对压铸件调质的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于对压铸件调质的方法，其中，首先在具有至少一个固定和一个可动的半模(4，6)的铸模(2)中浇注压铸件(16)，然后，通过抽出可动的半模(6)打开铸模(2)，在可动的半模(6)中给压铸件(16)淬火，然后，将压铸件(16)从可动的半模(6)中起模，最后热时效处理压铸件(16)。为了提高强度而建议，紧接着铸模(2)打开的时刻或在铸模(2)打开期间，将喷射设备(8)的喷射工具(14)插入两个半模(4，6)之间，借助该喷射工具(14)将冷却剂施加到压铸件(16)上以便淬火。
【专利说明】对压铸件调质的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种对压铸件调质的方法，其中，首先在具有至少一个固定的和可动的半模的铸模中浇注压铸件，然后，通过抽出可动的半模打开这个铸模，然后在可动的半模中对压铸件淬火，然后，将压铸件从可动的半模中起模，最后热时效处理或冷时效处理压铸件。
【背景技术】
[0002]已知不同的用于调质或硬化铝铸合金的方法，这些方法根据期望的硬度、抗拉强度和应变来应用。在制造用于汽车工业的气缸曲轴箱时，在近些年来采用优选T5热处理对铝合金调质。在该方法中，由铸造热受控地冷却铸件，然后热时效处理铸件。但该方法通常尤其在厚壁的轴承座区中未以过程可靠的方式实现所需的值。尤其是由于铸模的打开和冷却之间的延时而产生温度损失，该温度损失导致平衡相的析出，也即导致铝混合晶体过饱和的减小、铸件强度水平的降低。作为备选已知，通过T6工艺实现调质。在此首先在热时效处理之前执行固溶退火过程，并且对铸件淬火。该均匀化退火发生在大致450°C至540°C温度下，因此需要较高的能耗来达到更高的强度。
[0003]因此在DE102007041445A1中建议一种冷却铸件的方法，其中，在浇道凝固之后并且在铸件凝固之后略微打开铸模，其中，该缝隙小于铸件的厚度，然后在该缝隙中喷入冷却齐U。由此，改善了周期。
[0004]但不利的是，喷入的冷却剂必须分散在铸件的表面上，因此在铸件上出现温度差。相应地，在缝隙的边缘区域内，在喷入位置上形成特别好的冷却。此外，由于莱顿弗罗斯特效应会产生较差的冷却效果。
【发明内容】
[0005]因此，本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于对压铸件调质的方法，采用该方法可以在保持尽可能相同的应变值的情况下在期望的范围内提高合金的硬度、屈服强度和抗拉强度，而不会提高能耗。
[0006]该技术问题通过一种具有权利要求1所述特征的方法解决。
[0007]通过在紧接着铸模打开的时刻或在铸模打开期间将喷射设备的喷射工具插入半模之间，借助喷射工具将冷却剂施加到压铸件上以便淬火，可以执行压铸件计量的冷却，该计量的冷却可以既在位置方面也在引入的冷却剂量的方面得以优化。因此可以实现最佳的微观结构质量。
[0008]在优选的方法中，喷射设备的喷射工具对准压铸件的厚壁区域。通过淬火效果可以在厚壁区域中实现具有较高强度和良好应变值的微观结构，因为没有消除铝混合晶体的过度饱和，并且溶解的元素还可供硬化过程使用。
[0009]在优选的方案中，喷射压力为至少8bar，优选25bar。在这些喷射压力下,冷却剂加速为，使得即使在仍然热的压铸件中也能可靠地破坏莱顿弗罗斯特效应。若雾化的冷却剂通过喷嘴喷出并且以相应较高的撞击速度撞击在铸件的仍然热的壁上，因此通过蒸发虽然形成蒸汽垫，但这不能使另外的射束根据莱顿弗罗斯特效应远离表面，因为射束由于其较高的动能击穿蒸汽垫。但因此冷却剂直接到达壁的表面上。由此造成非常好的冷却效果和铸模的模壁借助脱模剂最佳的加湿。特别短的淬火时间与冷却剂和铸件之间特别高的温度梯度一起导致对于后续硬化过程的高的强度潜能。
