專利名稱：一種鋁合金汽車變速箱殼體的擠壓鑄造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鑄造領域，特別涉及擠壓鑄造領域。
背景技術：
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(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構和動力總成系統(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. 54No. 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變速箱殼體鋁鑄件生產制造方式呈現(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變速箱殼體在外觀呈現(xiàn)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(xiàn)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(huán)境污染嚴重等缺陷，阻礙了汽車高速的發(fā)展。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種鋁合金汽車變速箱殼體的擠壓鑄造制備方法，在資源和能源消耗較低的條件下，產品組織致密均勻，綜合性能進一步提高，符合汽車零部件的高品質、高性能的要求。為實現(xiàn)這一目的，本發(fā)明采用的技術方案包括如下步驟1)配料鋁合金材料組分的重量百分比為5. 0-6. 0 % Si,l. 5-2. 5 % Ti, 0. 25-0. 35% Cu，0. 5-1. 2% Zn, 1. 25-1. 45% Mg, Fe < 0. 1 %, Ni < 0. 05%, Pb < 0. 05%, Sn < 0. 05%，其余為 Al。2)熔煉將熔化爐升溫，待溫度上升到300-320°C時，將鋁錠和中間合金加入集中熔化爐中，繼續(xù)升溫到750-760°C時，先在吊包底部加入用量為鋁液量的2. 5-3. 0%的精煉劑，鋁合金全部溶解后轉入吊包，攪拌10-15分鐘；加入用量為鋁液量的1. 5-2%的晶粒細化劑。對合金進行細化20-30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700-710°C即可準備澆注。3)準備模具汽車變速箱殼體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200-220°C，然后在模具型腔內均勻噴上一層具有隔熱、保溫作用的脫模劑，涂層厚度18-22微米，繼續(xù)加熱模具至350-400 "C。4)擠壓鑄造采用機械手料勺從吊包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、快速增壓凝固結晶，這時調節(jié)擠壓鑄造工藝參數(shù)為擠壓壓力115-120MPa，保壓時間35_40s，充型速度0. 6-0. 8m/s，充型時間3_5s，充型完畢，動定模分開，取出鑄件，得汽車用鋁合金變速箱殼體毛坯；5)熱處理將擠壓鑄造成型的毛坯進行T6熱處理，把毛坯置于熱處理爐中， 隨爐加溫2小時至525-530°C，保溫6-8小時出爐，在水溫約20°C中進行淬火；再進行 155-160°C X6小時的時效處理，得到汽車用鋁合金變速箱殼體。本發(fā)明采用了先進的擠壓鑄造工藝進行汽車變速箱殼體的制備，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，擠壓鑄造機沖頭向變速箱殼體模具型腔推注合金液并增壓使鋁合金液結晶，獲得變速箱殼體擠壓鑄造零件，再對零件進行固溶時效強化處理，得到力學性能優(yōu)越的汽車用的變速箱殼體。本發(fā)明方法具有如下有益效果1.本發(fā)明用擠壓鑄造工藝制造而成的汽車用鋁合金變速箱殼體，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。2.與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明通過優(yōu)化鋁合金成分設計，使其更適于擠壓鑄造生產工藝，使得所制備的汽車用鋁合金變速箱殼體綜合性能好3.在大量實驗的基礎上，優(yōu)化了熔煉和擠壓鑄造的工藝參數(shù)，使得合金在充分的壓力下結晶成型，不會在制品內形成氣孔，縮孔及針孔等缺陷，因而其組織致密均勻，晶粒較細；4.優(yōu)化了熱處理制度，通過T6固熔強化處理后，產品的性能得到了進一步強化， 具有更高的抗拉強度，更高的屈服強度和硬度。下面通過實施例進一步說明本發(fā)明的優(yōu)勢。
