用于变速器离合器壳体的铸造铝合金制造技术

一种适用于铸造变速器离合器壳体的铝合金，该铝合金包括：约12至约16重量％的硅；约0.0至约6.0重量％的铜；约0.2至约0.5重量％的镁；约0.1至约0.5重量％的铬；各约0至约1.0重量％的铁、锰和锌；各低于0.1重量％的锶和磷；以及约0.0至约0.25重量％的其它微量元素。还公开了一种高压压铸制品，诸如变速器离合器壳体。

【技术实现步骤摘要】
用于变速器离合器壳体的铸造铝合金
本公开总体上涉及铝合金，并且更具体地涉及具有改进的铸造质量和机械性能的铸造铝合金以及由其制成的铸造制品，诸如由永久铸模和高压压铸(HPDC)制成的离合器壳体。
技术介绍
铸造铝合金在汽车工业中已经越来越多地被用于在诸如发动机机体和变速器部件之类的应用中替代Grob冷形成的或者辊模形成的铸铁或高强度低合金(HSLA)钢以减少质量。随着对燃油经济性的需求增加，轿车工业的制造商现在越来越需要生产具有非常薄的壁和诸如拉伸、延展性和屈服强度的高机械性能的组合的近终形铝部件。HPDC为生产许多这些部件提供了最经济的生产方法为了避免铸造部件中非常薄的壁位置中的不连续性和特别是未铸满，熔融合金被足够快地注入模腔中，使得在模腔的任何部分开始凝固之前整个腔充满。因此，注入是在高压下进行的，熔融金属在被压入模具时会受到湍流的影响，并且然后迅速地凝固。由于被熔融合金所替换的空气几乎没有时间逃离，因此空气中的一些被截留并且导致了多孔性。铸件还包含由有机模具壁润滑剂的气体蒸汽分解产物造成的气孔，并且多孔性也可能由凝固过程中的收缩造成。由HPDC工艺造成的多孔性的一个主要缺点是，由通常具有响应于老化-硬化的能力的铝制成的铝合金铸件不能人工老化，也就是说，它们不能以人工老化条件的高温特性来处理。在传统的高温固溶处理过程中，高压压铸件中含有气体的内部气孔或形成化合物的气体膨胀，导致铸件上形成表面气泡。这些气泡的存在不仅会影响铸件的外观，还会影响尺寸稳定性，并且在某些情况下，还会负面地影响HPDC部件的特定机械性能产生。显然，本领域中需要一种适用于HPDC的铝合金，而不损害诸如变速器壳体之类的铸造部件的机械性能。
技术实现思路
本公开提供铸造铝合金，其具有改进的铸造质量和机械性能以用于制造由其制成的制品，诸如由HPDC制成的变速器离合器壳体。该合金可以包含可铸性和强度增强元素中的至少一种，诸如硅、铜、镁、铬、锆、钒、钴、锶、钠、钡、钛、铁、锰和/或锌。合金的微结构可以包含具有至少一种合金元素的至少一种不溶性固化和/或沉淀颗粒。在一个示例性实施例(其可以与本文提供的其他示例和特征组合或分离)中，提供了适用于高压压铸的铝合金。铝合金可以包含：约12至约16重量％的硅、约0.0至约6.0重量％的铜、约0.2至约0.5重量％的镁和约0.1至约0.5重量％的铬；铝合金进一步包括各约0至约1.0重量％的铁、锰和锌；铝合金还包括各小于0.1重量％的锶和磷；并且铝合金还包括约0.0至约0.25重量％的其它微量元素，诸如但不限于钛、锆、钒和钴。可以提供附加的特征，包括但不限于铝合金进一步包括约74至约88重量％铝的铝合金。在又一示例性实施例(其可以与本文提供的其他示例和特征组合或分离)中，铝合金可基本上由以下组成：约13重量％的硅；约0.0至约6.0重量％的铜；约0.35重量％的镁；约0.1至约0.5重量％的铬；约0.4重量％的铁；约0.5重量％的锰；约0.2重量％的锌；各小于0.1重量％的锶和磷；和约0.0至约0.25重量％的其它微量元素，诸如但不限于钛、锆、钒和钴。可以提供附加的特征，包括但不限于铝合金进一步包括约85重量％的铝的余量。在又一示例性实施例(其可以与本文提供的其他示例和特征组合或分离)中，铝合金可以包括在约550℃处的固相线边界。铝合金可以包括185MPa的铸态屈服强度。铝合金还可包括310MPa的铸态极限屈服强度。铝合金还可以包括室温下2.8％的铸态伸长率。铝合金的其它特征可包括251MPa的T5屈服强度；340MPa的T5极限拉伸强度为；1.9％的T5伸长率。在又一个示例(其可以与本文提供的其他示例和特征组合或分离)中，铝合金可基本上由以下组成：约13.0至约14.0重量％的硅；约0.0至约2.0重量％的铜；约0.3至约0.4重量％的镁；约0.2至约0.3重量％的铬；约0.3至约0.5重量％的锰；各小于0.5重量％的铁和锌；各小于0.05重量％的锶和磷；约0.0至约0.15重量％的其它微量元素，诸如但不限于钛、锆、钒和钴；并且剩余余量为约83至约86重量％的铝。