一种可免热处理的铝合金铸造件压力铸造制备方法与流程

1.本发明涉及铝合金铸造技术领域，具体涉及一种可免热处理的铝合金铸造件压力铸造制备方法。


背景技术：

2.在国家关于汽车发展的整体规划中，更加强度轻量化是节能新能源汽车的核心技术之一，以不减少汽车质量前提下通过减少汽车体重可以有效降低能源消耗。目前传统汽车上的结构件一般为钢制件冲压/焊接或者使用紧固件连接而形成的，重量大、连接点多，需要多道工序才能获得复杂的车身结构。而若能够采用轻质铝合金，这些问题都将迎刃而解。铝合金以其轻质、耐磨、强度高、抗冲击性好、易着色和回收等诸多优点而著称，成为汽车轻质材料的首选。
3.现有汽车结构件采用的铝合金基本采用alsi10mnmg铝合金，这种铝合金需经过t6或t7热处理后才能获得优异的力学性能，才满足汽车结构件的使用要求。众所周知，汽车结构件普遍是复杂壁薄皮的铸件，热处理时，易出现变形，表面产生气泡，同时热处理设备普遍占地面积大，价格高。这都也是约束铝合金结构件规模化的生产原因。针对这种情况，极需开发一种适用在汽车结构件上免热处理铸造铝合金，以满足汽车轻量化的发展需求是人们长期以来研发的重点内容之一。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明的目的提供一种可免热处理的铝合金铸造件压力铸造制备方法，其能够解决铝合金免热处理的问题。
5.实现本发明的目的的技术方案为：一种可免热处理的铝合金铸造件压力铸造制备方法，包括以下步骤：
6.步骤1：根据预设组成成分，将纯铝锭进行加热，直至纯铝锭完全熔化后，依次加入预设组成成分除铝元素之外的其他组分，得到铝合金液；
7.步骤2：对铝合金液扒渣和除气，得到有效铝合金液；
8.步骤3：将有效铝合金液转入浇包内，并添加精炼剂进行搅拌，待精炼剂和有效铝合金液充分反应后，将浇包内处理过后的有效铝合金液转入保温炉内保温，得到合格铝合金液；
9.步骤5：将合格铝合金液送入压铸机进行高真空压力铸造，得到成型的铸件，得到的铝合金铸造件具有所述预设组成成分和质量百分比组成，
10.所述预设组成成分和质量百分比组成如下：
11.si6
‑
10％，mg0.1
‑
0.8％，mn0.2
‑
0.6％，fe0.01
‑
0.15％，zn0.01
‑
0.1％，y0.01
‑
0.2％，nb0.005
‑
0.06％，其余为铝。
12.进一步地，将纯铝锭加入坩埚电阻炉内进行加热。
13.进一步地，加热温度为720
‑
750摄氏度。
14.进一步地，高真空压力铸造的工艺参数如下：
15.模具型腔真空度为85mbar，铸造压力为80
±
5mpa，压射速度为5
±
0.5m/s，模具温度为180
±
10℃，铝合金液温度为690
±
10℃。
16.进一步地，在所述步骤2之后、步骤3之前，还包括以下步骤：
17.检测有效铝合金液成分是否达到使用标准，若是，则转入步骤3，若否，则加入额外质量百分比的元素，以调整该元素在有效铝合金液中的质量百分比。
18.本发明的有益效果为：本发明的铝合金铸造件具有很好的力学性能指标，能够满足汽车车身结构使用要求，且如果通过固溶强化可进一步提高力学性能，包括抗拉强度、屈服强度、延伸率均会进一步提高，能够使用汽车其他有更高要求的零部件上。本发明制得的铝合金铸件无需做t6/t7热处理，减少壁薄结构件变形，表面气泡等缺陷出现，节省热处理设备的固定资产投资支出，节省生产成本。
具体实施方式
19.下面，下面结合具体实施方案，对本发明做进一步描述。
20.本实施例的铝合金铸造件按以下质量百分比组成：
21.si(硅)6
‑
10％，mg(镁)0.1
‑
0.8％，mn(锰)0.2
‑
0.6％，fe(铁)0.01
‑
0.15％，zn(锌)0.01
‑
0.1％，y(钇)0.01
‑
0.2％，nb(铌)0.005
‑
0.06％，其余为铝。
22.并按下步骤进行制备得到所述铝合金铸造件：
23.步骤1：按上述质量百分比，将工业用的纯铝锭加入坩埚电阻炉内进行加热，加热到720
‑
750摄氏度，直至纯铝锭完全熔化后，依次加入预设组成成分除铝元素之外的其他组分，也即是加入上述质量百分比组成中除铝元素之外的其他元素组分，得到铝合金液。
24.步骤2：在坩埚电阻炉进行扒渣，以过滤掉渣体，以及对铝合金液进行除气，得到有效铝合金液。
