°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. OKg，噴吹壓力為0.25~0.35Mpa，利用由碳化硅制成的多孔塞吹氮二次除氣， 吹氣時間為4~5min，溫度720~740°C，直到液面無氣泡冒出，取樣采用測氫儀進行測氫以 及密度儀進行密度檢測且合格后進行保溫處理，在665~680°C的溫度條件下準備澆注;若 所述精煉后的鋁液超過4小時都未進行澆注壓射，則作回爐料使用，作為回爐料時，加入集 中熔化爐的鋁合金材料中新料不少于70%。
[0023] (2)模具準備:模具采用一模一腔分布形式，將模具固定在臥式冷室壓鑄機上，對 模具預熱至160~180°C，然后在模具型腔內均勻噴上一層脫模劑，涂層厚度5~10微米，再 對模具型腔進行吹氣處理。
[0024] (3)澆注壓射:采用機械手料勺從熔化保溫爐向臥式冷室壓鑄機的熔杯輸送合金 液，壓射沖頭依次按照低速壓射、超高速壓射和增壓壓射向模具型腔平穩推進合金液，低速 壓射是在擠壓壓力12~14.7MPa下按照0.2~0.25m/s的速度進行壓射，超高速壓射是在擠 壓壓力12~14.7MPa下按照5~6m/s的速度進行快速壓射，增壓壓射是在擠壓壓力80~ 90MPa下進行壓射以及保壓10-15S，得到汽車轉向器殼體毛坯。
[0025] 為了對本發明作進一步的說明，下面，將上述實施例制得的鋁合金汽車轉向器殼 體產品和現有技術制得的鋁合金汽車轉向器殼體產品作對比，以便對本發明作更進一步的 說明。
[0026] 利用上述方法制得鋁合金汽車轉向器殼體產品，以下簡稱為產品A。
[0027] 利用現有技術方法制得鋁合金汽車轉向器殼體產品，以下簡稱為產品B。
[0028] 將產品A和產品B進行性能比較，結果如表1所示。
[0029] 表1產品A和產品B性能比較
上述比較可知:采用超高速壓射的方法，所得產品無冷隔、欠鑄等質量問題，漏氣不良 率小于0.1%，壓斷力大于240 KN/cm2，布氏硬度大于HB52，總體質量良好。
[0030]本發明可應用于汽車鑄造領域。
【主權項】
1. 一種鋁合金汽車轉向器殼體，其特征在于，按重量百分比計算，它包括： 10~12%Si，0.8~1.2%Fe，2~3.5%Cu，0.1 ~0.2%Mn，0.5~0.7%Mg，0<Zn< 1.3%，0<Ni<0.1%，0<Pb<0.06%，0<Sn<0.06%，其余為A1。2. -種如權利要求1所述的鋁合金汽車轉向器殼體的超高速鑄造制備方法，其特征在 于，該方法包括以下步驟： (1) 澆注前備料:將集中熔化爐升溫至600~650°C，將鋁合金材料加入集中熔化爐中熔 化成液態，加入用量為鋁合金液體0.1~0.3 %的除渣劑并靜置10~12min后去除浮渣，升 溫到740~760°C時，通過氮氣將精煉劑旋轉吹入熔化爐內，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〇. 8~1. OKg，噴吹壓力為0.25~0.35Mpa，利用由碳化 硅制成的多孔塞吹氮二次除氣，吹氣時間為4~5min，溫度720~740°C，直到液面無氣泡冒 出，取樣采用測氫儀進行測氫以及密度儀進行密度檢測且合格后進行保溫處理，在665~ 680°C的溫度條件下準備澆注； (2) 模具準備:對模具預熱至160~180°C，并對模具型腔進行清潔處理； (3) 澆注壓射:采用機械手料勺從熔化保溫爐向熔杯輸送合金液，壓射沖頭依次按照低 速壓射、超高速壓射和增壓壓射向模具型腔中平穩推進合金液，最后得到汽車轉向器殼體 毛坯。3. 根據權利要求2所述的鋁合金汽車轉向器殼體超高速鑄造制備方法，其特征在于:所 述步驟（1)中，若所述精煉后的鋁液超過4小時未澆注，則作回爐料使用，作為回爐料時，加 入集中熔化爐的鋁合金材料中新料不少于70%。4. 根據權利要求2所述的鋁合金汽車轉向器殼體超高速鑄造制備方法，其特征在于:所 述步驟(2)中的模具采用一模一腔的分布形式。5. 根據權利要求2所述的鋁合金汽車轉向器殼體超高速鑄造制備方法，其特征在于:所 述步驟(2)中，在對模具進行預熱后，在模具型腔內均勻噴上一層脫模劑，涂層厚度5~10微 米，再通過對模具型腔進行吹氣完成清潔處理。6. 根據權利要求2所述的鋁合金汽車轉向器殼體超高速鑄造制備方法，其特征在于:所 述步驟(3)中，在臥式冷室壓鑄機上進行澆注。7. 根據權利要求2所述的鋁合金汽車轉向器殼體超高速鑄造制備方法，其特征在于:所 述步驟(3)中，低速壓射是在擠壓壓力12~14.7MPa下按照0.2~0.25m/s的速度進行壓射， 超高速壓射是在擠壓壓力12~14.7MPa下按照5~6m/s的速度進行快速壓射，增壓壓射是在 擠壓壓力80~90MPa下進行壓射以及保壓10-15S。8. 根據權利要求2所述的鋁合金汽車轉向器殼體超高速鑄造制備方法，其特征在于:所 述多孔塞為碳化硅制成的多孔塞。
【文檔編號】C22C21/02GK105821263SQ201610198966
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年4月1日
【發明人】劉海科
【申請人】珠海嶸泰有色金屬鑄造有限公司