具體實施例方式實施例一1)配料鋁合金材料組分的重量百分比為5.0%Si，2.5%Ti，0.25-0.;35%Cu， 0. 5% Zn, 1. 45% Mg, Fe < 0. 1%, Ni < 0. 05%, Pb < 0. 05%, Sn < 0. 05%，其余為 Al。2)熔煉將熔化爐升溫，待溫度上升到300°C時，將鋁錠和中間合金加入集中熔化爐中，繼續(xù)升溫到760°C時，先在吊包底部加入用量為鋁液量的2. 5%的精煉劑，鋁合金全部溶解后轉入吊包，攪拌15分鐘；加入用量為鋁液量的1. 5%的晶粒細化劑。對合金進行細化30分鐘，直到液面無氣泡冒出，靜置10分鐘后，加入用量為鋁液量的0. 3%的除渣劑， 撈取表面浮渣后，降溫至700°C即可準備澆注；3)準備模具汽車變速箱殼體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220°C，然后在模具型腔內均勻噴上一層具有隔熱、保溫作用的脫模劑，涂層厚度18微米，繼續(xù)加熱模具至400°C。4)擠壓鑄造采用機械手料勺從吊包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、快速增壓凝固結晶，這時調節(jié)擠壓鑄造工藝參數(shù)為擠壓壓力115MPa，保壓時間40s，充型速度0. 6m/s，充型時間5s，充型完畢，動定模分開，取出鑄件，得汽車用鋁合金變速箱殼體毛坯；5)熱處理將擠壓鑄造成型的毛坯進行T6熱處理，把毛坯置于熱處理爐中，隨爐加溫2小時至525°C，保溫8小時出爐，在水溫約20°C中進行淬火；再進行155°C X6小時的時效處理，得到汽車用鋁合金變速箱殼體。制造的變速箱殼體鑄件實體取樣測試，其宏觀針孔度等級為二級(參照 GB10851-89)，抗拉強度^5MPa，屈服強度132MPa，硬度平均值為HB103，綜合性能有了明顯的提高。實施例二1)配料鋁合金材料組分的重量百分比為6.0% Si，1.5% Ti，0. Cu，0. 5% Zn, 1. 45% Mg, Fe < 0. 1%, Ni < 0. 05%, Pb < 0. 05%, Sn < 0. 05%，其余為 Al。2)熔煉將熔化爐升溫，待溫度上升到300°C時，將鋁錠和中間合金加入集中熔化爐中，繼續(xù)升溫到760°C時，先在吊包底部加入用量為鋁液量的2. 5%的精煉劑，鋁合金全部溶解后轉入吊包，攪拌15分鐘；加入用量為鋁液量的1. 5%的晶粒細化劑。對合金進行細化30分鐘，直到液面無氣泡冒出，靜置10分鐘后，加入用量為鋁液量的0. 3%的除渣劑， 撈取表面浮渣后，降溫至710°C即可準備澆注。3)準備模具汽車變速箱殼體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200°C，然后在模具型腔內均勻噴上一層具有隔熱、保溫作用的脫模劑，涂層厚度22微米，繼續(xù)加熱模具至350°C。4)擠壓鑄造采用機械手料勺從吊包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、快速增壓凝固結晶，這時調節(jié)擠壓鑄造工藝參數(shù)為擠壓壓力120MPa，保壓時間35s，充型速度0. 8m/s，充型時間3s，充型完畢，動定模分開，取出鑄件，得汽車用鋁合金變速箱殼體毛坯；5)熱處理將擠壓鑄造成型的毛坯進行T6熱處理，把毛坯置于熱處理爐中，隨爐加溫2小時至530°C，保溫6小時出爐，在水溫約20°C中進行淬火；再進行160°C X 6小時的時效處理，得到汽車用鋁合金變速箱殼體。該工藝制造的變速箱殼體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302MPa，屈服強度137MPa，硬度平均值為HB105。實施例三1)配料鋁合金材料組分的重量百分比為5.5% Si,2.0% Ti,0.3% Cu,0.8% Zn, 1. 35% Mg, Fe < 0. 1%, N i < 0. 05%, Pb < 0. 05%, Sn < 0. 05%，其余為 Al。2)熔煉將熔化爐升溫，待溫度上升到310°C時，將鋁錠和中間合金加入集中熔化爐中，繼續(xù)升溫到755°C時，先在吊包底部加入用量為鋁液量的2. 8%的精煉劑，鋁合金全部溶解后轉入吊包，攪拌12分鐘；加入用量為鋁液量的1. 8%的晶粒細化劑。對合金進行細化25分鐘，直到液面無氣泡冒出，靜置20分鐘后，加入用量為鋁液量的0. 2%的除渣劑， 撈取表面浮渣后，降溫至705°C即可準備澆注。3)準備模具汽車變速箱殼體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210°C，然后在模具型腔內均勻噴上一層具有隔熱、保溫作用的脫模劑，涂層厚度20微米，繼續(xù)加熱模具至385°C。