[0010]为了减小周期，在喷洒可动的半模中的压铸件的同时喷洒固定的半模，以便它们在一个方法步骤中一起冷却。
[0011 ] 喷射介质优选是冷却剂-空气混合物，其中，空气和冷却剂之间的比例可调节。因此可以实现最佳的的雾化，该雾化增强冷却效果。
[0012]在按本发明的方法的扩展方案中，在压铸件起模之前，将喷射设备的喷射工具从半模之间的空隙中抽出，并且在压铸件起模之后又插入空隙中以便冷却铸模。通过固定的半模的重新喷洒和可动的半模的重新喷洒，将它们特别快速地提供给下个周期。
[0013]在此特别有利的是，喷射设备固定在喷射臂上，以便喷射设备在起模时才从半模之间的空隙中抽出。因此，可以省去在机器人上的附加的臂。此外，缩短了周期，因为可以省去插入和抽出。
[0014]当在140-250°C的温度下执行热时效处理时，可实现特别高的强度水平，因为在铝晶体中溶解的气体过度饱和，与T6热处理比较，在该温度下不析出，并因此未提高孔隙度。
[0015]在优选的应用中，压铸件是气缸曲轴箱，喷射工具对准轴承座区。因此，在高负荷的轴承座区中可以实现较高的强度，而不会严重影响气缸区，并且明显提高应力水平。通过按本发明的对压铸件调质的方法可以相应地制造气缸曲轴箱，该气缸曲轴箱在不同的区域中具有不同的最佳的微观结构特性，而不产生附加的成本。气缸管和气缸套的应力临界的区域由半模遮盖，以便根据选择喷洒在轴承座上而不会在更大程度上影响气缸区，在该气缸区通常不期望更高的硬度。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]下列根据附图并且通过例举的方式解释按本发明的方法。
[0017]图1简示出封闭的铸模，
[0018]图2示出打开之后的铸模，
[0019]图3不出在压铸件起模之后的铸模。
【具体实施方式】
[0020]图1中示出了用于执行压力铸造工艺的铸模2，该铸模具有固定的半模4和可动的半模6。在图1中，在固定和可动的半模4，6之间的分界面的区域内设有喷射设备8，该喷射设备8如同铸模2与控制装置10连接。喷射设备8 一般至少由冷却剂进口和冷却剂罐组成，其中，冷却剂通过频率控制的液体压力泵输送至喷射装置12，其中，冷却剂的压力提高到25bar。
[0021]设计成压力固定的喷射装置12具有多个喷射工具14，其中，分别至少一个喷射工具对准喷洒固定的半模4，一个喷射工具14对准喷洒可动的半模6或布置在可动的半模6中的压铸件16。喷射装置12和喷射工具14的运动可以在此受计算机控制地通过控制装置10实现。喷射工具14具有压缩空气接头和用于冷却剂的接头，并且同样为较高的流体压力设计。在喷射工具14中，压缩空气和冷却剂混合。通过该混合，形成冷却剂均匀的雾化。为此，在喷射工具14的混合室内的压缩空气需要足够的流动速度，该流动速度通过相应调节的用于压缩空气的空气泵18保证。
[0022]压铸件16在本实施例中是具有轴承座区20和气缸区22的气缸曲轴箱。
[0023]在浇铸压铸件16之后，如图2所示，铸模2打开，也就是说，可动的半模6与位于其中的压铸件16—起远离固定不动的的半模4运动，因此形成一个空隙，大致在打开铸模2的同时，喷射装置12的喷射工具14插入该空隙中。随后，喷射工具14在所述一侧喷洒固定不动的半模2，因此冷却该固定不动的半模，但在相反的一侧喷洒压铸件16且在此由于其在铸模中的位置而主要喷洒轴承座20的厚壁区域，而气缸筒22或气缸套的应力临界区通过可动的半模6和顶尖套筒保持遮盖。相应地形成轴承座区可选择的冷却，该冷却导致，可证实硬度在该区域内上升大致17%，而硬度在与气缸盖间隔约30mm的区域上升仅大致3至5%，在气缸盖上甚至没有上升。同时，抗拉强度提高大致13%，而0.2%屈服强度提高23%。
