專利名稱：一種鎂合金汽車發動機氣缸罩蓋的擠壓鑄造方法
技術領域：
本發明涉及鑄造領域，特別涉及擠壓鑄造領域。
背景技術：
為了節能降耗、減少廢氣排放、提高駕乘舒適度和車輛力學性能，現在汽車正在向輕量化方向發展。從結構材料的角度出發，實現車輛輕量化的主要手段是采用具有高比性能的輕質材料代替傳統材料。鎂合金是最輕的金屬結構材料，具有價格低、高比性能(比強度和比剛度)、突出的阻尼減振性能等特點。將鎂合金用于汽車結構，能降低車輛自重及燃油消耗，降低車輛的振動和噪聲，提高車輛的加減速動力學特性，既能達到節能環保的目的，又能較顯著改善車輛的駕乘舒適度。現在鎂合金在汽車上的應用，主要是采用鑄造或壓鑄生產的一些在較低工作溫度下運行的殼體型零件，如手動變速器殼和蓋、離合器殼等和車內部件，如方向盤系統、儀表面板等中低強度力學性能要求零件。汽車發動機氣缸罩蓋目前多數采用鋁合金壓力鑄造方法生產，少數采用鋁合金砂型鑄造、重力鑄造和低壓鑄造生產，采用這些傳統的工藝制造出的汽車發動機氣缸罩蓋在外觀呈現冷隔、凹陷、裂紋等不同程度的缺陷，而在內部往往會出現氣孔、縮孔、針孔等致命的缺陷，從而嚴重影響了產品的性能，阻礙了汽車輕量化、環保化的發展。對于目前商用的鑄造鎂合金，如果采用傳統的重力或壓力鑄造的生產工藝，其力學性能還難以穩定地達到同類鋁合金產品的水平。

發明內容
針對現有技術的不足，本發明的目的之一在于提供一種鎂合金汽車發動機氣缸罩蓋的擠壓鑄造方法，通過調整鎂合金成分并控制擠壓鑄造工藝參數，使得鎂合金汽車發動機氣缸罩蓋則完全可以達到同類鋁合金鑄件的水平。為實現這一目的，本發明采用的技術方案為一種鎂合金汽車發動機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熱至170 190°C，同時將坩堝熔化爐升溫，在坩堝底部撒上一層覆蓋劑，將經預熱的鎂合金材料加入熔化爐內，繼續加熱升溫， 待爐內溫度上升到350°C時，開始通入保護氣體防止鎂合金燃燒，保護氣體流量為坩堝封閉容積的15 20% /min。待鎂合金完全熔化后，繼續升溫到745 755°C，加入鎂合金液總量的0. 1 Iwt%變質劑進行變質細化處理，處理時間5 lOmin，然后升溫至760 765°C， 加入占鎂合金液總量的1. 5 2. 5wt%的精煉劑進行精煉處理，精煉時間為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)準備模具將模具固定在擠壓鑄造機上，模具采用油路加熱方式，首先預熱至 220 240°C，然后在模具型腔內均勻噴上一層保溫涂料和脫模劑，涂層厚度為15 18微米，繼續烘烤模具，使涂料粘附牢固，并使模具預熱溫度提高至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加料室輸送合金液，擠壓鑄造機沖頭向模具型腔平穩推進合金液、快速增壓凝固結晶，調節擠壓鑄造工藝參數為擠壓壓力為40 50MPa，保壓時間14 18s，沖頭擠壓速度150 180mm/s，完成鎂合金汽車發動機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行熱處理，把毛坯置于熱處理爐中，隨爐加溫2小時至430 435°C，保溫6 8小時出爐空冷；再進行155 160°C X6小時的時效處理，得到鎂合金汽車發動機氣缸罩蓋。本發明所述的保護氣體可以采用含有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。本發明所述變質劑可以為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。本發明方法具有如下有益效果1.本發明用擠壓鑄造工藝制造而成的鎂合金汽車發動機氣缸罩蓋，能提高毛坯精度，減少加工余量，實現資源和能源的低消耗，促使經濟效益的提高。2.與現有技術相比，本發明通過優化鎂合金成分設計，使其更適于擠壓鑄造生產工藝，使得所制備的鎂合金汽車發動機氣缸罩蓋綜合性能好3.在大量實驗的基礎上，優化了熔煉和擠壓鑄造的工藝參數，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.優化了熱處理制度，通過熱處理后，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明的優勢。
