一种高强度低孔隙率电动转向壳体的挤压压铸工艺的制作方法

本发明涉及压铸领域，更具体地，涉及一种高强度低孔隙率电动转向壳体的挤压压铸工艺。

背景技术：

随着电动助力的转向系统的普及，转向机壳体的产能要求也越来越高，同时在汽车市场降低成本和轻量化影响下，压铸铝合金的使用以及零部件的重量设计趋向于保持减重的同时要求更高的产品强度，以确保汽车轻量化的同时安全性能更高。上述技术标准表现在转向机壳体的铸件质量上就是关键受力部位的内部孔隙率在3％以下，同时无缩孔出现。

现有技术中，转向机受力部位采用冷却水方式冷却以确保孔隙率和内部质量。但是由于轻量化设计导致大部分壁厚在4mm左右，这使得产品局部的孔之间的连接部分存在局部壁厚偏大的问题，这样压铸浇口无法将压铸时的增压传递到孔之间的连接部分，导致孔隙率不达标且存在缩孔。这样的产品合格率不高，内部质量差，安全性降低。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述已有技术中存在的不足，提供一种高强度低孔隙率电动转向壳体的挤压压铸工艺。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

根据本发明，提供一种高强度低孔隙率电动转向壳体的挤压压铸工艺，包括以下步骤：

(1)将物料硅Si、镁Mg、铁Fe、铜Cu、锰Mn、镍Ni、锌Zn、铅Pb、锡Sn、钛Ti、铬Cr和铝Al按照重量比加入至压铸熔炼炉中；

(2)压铸熔炼炉的熔炼温度设置为700-750℃，开始升温，且当压铸熔炼炉温度升至710℃以上时，添加加入量为物料总重量的0.3-0.5％的精炼剂进行精炼；

(3)在步骤(2)中的加入精炼剂的同时，采用除气机进行除气操作10-20分钟，取样，使用光谱分析设备对样品进行成分检测，成分合格后静止10-15分钟准备压铸；

(4)将带有局部挤压装置的模具固定到压铸机上，接通模温机对模具温度进行实时控制且模具上使用时水冷却措施进行局部降温，将模具温度控制在130-200℃之间；带有局部挤压装置的模具包括第一模具、第二模具和局部挤压装置，所述局部挤压装置穿过所述第二模具中，且所述局部挤压装置的一端设置在所述第一模具和所述第二模具形成的型腔内；局部挤压装置作用于压铸件的孔之间的连接部分；所述局部挤压装置包括挤压销、油缸和挤压套，所述油缸推动所述挤压销移动；

(5)在模具腔内采用自动喷雾系统在腔内均匀喷涂涂料，加热并保持模具温度在180-250℃之间；

(6)将步骤(3)中熔炼完成的物料液压入模具内，准备进行压铸；

(7)在物料充满型腔后呈现半凝固状态时，通过油缸推动挤压销将孔之间的连接部分的半凝固物料挤压紧密，进行最终压铸。

进一步地，压铸件的孔之间的连接部分内设置有预制孔，挤压销挤压在预制孔内。

进一步地，挤压销的直径和预制孔的孔深比值为2∶1。

进一步地，步骤(1)的各物料的重量百分比为7-10％的Si，0.05-0.55％的Mg，0-1.5％的Fe，2.0-4.0％的Cu，0-0.55％的Mn，0-0.55％的Ni，0-1.2％的Zn，0-0.35％的Pb，0-0.25％的Sn；0-0.25％的Ti，0-0.15％的Cr，其余为Al。

进一步地，步骤(5)中使用的自动喷雾系统采用仿形模板控制模具的自动喷涂效果。

进一步地，步骤(3)中的除气采用99.99％的氩气。

本发明的有益效果是：

1)为了解决轻量化后铝合金铸件内部孔隙率和强度问题，本发明的压铸工艺在模具结构设计时采用了局部挤压装置，即将壁较厚的孔之间的连接部分(压铸压力不能传递到的部分)进行挤压。采用特殊模具设计结构，在混合物料充满型腔后呈现半凝固状态时，通过油缸推动挤压销将壁较厚的孔之间的连接部分挤压紧密，从而避免缩孔缺陷，孔隙率可以控制在3％以内；并且使得压铸件内部组织更细密，大大提升了产品强度。

