汽车用铝合金零部件近终形铸造生产方法技术

本发明专利技术提供一种汽车用铝合金零部件近终形铸造生产方法，采用与锻造产品形状尺寸相一致的半连续铸造结晶器，通过半连续铸造方式制备出近终形铸锭，铸锭横截面面积与锻造产品的横截面面积比为1.35:1～1.05:1，铸锭切片后经一次或两次模锻直接成型，获得铝合金锻造产品。本发明专利技术方法制备的锭坯外形与最终锻造产品接近，减少了预锻制坯环节，提高了合金材料的综合利用率，同时在锻造过程中不产生粗大再结晶，提高了产品的综合性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，属于铝合金材料制备

技术介绍
近年来，汽车在豪华、舒适、高性能及安全可靠性要求不断提高的前提下，其重量有不断增加的趋势。为缓解汽车发展对能源消耗和自然环境带来的压力，汽车生产厂商不得不将降低燃料消耗和限制汽车尾气的排放列为汽车发展的重要目标之一，而车身轻量化则是实现这一目标的有效途径。研究表明，若汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高 69Γ8% ；汽车整车质量每减少100公斤，百公里油耗可降低0. 3^0. 6升。相对其他金属而言， 铝合金由于具有性能好、质轻、耐磨、耐腐蚀等一系列优点而成为汽车轻量化的首选材料。目前，中国已成为世界最大的汽车生产及销售国家，但是铝合金在汽车上使用量只占轻型汽车用材料的11.5%，还不及北美使用量的一半(23. 5%)，与欧盟国家的使用量 ( . 4%)相差更远。据统计，目前自主品牌轿车的质量比发达国家同类轿车平均重8% 10%。因此，为进一步降低整车质量，保持汽车工业的长足发展，提高铝合金材料的使用量是发展关键。对于整车设计来说，如果将汽车底盘弹簧以下零件的重量折算成弹簧上零件的重量，则能够得到15倍的减重效果。因此，底盘系统减重对于汽车整体减重而言具有更加重要的意义。悬挂控制臂是汽车底盘系统的重要零部件，早期采用铁质锻件或冲压钢板焊接而成。近年来，随着汽车减重和节能要求的日益迫切，大量中高端轿车已逐步采用结构简单、重量轻便的铝合金控制臂来代替传统钢件，在获得汽车舒适性的同时显著降低了燃油消耗。预计在不久的将来，随着汽车轻量化进程的发展，铝合金控制臂在汽车底盘系统上的使用将更加普遍。当前，限制铝合金控制臂在汽车广泛应用的瓶颈主要是其成本过高。铝合金控制臂的生产环节主要包括圆形锭坯铸造、挤压、剪切、弯曲、扩展、锻造以及热处理等，共七道，生产流程多，同时各流程工艺必须严格控制，否则会严重影响产品质量。与钢制控制臂相比，除去原材料成本差异外，铝制控制臂加工工序多、原材料利用率低也是限制成本降低的关键。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种，旨在简化锻造工艺过程，减少锻造飞边量，提高材料利用率；同时，经直接锻造变形，降低材料内部储能，能够控制锻造阶段铝合金极易产生的粗大再结晶现象，显著提高锻造产品的综合性能。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现，特点是采用与锻造产品形状尺寸相一致的半连续铸造结晶器，通过半连续铸造方式制备出近终形铸锭，铸锭横截面面积与锻造产品的横截面面积比为1. 35:1 1. 05:1，铸锭切片后经一次或两次模锻直接成型，获得铝合金锻造产品。进一步地，上述的，所述半连续铸造开始前，将引锭杆深入近终形半连续铸造结晶器内腔，铸造开始前向半连续铸造结晶器内通入冷却水，将到达铸造温度的铝合金熔体缓慢流入半连续铸造结晶器内，当液面高度距半连续铸造结晶器上沿IOmm后引锭杆以80 mm/min的速度下降，铸造过程开始；在结晶器内壁的一次冷却作用下，熔体金属沿半连续铸造结晶器内腔凝固成一薄层凝固壳并发生收缩，随着引锭杆的持续下降，与半连续铸造结晶器内腔形状相同的近终形铸锭被拉出半连续铸造结晶器，受到依照铸锭外形优化的冷却水的激冷作用，整个铸锭逐渐凝固成型；近终形铸锭在C保温几进行均勻化处理，处理后将铸锭切割成薄片，在 420° (Γ440。C范围内进行模锻加工，然后时效处理。更进一步地，上述的，所述时效处理的温度为180° C，时间为8小时。