專利名稱：一種鎂合金汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸罩蓋的擠壓鑄造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鑄造領(lǐng)域，特別涉及擠壓鑄造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
為了節(jié)能降耗、減少?gòu)U氣排放、提高駕乘舒適度和車輛力學(xué)性能，現(xiàn)在汽車正在向輕量化方向發(fā)展。從結(jié)構(gòu)材料的角度出發(fā)，實(shí)現(xiàn)車輛輕量化的主要手段是采用具有高比性能的輕質(zhì)材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)材料。鎂合金是最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有價(jià)格低、高比性能(比強(qiáng)度和比剛度)、突出的阻尼減振性能等特點(diǎn)。將鎂合金用于汽車結(jié)構(gòu)，能降低車輛自重及燃油消耗，降低車輛的振動(dòng)和噪聲，提高車輛的加減速動(dòng)力學(xué)特性，既能達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的，又能較顯著改善車輛的駕乘舒適度?，F(xiàn)在鎂合金在汽車上的應(yīng)用，主要是采用鑄造或壓鑄生產(chǎn)的一些在較低工作溫度下運(yùn)行的殼體型零件，如手動(dòng)變速器殼和蓋、離合器殼等和車內(nèi)部件，如方向盤系統(tǒng)、儀表面板等中低強(qiáng)度力學(xué)性能要求零件。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸罩蓋目前多數(shù)采用鋁合金壓力鑄造方法生產(chǎn)，少數(shù)采用鋁合金砂型鑄造、重力鑄造和低壓鑄造生產(chǎn)，采用這些傳統(tǒng)的工藝制造出的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸罩蓋在外觀呈現(xiàn)冷隔、凹陷、裂紋等不同程度的缺陷，而在內(nèi)部往往會(huì)出現(xiàn)氣孔、縮孔、針孔等致命的缺陷，從而嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的性能，阻礙了汽車輕量化、環(huán)保化的發(fā)展。對(duì)于目前商用的鑄造鎂合金，如果采用傳統(tǒng)的重力或壓力鑄造的生產(chǎn)工藝，其力學(xué)性能還難以穩(wěn)定地達(dá)到同類鋁合金產(chǎn)品的水平。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種鎂合金汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸罩蓋的擠壓鑄造方法，通過調(diào)整鎂合金成分并控制擠壓鑄造工藝參數(shù)，使得鎂合金汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸罩蓋則完全可以達(dá)到同類鋁合金鑄件的水平。為實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種鎂合金汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸罩蓋的擠壓鑄造方法，包括如下步驟1)配料鎂合金材料組分的重量百分比為6 8% ΑΙ,Ο. 17 0. 4% Μη,Ο. 45 0. 9% Ζη,Ο. 8 1. 2% RE, 1. 5 2. 5% Ti, Si < 0. 05%, Cu < 0. 025，Ni < 0. 001%, Fe < 0. 004%，其余為 Mg。2)熔煉將配制好的鎂合金材料在烘箱中預(yù)熱至170 190°C，同時(shí)將坩堝熔化爐升溫，在坩堝底部撒上一層覆蓋劑，將經(jīng)預(yù)熱的鎂合金材料加入熔化爐內(nèi)，繼續(xù)加熱升溫， 待爐內(nèi)溫度上升到350°C時(shí)，開始通入保護(hù)氣體防止鎂合金燃燒，保護(hù)氣體流量為坩堝封閉容積的15 20% /min。待鎂合金完全熔化后，繼續(xù)升溫到745 755°C，加入鎂合金液總量的0. 1 Iwt%變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)細(xì)化處理，處理時(shí)間5 lOmin，然后升溫至760 765°C， 加入占鎂合金液總量的1. 5 2. 5wt%的精煉劑進(jìn)行精煉處理，精煉時(shí)間為5 lOmin，精煉完成后，去除渣，合金液表面不再撒任何覆蓋劑或精煉劑，完全由保護(hù)氣體覆蓋，合金液靜置并降溫至澆注溫度685 695°C等待澆注。