[0024]这归因于淬火效果，通过该淬火效果防止平衡相析出并且保持铝混合晶体较高的过饱和度并因此与均匀化处理相比可实现较高的强度水平。该效果在较高的温度梯度，也就是说较高的初始温度和低的冷却剂温度的情况下在压铸件上特别大，使得铸模2的开口尽可能紧接在压铸件16凝固之后就打开，并且冷却剂尽可能直接地作用在压铸件上。为此，以25bar的压力施加冷却剂，由此在热的模壁上虽然由于蒸发形成了蒸汽垫，但这不能根据莱顿弗罗斯特效应使其它射束远离表面，因为射束由于其较高的动能击穿蒸汽垫。不过，因此冷却剂直接地到达压铸件16的表面上。以此避免了平衡相的析出。
[0025]下面在喷射工具14从两个半模之间的空隙中抽出之后，使压铸件16起模。在取出之后，喷射工具可以又插入空隙中以便进一步冷却固定的半模4和可动的半模6。作为备选可以将喷射设备8直接地固定在喷射臂上，以便可以省掉在起模之前抽出喷射设备8。
[0026]下面在大致150°C的温度时热时效处理压铸件。以这种方式，可以达到300Mpa的抗拉强度，而不必执行后面的均匀化退火。在铝晶体中溶解的元素不析出并且相应地可供硬化过程使用。
[0027]遵循所有这些，借助按本发明的方法可以制造气缸曲轴箱，该气缸曲轴箱在高负荷的轴承座区中具有明显提高的强度水平，而不改变在气缸筒的应力临界区域内的结构。相比否则必要的T6热处理，成本可以相应地明显减少。在此，在压铸件和冷却剂之间存在较高的温度梯度时实现在微观结构方面特别好的结果。
[0028]应当明确的是，本申请的保护范围不限于所描述的实施例。压力铸模和喷射装置尤其可以与所描述的不同。该方法也可以转用到不同于气缸曲轴箱的待制造的工件上。
【权利要求】
1.一种用于对压铸件(16)调质的方法，该方法具有下列步骤: -在具有至少一个固定的半模(4)和一个可动的半模(6)的铸模(2)中浇注所述压铸件(16) -通过抽出所述可动的半模(6)打开所述铸模(2) -在所述可动的半模(6)中对所述压铸件(16)淬火 -将所述压铸件(16)从所述可动的半模(6)中起模 -对所述压铸件(16)进行热时效处理 其特征在于， 紧接在所述铸模(2)打开之后或在所述铸模(2)打开期间，将喷射设备(8)的喷射工具(14)插入所述半模(4，6)之间，借助所述喷射工具，将冷却剂施加到所述压铸件(16)上以便淬火。
2.按权利要求1所述的对压铸件调质的方法，其特征在于，所述喷射设备(8)的所述喷射工具(14)对准所述压铸件(16)的厚壁区域(20)。
3.按权利要求1或2所述的对压铸件调质的方法，其特征在于，所述喷射压力为至少8bar,优选 25bar。
4.按前述权利要求之一所述的对压铸件调质的方法， 其特征在于，与在所述可动的半模(6)中的所述压铸件(16)同时喷洒所述固定的半模⑷。
5.按前述权利要求之一所述的对压铸件调质的方法， 其特征在于，所述喷射介质是冷却剂-空气混合物，其中，调节空气和冷却剂之间的比例。
6.按前述权利要求之一所述的对压铸件调质的方法， 其特征在于，所述喷射设备(8)的喷射工具(14)在所述压铸件(16)的起模之前从两个所述半模(4，6)之间的空隙中抽出，在所述压铸件(16)的起模之后又插入所述空隙中以便冷却所述。
7.按前述权利要求之一所述的对压铸件调质的方法， 其特征在于，所述喷射设备(8)固定在喷射臂上，以便所述喷射设备(8)在起模时才从所述半模(4，6)之间的空隙中抽出。
8.按前述权利要求之一所述的对压铸件调质的方法， 其特征在于，所述热时效处理在温度为140-250°C时执行。
9.按前述权利要求之一所述的对压铸件调质的方法， 其特征在于，所述压铸件(16)是气缸曲轴箱，所述喷射工具(14)对准所述轴承座区(20)。
【文档编号】C22F1/04GK103717328SQ201280039003
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年7月19日 优先权日:2011年8月9日
【发明者】R.赖特, H.莫丁, S.齐格勒 申请人:Ks铝-技术有限责任公司