25.步骤3：检测有效铝合金液成分是否达到使用标准，若是，则转入步骤4，若否，意味着铝合金液中某个原始的质量百分比达不到上述预设的质量百分比，需要加入额外质量百分比的元素，以调整该元素在有效铝合金液中的质量百分比，使得该元素质量百分比满足使用标准，也即达到预设的质量百分比。其中，使用标准是根据人工判断是否符合铝合金液使用要求的标准，该标准可预设，例如根据企业自行制订的《铝合金液化学成分要求》文件中的标准。
26.步骤4：将有效铝合金液转入浇包内，并添加精炼剂进行快速搅拌，待精炼剂和有效铝合金液充分反应后，再添加一定量的除渣剂进行扒渣，然后将浇包内处理过后的有效铝合金液转入保温炉内保温，得到合格铝合金液。
27.步骤5：根据铸件所需要的量，浇入适量的合格铝合金液至压铸机的压室内进行高真空压力铸造，得到成型的铸件，也即得到所述免热处理的铝合金铸造件，得到的铝合金铸造件具有所述质量百分比组成。
28.其中，高真空压力铸造的工艺参数如下：
29.模具型腔真空度为85mbar，铸造压力为80
±
5mpa，压射速度为5
±
0.5m/s(米/秒)，模具温度为180
±
10℃，铝合金液温度为690
±
10℃。
30.通过以上质量百分比组成制得的铝合金铸造件具有良好的力学性能，抗拉强度≥
250mpa，屈服强度≥120mpa，延伸率≥10％。将该铝合金铸造件应用在汽车上，作为汽车结构件，可以直接应用，无需再经过像传统汽车结构件的t6或t7热处理，达到免热处理目的。
31.实验：
32.例1
33.利用试棒模具和工艺生产不同硅含量的圆棒，其中，圆棒中间部分直径6.4mm(毫米)，两端直径10mm，总长度170mm。工艺条件如下：铸造压力为80
±
5mpa，压射速度为4.5
±
0.5m/s(米/秒)，模具温度为180
±
10℃，铝合金液温度为680
±
10℃。根据该工艺条件制得的圆棒的抗拉强度、屈服强度和延伸率如表1所示：
[0034][0035]
表1
[0036]
从表1可知，随着si含量的增加，圆棒的抗拉强度、屈服强度逐步提高，但廷伸率逐渐降低。通过测试由上述铸造铝合金制备的圆棒的力学性能，其抗拉强度≥250mpa，屈服强度≥120mpa，延伸率≥10％，具有高强度高韧性，满足汽车轻量化部件对力学能性的要求，可适用于汽车结构件等零件的制造和使用。
[0037]
例2
[0038]
与例1不同之处在于，改变镁含量，制得不同圆棒下的力学性能，如表2所示：
[0039][0040][0041]
表2
[0042]
从表2可知，随着mg含量的增加，圆棒的抗拉强度、屈服强度逐步提高，但廷伸率逐渐降低。通过测试由上述铸造铝合金制备的圆棒的力学性能，其抗拉强度≥250mpa，屈服强度≥120mpa，伸长率≥10％，具有高强度高韧性，满足汽车轻量化部件对力学能性的要求，可适用于汽车结构件等零件的制造和使用。更重要的是，相比于传统的铝合金铸造件，本实施例中，降低mg含量，使得铝合金材料中的mg2si强化相适当减少，制得的铝合金铸造件的抗拉强度、屈服强度和延伸率仍能够满足汽车结构件的力学性能指标。
[0043]
例3
[0044]
利用现有某汽车品牌车身结构件生成用的高真空模具和工艺生产本实施例的铝
合金铸造件，铝合金铸造件的取样厚度为3mm，工艺条件同例1一样，得到的力学性能数据如表3所示：
[0045][0046]
表3
[0047]
由表3可知，其是对同一种材料进行测试得到的测试结果，上述铝合金制备的车身结构件的力学性能，其抗拉强度≥250mpa，屈服强度≥120mpa，伸长率≥10％，具有高强度高韧性，满足车身结构件对力学能性的标准。
[0048]
本实施例提供的铝合金铸造件具有很好的力学性能指标，能够满足汽车车身结构使用要求，且如果通过固溶强化可进一步提高力学性能，包括抗拉强度、屈服强度、延伸率均会进一步提高，能够使用汽车其他有更高要求的零部件上。本发明制得的铝合金铸件无需做t6/t7热处理，减少壁薄结构件变形，表面气泡等缺陷出现，节省热处理设备的固定资产投资支出，节省生产成本。
[0049]
本说明书所公开的实施例只是对本发明单方面特征的一个例证，本发明的保护范围不限于此实施例，其他任何功能等效的实施例均落入本发明的保护范围内。对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。