并且诸如铝合金的另一附加特征包括在大约500℃处的固相线边界。提供一种铸造制品，诸如变速器离合器壳体，并且本文公开了铝合金的任何一种形式的铸造。附图说明附图被提供为仅用于说明目的，并不旨在限制本公开或其所附权利要求。图1是根据示例性实施例的方面的变速器离合器壳体铸件的俯视图；图2是根据示例性实施例的方面的变速器离合器壳体铸件的仰视图；图3是示出根据示例性实施例的各方面的HPDC铝合金的计算相图，其示出了铜(Cu)含量的函数的相变；图4是示出根据示例性实施例的各方面的HPDC铝合金的计算相图，其示出了硅(Si)含量的函数的相变；和图5是示出根据示例性实施例的各方面的HPDC铝合金的计算相图，其示出了镁(Mg)含量的函数的相变。具体实施方式本专利技术提供了具有改进的变速器离合器壳体机械性能的铸造铝合金。在图1中，离合器壳体10具有大致杯形开放式碗状配置，其具有端壁(也称为活塞停止面)12、内轴向轮毂14和外壁16。外壁16包括限定内径的内表面18和限定外径的外表面20。根据离合器壳体10的操作特性，一系列纵向花键22形成在外壁16的内表面18中。花键22可以以不同的间隔、长度和深度形成用于以预定方式操作。在图2中，一系列浅的金属保护袋30形成在端壁12的外背面32中。花键22和金属保护袋30可以以不同的间隔、长度和深度形成用于以预定方式操作。花键22承受冲击和扭转载荷，并且需要，特别是在非常高的速度(＞12000rpm)下，高强度和耐磨性。与其他铝合金相比，这些新合金表现出较低的多孔性率倾向、较好的可铸性和较高的机械性能(见表1)。这些合金还可以表现出改进的延展性和高断裂韧性，以及高强度和耐磨性。结果，可以减小铝铸件的废品率和制造成本。并且由于消除了裂纹并且在制造过程中不需要裂纹检测，因此可以减少了保修成本。这种新合金可以应用于永久铸模和HPDC工艺两者。表1：新合金和380/390的机械性能新合金：Al-13％Si-0.35％Mg-0.4％Fe-0.5％Mn-0.2％Zn该合金可以包含可铸性和强度增强元素中的至少一种，诸如硅、铜、镁、锰、铁、锌和镍。合金的微结构包含具有至少一种合金元素的一种或多种不溶性固化和/或沉淀颗粒。与用于变速器离合器壳体或其它制品的其它可商购合金相比，表2中列出了新合金成分范围的两个示例(在这些示例中称为版本1和版本2)。表2：两个版本的新型合金和商用合金A380、390、A390和B390的化学成分虽然众所周知铜会增加铝合金的强度和硬度，但从负面来看，铜通常会减小铝的耐腐蚀性；并且在某些合金和温度下，铜增加了应力腐蚀敏感性。铜也增加了合金的凝固范围并降低了进料能力，导致高潜在性的收缩多孔性。另外，铜昂贵且重。HPDC零件已知的铝合金铸件一般限于回火T5处理老化(天然或人工)。老化通过促进铝合金成分的硬化溶质沉淀来强化铸件。人工老化是将铸件加热到中间温度(例如160-240℃)，并且然后将铸件保持一段时间以通过沉淀实现硬化或强化。考虑到沉淀硬化是一个动力学过程，铸件中残留溶质元素的含量(过饱和)在铸件的老化反应中起本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于铸造变速器离合器壳体的铝合金，所述铝合金包括：约12至约16重量％的硅；约0.0至约6.0重量％的铜；约0.2至约0.5重量％的镁；约0.1至约0.5重量％的铬；各约0至约1.0重量％的铁、锰和锌；各低于0.1重量％的锶和磷；和约0.0至约0.25重量％的其它微量元素。

【技术特征摘要】
2017.12.18 US 15/8448601.一种适用于铸造变速器离合器壳体的铝合金，所述铝合金包括：约12至约16重量％的硅；约0.0至约6.0重量％的铜；约0.2至约0.5重量％的镁；约0.1至约0.5重量％的铬；各约0至约1.0重量％的铁、锰和锌；各低于0.1重量％的锶和磷；和约0.0至约0.25重量％的其它微量元素。2.如权利要求1所述的铝合金，进一步包含约74至约88重量％的铝。3.如权利要求2所述的铝合金，包括：约13重量％的硅；约0.0至约6.0重量％的铜；约0.35重量％的镁；约0.1至约0.5重量％的铬；各约0.4重量％的铁；各约0.5重量％的锰；约0.2重量％的锌...

【专利技术属性】
技术研发人员：Q·王，W·杨，Y·张，J·J·迈克法兰，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US