3)準(zhǔn)備模具將模具固定在擠壓鑄造機(jī)上，模具采用油路加熱方式，首先預(yù)熱至 220 240°C，然后在模具型腔內(nèi)均勻噴上一層保溫涂料和脫模劑，涂層厚度為15 18微米，繼續(xù)烘烤模具，使涂料粘附牢固，并使模具預(yù)熱溫度提高至380 400°C。4)擠壓鑄造采用定量澆注泵從熔化爐向擠壓鑄造機(jī)加料室輸送合金液，擠壓鑄造機(jī)沖頭向模具型腔平穩(wěn)推進(jìn)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)為擠壓壓力為40 50MPa，保壓時(shí)間14 18s，沖頭擠壓速度150 180mm/s，完成鎂合金汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸罩蓋的鑄造過程，獲得鑄件毛坯。5)熱處理將擠壓鑄造成型的毛坯進(jìn)行熱處理，把毛坯置于熱處理爐中，隨爐加溫2小時(shí)至430 435°C，保溫6 8小時(shí)出爐空冷；再進(jìn)行155 160°C X6小時(shí)的時(shí)效處理，得到鎂合金汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸罩蓋。本發(fā)明所述的保護(hù)氣體可以采用含有0. 1 Ivol. %的阻燃抑制劑的混合干燥空氣，所述阻燃抑制劑為惰性氣體SF6或含氟制冷劑R152a、R32、或者R134a。本發(fā)明所述變質(zhì)劑可以為Α1-4 -5Β或Α1-5 -1Β，以中間合金形式加入，也可以采用無水MgC03或無水 C2C16等試劑。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鎂合金汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸罩蓋，能提高毛坯精度，減少加工余量，實(shí)現(xiàn)資源和能源的低消耗，促使經(jīng)濟(jì)效益的提高。2.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過優(yōu)化鎂合金成分設(shè)計(jì)，使其更適于擠壓鑄造生產(chǎn)工藝，使得所制備的鎂合金汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸罩蓋綜合性能好3.在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)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(jié)晶成型，不會(huì)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(xì)；4.優(yōu)化了熱處理制度，通過熱處理后，產(chǎn)品的性能得到了進(jìn)一步強(qiáng)化，具有更高的抗拉強(qiáng)度，更高的屈服強(qiáng)度和硬度。下面通過實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一一種鎂合金汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸罩蓋的擠壓鑄造方法，包括如下步驟1)配料鎂合金材料組分的重量百分比為6% ΑΙ,Ο. 4% Μη,Ο. 45% Zn, 1. 2% RE, 1. 5% Ti, Si < 0. 05%, Cu < 0. 025，Ni < 0. 001%, Fe < 0. 004%，其余為 Mg。2)熔煉將配制好的鎂合金材料在烘箱中預(yù)熱至170°C，同時(shí)將坩堝熔化爐升溫， 在坩堝底部撒上一層覆蓋劑，將經(jīng)預(yù)熱的鎂合金材料加入熔化爐內(nèi)，繼續(xù)加熱升溫，待爐內(nèi)溫度上升到350°C時(shí)，開始通入含有1vol. % SF6的混合干燥空氣，保護(hù)氣體流量為坩堝封閉容積的15% /min。待鎂合金完全熔化后，繼續(xù)升溫到755°C，加入鎂合金液總量的 0. lwt%&Al-4Ti-5B變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)細(xì)化處理，處理時(shí)間lOmin，然后升溫至760°C，加入占鎂合金液總量的2. 5wt%的精煉劑進(jìn)行精煉處理，精煉時(shí)間為5min，精煉完成后，去除渣，合金液表面不再撒任何覆蓋劑或精煉劑，完全由保護(hù)氣體覆蓋，合金液靜置并降溫至澆注溫度695 °C等待澆注。
3)準(zhǔn)備模具將模具固定在擠壓鑄造機(jī)上，模具采用油路加熱方式，首先預(yù)熱至 220°C，然后在模具型腔內(nèi)均勻噴上一層保溫涂料和脫模劑，涂層厚度為18微米，繼續(xù)烘烤模具，使涂料粘附牢固，并使模具預(yù)熱溫度提高至380°C。4)擠壓鑄造采用定量澆注泵從熔化爐向擠壓鑄造機(jī)加料室輸送合金液，擠壓鑄造機(jī)沖頭向模具型腔平穩(wěn)推進(jìn)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)為擠壓壓力為40MPa，保壓時(shí)間18s，沖頭擠壓速度150mm/s，完成鎂合金汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸罩蓋的鑄造過程，獲得鑄件毛坯。5)熱處理將擠壓鑄造成型的毛坯進(jìn)行熱處理，把毛坯置于熱處理爐中，隨爐加溫2小時(shí)至430°C，保溫8小時(shí)出爐空冷；再進(jìn)行155°C X 6小時(shí)的時(shí)效處理，得到鎂合金汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸罩蓋。