4)擠壓鑄造采用機械手料勺從吊包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、快速增壓凝固結晶，這時調節(jié)擠壓鑄造工藝參數(shù)為擠壓壓力118MPa，保壓時間38s，充型速度0. 7m/s，充型時間4s，充型完畢，動定模分開，取出鑄件，得汽車用鋁合金變速箱殼體毛坯；5)熱處理將擠壓鑄造成型的毛坯進行T6熱處理，把毛坯置于熱處理爐中，隨爐加溫2小時至5^°C，保溫7小時出爐，在水溫約20°C中進行淬火；再進行158°C X6小時的時效處理，得到汽車用鋁合金變速箱殼體。該工藝制造的變速箱殼體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312MPa，屈服強度145MPa，硬度平均值為HB110。申請人:聲明，本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(fā)明的詳細工藝設備和工藝流程， 但本發(fā)明并不局限于上述詳細工藝設備和工藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細工藝設備和工藝流程才能實施。所屬技術領域的技術人員應該明了，對本發(fā)明的任何改進， 對本發(fā)明產品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護范圍和公開范圍之內。
權利要求
1. 一種鋁合金汽車變速箱殼體的擠壓鑄造方法，其特征在于包括如下步驟1)配料鋁合金材料組分的重量百分比為5.0-6.0% Si，1.5-2. 5% Ti，0. 25-0. 35% Cu，0. 5-1. 2% Zn, 1. 25-1. 45% Mg, Fe < 0. l%,Ni < 0. 05%, Pb < 0. 05%, Sn < 0. 05%, 其余為Al。2)熔煉將熔化爐升溫，待溫度上升到300-320°C時，將鋁錠和中間合金加入集中熔化爐中，繼續(xù)升溫到750-760°C時，先在吊包底部加入用量為鋁液量的2. 5-3.0%的精煉劑， 鋁合金全部溶解后轉入吊包，攪拌10-15分鐘；加入用量為鋁液量的1. 5-2%的晶粒細化劑。對合金進行細化20-30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700-710°C即可準備澆注；3)準備模具汽車變速箱殼體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200-220°C，然后在模具型腔內均勻噴上一層具有隔熱、保溫作用的脫模劑，涂層厚度18-22微米，繼續(xù)加熱模具至350-400°C ；4)擠壓鑄造采用機械手料勺從吊包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、快速增壓凝固結晶，這時調節(jié)擠壓鑄造工藝參數(shù)為擠壓壓力 115-120MPa,保壓時間35_40s，充型速度0. 6-0. 8m/s,充型時間3_5s，充型完畢，動定模分開，取出鑄件，得汽車用鋁合金變速箱殼體毛坯；5)熱處理將擠壓鑄造成型的毛坯進行T6熱處理，把毛坯置于熱處理爐中，隨爐加溫 2小時至525-530°C，保溫6-8小時出爐，在水溫約20°C中進行淬火；再進行155_160°C X6 小時的時效處理，得到汽車用鋁合金變速箱殼體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋁合金汽車變速箱殼體的擠壓鑄造方法，該方法包括配料、熔煉、準備模具、擠壓鑄造、熱處理五個步驟。本發(fā)明采用擠壓鑄造工藝，通過優(yōu)化鋁合金成分設計，優(yōu)化熔煉和擠壓鑄造的工藝參數(shù)以及熱處理制度，使得制造而成的汽車用鋁合金變速箱殼體具有更高的抗拉強度，更高的屈服強度和硬度。該方法能提高毛坯精度，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。
文檔編號C22C21/04GK102363211SQ20111030615
公開日2012年2月29日 申請日期2011年10月10日 優(yōu)先權日2011年10月10日
發(fā)明者陳偉軍 申請人:陳偉軍