2)本发明的挤压压铸工艺中的挤压销不采用普通的平面挤压方式，而是将挤压销挤压在预制孔内，这样挤压销能够更加深入到压铸件内部进行挤压。

3)本发明的挤压压铸工艺中挤压销的直径和预制孔的孔深比值为2∶1，以确保壁较厚的孔之间的连接部分的受力较为均匀，即均匀的向内和向四周的力。

附图说明

图1是本发明的带有局部挤压装置的模具的示意图；

图2A是未经过挤压工艺的压铸件的组织结构示意图；

图2B是经过挤压工艺的压铸件的组织结构示意图。

附图标记：

1第一模具、2第二模具、3油缸、4挤压销、5压铸件。

具体实施方式

实施例1

本发明提供一种高强度低孔隙率电动转向壳体的挤压压铸工艺，包括以下步骤：

(1)将各物料按重量百分比为8％的Si，0.45％的Mg，1.0％的Fe，3.0％的Cu，0.40％的Mn，0.35％的Ni，1.0％的Zn，0.25％的Pb，0.20％的Sn；0.15％的Ti，0.10％的Cr，其余为Al加入至压铸熔炼炉中；

(2)压铸熔炼炉的熔炼温度设置为700-750℃，开始升温，且当压铸熔炼炉温度升至710℃以上时，添加加入量为物料总重量的0.3-0.5％的精炼剂进行精炼；

(3)在步骤(2)中的加入精炼剂的同时，采用除气机(99.99％的氩气)进行除气操作10-20分钟，取样，使用光谱分析设备对样品进行成分检测，成分合格后静止10-15分钟准备压铸；

(4)将带有局部挤压装置的模具固定到压铸机上，接通模温机对模具温度进行实时控制且模具上使用时水冷却措施进行局部降温，水压为5-6Mpa，将模具温度控制在130-200℃之间；带有局部挤压装置的模具包括第一模具1、第二模具2和局部挤压装置，局部挤压装置穿过第二模具2中，且局部挤压装置的一端设置在第一模具1和第二模具2形成的型腔内；局部挤压装置包括挤压销4、油缸3和挤压套，油缸3推动挤压销4移动；局部挤压装置作用于压铸件的孔之间的连接部分；压铸件的孔之间的连接部分内设置有预制孔，挤压销4挤压预制孔内，挤压销4的直径和预制孔的孔深比值为2∶1(如图1所示)。

(5)在模具腔内采用自动喷雾系统在腔内均匀喷涂涂料，自动喷雾系统采用仿形模板控制模具的自动喷涂效果，加热并保持模具温度在180-250℃之间；

(6)将步骤(3)中熔炼完成的物料液压入模具内，准备进行压铸；

(7)在物料充满型腔后呈现半凝固状态时，通过油缸3推动挤压销4将孔之间的连接部分的半凝固物料挤压紧密，进行最终压铸：采用直径为180mm的油缸，油缸3采用信号连接实现与压铸机联动，确保每次挤压时机和保压时间一致。挤压销4的锥度设计为2°，确保不易被拉断。

将步骤(7)中得到的半成品从压铸机中自动取出，冷却后进行切边、清理、抛丸、加工、高压清洗去毛刺、ECM去毛刺、超声波清洗，检测合格后，进行终清洗烘干和最终检验，得到产品。

如图2A和2B所示，未经过挤压压铸工艺处理的压铸件5的组织结构(图2A)要比经过挤压压铸工艺处理的压铸件5的组织结构(图2B)疏松，经过挤压销4的挤压，压铸件5的组织结构致密，从而避免缩孔缺陷，大大提升了产品强度。

实施例2

在本实施例中，高强度低孔隙率电动转向壳体，由以下重量百分比的组分组成：7％的Si，0.05％的Mg，0.5％的Fe，2.0％的Cu，0.1％的Mn，0.25％的Ni，0.2％的Zn，0.33％的Pb，0.15％的Sn；0.15％的Ti，0.06％的Cr，余量为Al。

上述高强度低孔隙率电动转向壳体通过与实施例1相同的方法得到。

实施例3

在本实施例中，高强度低孔隙率电动转向壳体，由以下重量百分比的组分组成：10％的Si，0.55％的Mg，1.5％的Fe，4.0％的Cu，0.55％的Mn，0.55％的Ni，1.2％的Zn，0.35％的Pb，0.25％的Sn；0.25％的Ti，0.15％的Cr，余量为Al。

上述高强度低孔隙率电动转向壳体通过与实施例1相同的方法得到。

实施例1-3中使用的精炼剂可以是型号为HYJD-1F HYJD-2F的精炼剂，例如由中山华钰有色冶金材料有限公司生产。

采用上述实施例1-3中生产制备得到的高强度低孔隙率电动转向壳体对比结果如下表1所示。

表1本发明制备的高强度低孔隙率电动转向壳体性能对比

由此可见，本发明的挤压压铸方法制备的高强度低孔隙率电动转向壳体的各项指标均超过现有技术制造的高强度低孔隙率电动转向壳体所能达到的性能指标。采用特殊模具设计结构，在混合物料充满型腔后呈现半凝固状态时，通过油缸推动挤压销将壁较厚的孔之间的连接部分挤压紧密，从而避免缩孔缺陷，孔隙率可以控制在3％以内；并且使得压铸件内部组织更细密，大大提升了产品强度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。