實(shí)施例二一種鎂合金汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸罩蓋的擠壓鑄造方法，包括如下步驟1)配料鎂合金材料組分的重量百分比為8% ΑΙ,Ο. 17% Μη,Ο. 9% Zn,0.8% RE, 2. 5% Ti, Si < 0. 05%, Cu < 0. 025，Ni < 0. 001%, Fe < 0. 004%，其余為 Mg。2)熔煉將配制好的鎂合金材料在烘箱中預(yù)熱至190°C，同時(shí)將坩堝熔化爐升溫， 在坩堝底部撒上一層覆蓋劑，將經(jīng)預(yù)熱的鎂合金材料加入熔化爐內(nèi)，繼續(xù)加熱升溫，待爐內(nèi)溫度上升到350°C時(shí)，開始通入含有0. Ivol. %含氟制冷劑R152a的阻燃抑制劑的混合干燥空氣，保護(hù)氣體防止鎂合金燃燒，保護(hù)氣體流量為坩堝封閉容積的20% /min。待鎂合金完全熔化后，繼續(xù)升溫到745°C，加入鎂合金液總量的的Α1-5 -1Β變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)細(xì)化處理，處理時(shí)間5min，然后升溫至765°C，加入占鎂合金液總量的1. 5wt%的精煉劑進(jìn)行精煉處理，精煉時(shí)間為lOmin，精煉完成后，去除渣，合金液表面不再撒任何覆蓋劑或精煉劑，完全由保護(hù)氣體覆蓋，合金液靜置并降溫至澆注溫度685°C等待澆注。3)準(zhǔn)備模具將模具固定在擠壓鑄造機(jī)上，模具采用油路加熱方式，首先預(yù)熱至 240°C，然后在模具型腔內(nèi)均勻噴上一層保溫涂料和脫模劑，涂層厚度為15微米，繼續(xù)烘烤模具，使涂料粘附牢固，并使模具預(yù)熱溫度提高至400°C。4)擠壓鑄造采用定量澆注泵從熔化爐向擠壓鑄造機(jī)加料室輸送合金液，擠壓鑄造機(jī)沖頭向模具型腔平穩(wěn)推進(jìn)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)為擠壓壓力為50MPa，保壓時(shí)間14s，沖頭擠壓速度180mm/s，完成鎂合金汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸罩蓋的鑄造過程，獲得鑄件毛坯。5)熱處理將擠壓鑄造成型的毛坯進(jìn)行熱處理，把毛坯置于熱處理爐中，隨爐加溫2小時(shí)至435°C，保溫6小時(shí)出爐空冷；再進(jìn)行160°C X 6小時(shí)的時(shí)效處理，得到鎂合金汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸罩蓋。實(shí)施例三一種鎂合金汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸罩蓋的擠壓鑄造方法，包括如下步驟1)配料鎂合金材料組分的重量百分比為7% Al，0.3% Mn，0.7% Zn，1.0% RE， 2. 0% Ti, Si < 0. 05%, Cu < 0. 025，Ni < 0. 001%, Fe < 0. 004%，其余為 Mg。2)熔煉將配制好的鎂合金材料在烘箱中預(yù)熱至180°C，同時(shí)將坩堝熔化爐升溫， 在坩堝底部撒上一層覆蓋劑，將經(jīng)預(yù)熱的鎂合金材料加入熔化爐內(nèi)，繼續(xù)加熱升溫，待爐內(nèi)溫度上升到350°C時(shí)，開始通入含有0. 5vol. %的SF6阻燃抑制劑的混合干燥空氣，防止鎂合金燃燒，保護(hù)氣體流量為坩堝封閉容積的18% /min。待鎂合金完全熔化后，繼續(xù)升溫到750°C，加入鎂合金液總量的0. 5wt%的Α1-4 -5Β變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)細(xì)化處理，處理時(shí)間 8min,然后升溫至762°C，加入占鎂合金液總量的2. Owt %的精煉劑進(jìn)行精煉處理，精煉時(shí)間為8min，精煉完成后，去除渣，合金液表面不再撒任何覆蓋劑或精煉劑，完全由保護(hù)氣體覆蓋，合金液靜置并降溫至澆注溫度690°C等待澆注。3)準(zhǔn)備模具將模具固定在擠壓鑄造機(jī)上，模具采用油路加熱方式，首先預(yù)熱至 230°C，然后在模具型腔內(nèi)均勻噴上一層保溫涂料和脫模劑，涂層厚度為16微米，繼續(xù)烘烤模具，使涂料粘附牢固，并使模具預(yù)熱溫度提高至390°C。4)擠壓鑄造采用定量澆注泵從熔化爐向擠壓鑄造機(jī)加料室輸送合金液，擠壓鑄造機(jī)沖頭向模具型腔平穩(wěn)推進(jìn)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)為擠壓壓力為45MPa，保壓時(shí)間16s，沖頭擠壓速度165mm/s，完成鎂合金汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸罩蓋的鑄造過程，獲得鑄件毛坯。5)熱處理將擠壓鑄造成型的毛坯進(jìn)行熱處理，把毛坯置于熱處理爐中，隨爐加溫2小時(shí)至432°C，保溫7小時(shí)出爐空冷；再進(jìn)行158°C X 6小時(shí)的時(shí)效處理，得到鎂合金汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸罩蓋。