具體實施例方式實施例一一種鎂合金汽車發動機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熱至170°C，同時將坩堝熔化爐升溫， 在坩堝底部撒上一層覆蓋劑，將經預熱的鎂合金材料加入熔化爐內，繼續加熱升溫，待爐內溫度上升到350°C時，開始通入含有1vol. % SF6的混合干燥空氣，保護氣體流量為坩堝封閉容積的15% /min。待鎂合金完全熔化后，繼續升溫到755°C，加入鎂合金液總量的 0. lwt%&Al-4Ti-5B變質劑進行變質細化處理，處理時間lOmin，然后升溫至760°C，加入占鎂合金液總量的2. 5wt%的精煉劑進行精煉處理，精煉時間為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)準備模具將模具固定在擠壓鑄造機上，模具采用油路加熱方式，首先預熱至 220°C，然后在模具型腔內均勻噴上一層保溫涂料和脫模劑，涂層厚度為18微米，繼續烘烤模具，使涂料粘附牢固，并使模具預熱溫度提高至380°C。4)擠壓鑄造采用定量澆注泵從熔化爐向擠壓鑄造機加料室輸送合金液，擠壓鑄造機沖頭向模具型腔平穩推進合金液、快速增壓凝固結晶，調節擠壓鑄造工藝參數為擠壓壓力為40MPa，保壓時間18s，沖頭擠壓速度150mm/s，完成鎂合金汽車發動機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行熱處理，把毛坯置于熱處理爐中，隨爐加溫2小時至430°C，保溫8小時出爐空冷；再進行155°C X 6小時的時效處理，得到鎂合金汽車發動機氣缸罩蓋。實施例二一種鎂合金汽車發動機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熱至190°C，同時將坩堝熔化爐升溫， 在坩堝底部撒上一層覆蓋劑，將經預熱的鎂合金材料加入熔化爐內，繼續加熱升溫，待爐內溫度上升到350°C時，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，保護氣體防止鎂合金燃燒，保護氣體流量為坩堝封閉容積的20% /min。待鎂合金完全熔化后，繼續升溫到745°C，加入鎂合金液總量的的Α1-5 -1Β變質劑進行變質細化處理，處理時間5min，然后升溫至765°C，加入占鎂合金液總量的1. 5wt%的精煉劑進行精煉處理，精煉時間為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)準備模具將模具固定在擠壓鑄造機上，模具采用油路加熱方式，首先預熱至 240°C，然后在模具型腔內均勻噴上一層保溫涂料和脫模劑，涂層厚度為15微米，繼續烘烤模具，使涂料粘附牢固，并使模具預熱溫度提高至400°C。4)擠壓鑄造采用定量澆注泵從熔化爐向擠壓鑄造機加料室輸送合金液，擠壓鑄造機沖頭向模具型腔平穩推進合金液、快速增壓凝固結晶，調節擠壓鑄造工藝參數為擠壓壓力為50MPa，保壓時間14s，沖頭擠壓速度180mm/s，完成鎂合金汽車發動機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行熱處理，把毛坯置于熱處理爐中，隨爐加溫2小時至435°C，保溫6小時出爐空冷；再進行160°C X 6小時的時效處理，得到鎂合金汽車發動機氣缸罩蓋。實施例三一種鎂合金汽車發動機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熱至180°C，同時將坩堝熔化爐升溫， 在坩堝底部撒上一層覆蓋劑，將經預熱的鎂合金材料加入熔化爐內，繼續加熱升溫，待爐內溫度上升到350°C時，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，繼續升溫到750°C，加入鎂合金液總量的0. 