本专利技术技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在本专利技术铸造方法依照锻造产品几何尺寸设计近终形锭坯，利用半连续铸造的方式制备锭坯，半连续铸坯横截面外形依照锻件产品的最终外形进行设计，近终形锭坯经切片后直接锻造成型，减少了采用其他变形方式制备预锻坯料的过程，简化了锻造工艺，提高了原材料利用率。同时，本专利技术方法材料在锻造前不需要经过加工变形，降低了材料内部的变形储能，抑制了锻造过程中合金产生粗大再结晶器的倾向，提高了锻造产品的综合性能。具体实施例方式本专利技术，采用与锻造产品形状尺寸相一致的半连续铸造结晶器，即根据锻造产品尺寸要求设计提供半连续铸造结晶器，通过半连续铸造方式制备出外形尺寸与锻造产品形状接近相同的铸锭，每种规格的近终形铸坯只针对截面外形尺寸与之接近的锻造产品，铸锭横截面面积与锻造产品的横截面面积比为 1. 35 1 1. 05 1，铸锭切片后经一次或两次模锻直接成型，减少了采用其他变形方式进行预锻制坯环节，简化了生产工艺，获得铝合金锻造产品。在锻造成型阶段，铝合金材料的综合利用率，即切除毛边后锻件质量占锻造坯料总质量的百分比范围为509Γ90%。在锻造过程中，材料不产生粗大再结晶。依照预锻坯料的几何尺寸以及锻造产品形状要求设计近终形铸锭截面形状，使半连续铸坯横截面外形与锻件产品外形保持一致。同时，为有效保证材料利用率，每种规格的铸坯只针对外形与之接近的特定锻造产品。采用工艺条件易于控制的半连续铸造方式制备近终形锭坯。在铸造生产中，半连续铸造结晶器是关键的锭坯成型工具，半连续铸造结晶器本体采用导热能力强、抗热冲击性佳的铝合金或铜合金加工而成，半连续铸造结晶器内设冷却水腔，冷却水在水腔内循环后以一定的倾角通过水孔或水帘连续冲击铸锭表面形成激冷层，并沿铸锭表面下滑。整个近终形锭坯在结晶器内壁的一次冷却和循环冷却水的二次冷却作用下逐渐凝固成型。为保证铸锭表面质量满足要求，半连续铸造结晶器内部设置润滑油腔，铸造开始后对铸锭表面实施连续在线润滑。和传统矩形锭坯或圆形锭坯相比，近终形铸锭不再具有圆周对称和中心对称性，铸锭的不同位置其凝固收缩量也不再一致。因此，为保证铸锭顺利成型以及凝固后铸锭外形尺寸精度满足设计要求，依照铸锭外形和凝固收缩原理，对半连续铸造结晶器相应位置的冷却强度需要按照要求进行优化，以满足近终形锭坯顺利成型以及铸造完成后锭坯尺寸的精度需要。铸造完成后，铸锭经切片和均勻化处理后制成锻造坯料，经模锻方式直接加工成型。在锻造环节材料的综合利用率，即切除毛边后锻件质量占锻造坯料总质量的百分比为509Γ90%。与传统铸造圆锭或扁锭加锻造成型的生产方式相比，采用本专利技术方法后，在锻造成型阶段，铝合金材料的综合利用率提高了 2 3倍。以6061铝合金锻造产品为例，对本专利技术实施方式做进一步描述1)合金熔炼与处理将工业纯铝锭、纯镁锭、铝硅合金锭、铝铜合金锭和铝锰合金锭放入感应炉内熔炼，待合金熔化后采用无钠精炼剂和打渣剂对金属进行精炼和打渣处理，扒渣后向熔体内通入高纯氩气进行除气处理，静置至铸造温度72(Γ740° C。2)近终形铸造在半连续铸造开始前，将引锭杆深入近终形半连续铸造结晶器内腔，铸造开始前向半连续铸造结晶器内通入2m3/h的冷却水，将到达铸造温度的铝合金熔体缓慢流入结晶器内，当液面高度距结晶器上沿IOmm后引锭杆以80 mm/min的速度下降，铸造过程开始。在半连续铸造结晶器内壁的一次冷却作用下，熔体金属沿半连续铸造结晶器内腔凝固成一薄层凝固壳并发生收缩，随着引锭杆的持续下降，与半连续铸造结晶器内腔形状相似的近终形铸锭被拉出半连续铸造结晶器，受到依照铸锭外形优化的冷却水的激冷作用，整个铸锭逐渐凝固成型。3)锻造与热处理将近终形铸锭在MO° C保温进行均勻化处理，处本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．汽车用铝合金零部件近终形铸造生产方法，其特征在于：采用与锻造产品形状尺寸相一致的半连续铸造结晶器，通过半连续铸造方式制备出近终形铸锭，铸锭横截面面积与锻造产品的横截面面积比为１．３５：１～１．０５：１，铸锭切片后经一次或两次模锻直接成型，获得铝合金锻造产品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：长海博文，何振波，郭世杰，刘金炎，俆义，郝志刚，
申请(专利权)人：苏州有色金属研究院有限公司，东北轻合金有限责任公司，
类型：发明
国别省市：32