申請(qǐng)人:聲明，本發(fā)明通過上述實(shí)施例來說明本發(fā)明的詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程， 但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程才能實(shí)施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對(duì)本發(fā)明的任何改進(jìn)， 對(duì)本發(fā)明產(chǎn)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(hù)范圍和公開范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種鎂合金汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸罩蓋的擠壓鑄造方法，其特征在于包括如下步驟1)配料鎂合金材料組分的重量百分比為6 8%A1，0. 17 0.4% Mn，0.45 0. 9% Ζη,Ο. 8 1. 2% RE, 1. 5 2. 5% Ti, Si < 0. 05%, Cu < 0. 025，Ni < 0. 001%, Fe < 0. 004%，其余為 Mg。2)熔煉將配制好的鎂合金材料在烘箱中預(yù)熱至170 190°C，同時(shí)將坩堝熔化爐升溫，在坩堝底部撒上一層覆蓋劑，將經(jīng)預(yù)熱的鎂合金材料加入熔化爐內(nèi)，繼續(xù)加熱升溫，待爐內(nèi)溫度上升到350°C時(shí)，開始通入保護(hù)氣體防止鎂合金燃燒，保護(hù)氣體流量為坩堝封閉容積的15 20% /min ；待鎂合金完全熔化后，繼續(xù)升溫到745 755°C，加入鎂合金液總量的0. 1 Iwt%變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)細(xì)化處理，處理時(shí)間5 lOmin，然后升溫至760 765°C， 加入占鎂合金液總量的1. 5 2. 5wt%的精煉劑進(jìn)行精煉處理，精煉時(shí)間為5 lOmin，精煉完成后，去除渣，合金液表面不再撒任何覆蓋劑或精煉劑，完全由保護(hù)氣體覆蓋，合金液靜置并降溫至澆注溫度685 695°C等待澆注；3)準(zhǔn)備模具將模具固定在擠壓鑄造機(jī)上，模具采用油路加熱方式，首先預(yù)熱至220 2400C，然后在模具型腔內(nèi)均勻噴上一層保溫涂料和脫模劑，涂層厚度為15 18微米，繼續(xù)烘烤模具，使涂料粘附牢固，并使模具預(yù)熱溫度提高至380 400°C ；4)擠壓鑄造采用定量澆注泵從熔化爐向擠壓鑄造機(jī)加料室輸送合金液，擠壓鑄造機(jī)沖頭向模具型腔平穩(wěn)推進(jìn)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)為擠壓壓力為40 50MPa，保壓時(shí)間14 18s，沖頭擠壓速度150 180mm/s，完成鎂合金汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸罩蓋的鑄造過程，獲得鑄件毛坯；5)熱處理將擠壓鑄造成型的毛坯進(jìn)行熱處理，把毛坯置于熱處理爐中，隨爐加溫2小時(shí)至430 435°C，保溫6 8小時(shí)出爐空冷；再進(jìn)行155 160°C X 6小時(shí)的時(shí)效處理，得到鎂合金汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸罩蓋。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的保護(hù)氣體可以采用含有0.1 Ivol. %的阻燃抑制劑的混合干燥空氣，所述阻燃抑制劑為惰性氣體SF6或含氟制冷劑R152a、R32、或者 R134a0
3.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述變質(zhì)劑可以為Α1-4 -5Β或Α1-5 -1Β，以中間合金形式加入，也可以采用無水MgC03或無水C2C16等試劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鎂合金汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸罩蓋的擠壓鑄造方法，該方法包括配料、熔煉、準(zhǔn)備模具、擠壓鑄造、熱處理五個(gè)步驟。本發(fā)明采用擠壓鑄造工藝，通過優(yōu)化鎂合金成分設(shè)計(jì)，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發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸罩蓋具有更高的抗拉強(qiáng)度，更高的屈服強(qiáng)度和硬度。該方法能提高毛坯精度，減少加工余量，實(shí)現(xiàn)資源和能源的低消耗，促使經(jīng)濟(jì)效益的提高。
文檔編號(hào)C22C1/06GK102366827SQ201110306260
公開日2012年3月7日 申請(qǐng)日期2011年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月10日
發(fā)明者陳偉軍 申請(qǐng)人:陳偉軍