5wt%的Α1-4 -5Β變質劑進行變質細化處理，處理時間 8min,然后升溫至762°C，加入占鎂合金液總量的2. Owt %的精煉劑進行精煉處理，精煉時間為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)準備模具將模具固定在擠壓鑄造機上，模具采用油路加熱方式，首先預熱至 230°C，然后在模具型腔內均勻噴上一層保溫涂料和脫模劑，涂層厚度為16微米，繼續烘烤模具，使涂料粘附牢固，并使模具預熱溫度提高至390°C。4)擠壓鑄造采用定量澆注泵從熔化爐向擠壓鑄造機加料室輸送合金液，擠壓鑄造機沖頭向模具型腔平穩推進合金液、快速增壓凝固結晶，調節擠壓鑄造工藝參數為擠壓壓力為45MPa，保壓時間16s，沖頭擠壓速度165mm/s，完成鎂合金汽車發動機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行熱處理，把毛坯置于熱處理爐中，隨爐加溫2小時至432°C，保溫7小時出爐空冷；再進行158°C X 6小時的時效處理，得到鎂合金汽車發動機氣缸罩蓋。申請人:聲明，本發明通過上述實施例來說明本發明的詳細工藝設備和工藝流程， 但本發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，對本發明的任何改進， 對本發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，均落在本發明的保護范圍和公開范圍之內。
權利要求
1.一種鎂合金汽車發動機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熱至170 190°C，同時將坩堝熔化爐升溫，在坩堝底部撒上一層覆蓋劑，將經預熱的鎂合金材料加入熔化爐內，繼續加熱升溫，待爐內溫度上升到350°C時，開始通入保護氣體防止鎂合金燃燒，保護氣體流量為坩堝封閉容積的15 20% /min ；待鎂合金完全熔化后，繼續升溫到745 755°C，加入鎂合金液總量的0. 1 Iwt%變質劑進行變質細化處理，處理時間5 lOmin，然后升溫至760 765°C， 加入占鎂合金液總量的1. 5 2. 5wt%的精煉劑進行精煉處理，精煉時間為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)準備模具將模具固定在擠壓鑄造機上，模具采用油路加熱方式，首先預熱至220 2400C，然后在模具型腔內均勻噴上一層保溫涂料和脫模劑，涂層厚度為15 18微米，繼續烘烤模具，使涂料粘附牢固，并使模具預熱溫度提高至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加料室輸送合金液，擠壓鑄造機沖頭向模具型腔平穩推進合金液、快速增壓凝固結晶，調節擠壓鑄造工藝參數為擠壓壓力為40 50MPa，保壓時間14 18s，沖頭擠壓速度150 180mm/s，完成鎂合金汽車發動機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行熱處理，把毛坯置于熱處理爐中，隨爐加溫2小時至430 435°C，保溫6 8小時出爐空冷；再進行155 160°C X 6小時的時效處理，得到鎂合金汽車發動機氣缸罩蓋。
2.權利要求1所述的方法，其中所述的保護氣體可以采用含有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.權利要求1所述的方法，其中所述變質劑可以為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
本發明公開了一種鎂合金汽車發動機氣缸罩蓋的擠壓鑄造方法，該方法包括配料、熔煉、準備模具、擠壓鑄造、熱處理五個步驟。本發明采用擠壓鑄造工藝，通過優化鎂合金成分設計，優化熔煉和擠壓鑄造的工藝參數以及熱處理制度，使得制造而成的汽車發動機氣缸罩蓋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，實現資源和能源的低消耗，促使經濟效益的提高。
文檔編號C22C1/06GK102366827SQ201110306260
公開日2012年3月7日 申請日期2011年10月10日 優先權日2011年10月10日
發明者陳偉軍 申請人:陳偉軍