铸造铝合金的制作方法

本发明涉及一种铸造铝合金。

背景技术

由文献de102008055928a1已知一种铸造铝合金，该铸造铝合金包含下面列出的合金组成

si：2.5至3.3，优选2.7至3.1重量％

mg：0.2至0.7，优选0.3至0.6重量％

fe：＜0.18，优选0.05至0.16重量％

mn：＜0.5，优选0.05至0.4重量％

ti：＜0.1，优选0.01至0.08重量％

sr：＜0.03，优选0.01至0.03重量％

cr：0.3至1.3，优选0.4至1.0，特别优选0.5至0.8重量％

其他：＜0.1重量％，

以及以al进行补充以达到100重量％。

技术实现要素：

以该现有技术为基础，本发明的目的在于，使这种贫硅铸造铝合金在其机械性能方面得到进一步改善。

根据本发明通过一种铸造铝合金实现了该目的，这种铸造铝合金包含下面列出的合金组成

si：3.0至3.8重量％

mg：0.3至0.6

cr：0.25至0.35重量％

fe：＜0.18重量％

mn：＜0.06重量％

ti：＜0.16重量％

cu：＜0.006重量％

sr：0.010至0.030

zr：＜0.006重量％

zn：＜0.006重量％

杂质：＜0.1重量％，优选＜0.005重量％

以及以al进行补充以达到100重量％。

这种铸造铝合金相对现有技术更坚固、更柔韧以及更具延性。

根据本发明的、以所述的数量级对合金组成成份的选择导致机械性能的进一步的、显著的改善，该机械性能已经形成在铸造状态中、特别是在二个阶段的热处理之后(即在固溶退火和接下来的时效处理之后)的铸造部件中，其中在这两个热处理阶段之间优选对铸造部件在水中进行淬火。对于行走机构的应用，优选对于车轮导向部件，十分优选对于轮架以及特别是摆动轴承在总体上提高了机械特征值。

就像专业人员普遍已知的一样，根据本发明的合金可以包含有由制造条件决定的杂质，例如，pb、ni等。

如果包含有大于3.1而小于3.7重量％的si含量，则对机械特征值的优化可能是有利的。如果包含有大于3.3而小于3.7重量％的si含量，则对特定的应用情况可能是有利的。如果包含有大于3.0而小于3.3重量％的si含量，则对一些其他的应用情况可能是有利的。

如果包含有0.5至0.6重量％的mg含量，则对机械特征值的优化可能是有利的。如果包含有0.5至小于0.6重量％、优选0.5至0.55重量％的mg含量，则可能是有利的。

如果包含有0.25至小于0.30重量％的cr含量，则对机械特征值的优化可能是有利的。

如果包含有0.01至0.15重量％的fe含量，则对机械特征值的优化可能是有利的。

如果包含有0.01至0.05重量％的mn含量，则对机械特征值的优化可能是有利的。

如果包含有0.05至0.15重量％的ti含量，则对机械特征值的优化可能是有利的。

如果包含有0.001至0.005重量％的cu含量，则对机械特征值的优化可能是有利的。

如果包含有0.015至0.025重量％的sr含量，则对机械特征值的优化可能是有利的。

如果包含有0.001至0.005重量％的zr含量，则对机械特征值的优化可能是有利的。

如果包含有0.001至0.005重量％的zn含量，则对机械特征值的优化可能是有利的。

如果根据本发明的铸造铝合金是低压铸造铝合金，则表明对某些铸造部件是有利的。

本发明还相应地涉及一种由根据权利要求1至11的任意一项所述的铸造铝合金制造铸造部件的方法，在该方法中应用低压铸造法。

如果铸造铝合金是低压差压(cpc)铸造铝合金，则表明对某些铸造部件是有利的。

本发明还相应地涉及一种由根据权利要求1至11的任意一项所述的铸造铝合金制造铸造部件的方法，在该方法中应用低压差压铸造法。

原则上有各种不同的永久铸型铸造法适合作为由根据本发明的铸造铝合金制造铸造部件、特别是作为汽车底盘部件、优选作为汽车车轮导向部件、十分优选作为汽车摆动轴承的方法。但是由于在具有高应力的汽车车轮导向部件中的非常好的机械性能，因此低压铸造以及低压差压铸造法(cpc方法)特别适合作为制造方法，该低压差压铸造法也称为差压铸造法。

作为由根据本发明的铸造合金制造铸造部件、特别是作为汽车底盘部件、优选作为汽车车轮导向部件、十分优选作为汽车摆动轴承的制造方法可以有利地使用模压铸造、自流式铸造或者压力铸造、特别是触融砂型铸造、流变砂型铸造或者低压砂型铸造。

为了达到或者进一步发展以上所述的优势，如果对经铸造的部件进行两个阶段的热处理，即，固溶退火以及接下来的时效处理，则可能是有利的。如果铸造部件在两个热处理阶段之间在水中进行淬火，则可能是有利的。

如果铸造部件在铸造过程之后在530℃和550℃之间进行6至10h的固溶退火，优选在540℃和550℃之间进行7至9h、特别是8至9h，十分特别优选在大于540℃和550℃之间进行7至9h、特别是8至9h，则可能是适宜的。

如果铸造部件在铸造过程之后在180℃和210℃之间进行1至8h、特别是1至6.5h的退火处理，优选在180℃和190℃之间进行1至6.5h、特别是4至6.5h，特别优选在180℃和小于190℃之间进行4至6.5h、特别是5至6.5h，则可能是适宜的。

此外本发明还提供根据权利要求的任意一项所述的铸造铝合金的应用或者特别是经热处理的、根据权利要求的任意一项所述的铸造部件对于汽车底盘部件、优选对于汽车车轮导向部件、十分特别优选对于汽车摆动轴承的应用。

根据本发明，该铸造部件在经改善的结构特性中具有改善了的强度延伸率。该铸造法首先实现了没有大的缺陷(例如砂眼)的铸件，其次以这种方式有利地影响微观结构，尽可能少的保持内部缺口的数量，该缺口降低断裂延伸率。

如上所述，已表明根据本发明的铸造铝合金特别适用于承受较强负荷的组件，对例如轮架或摆动轴承就特别合适。作为十分优选的用于制造这种承受较强负荷的组件的方法可以使用低压差压铸造法(cpc方法)。

根据本发明的铸造部件是由根据权利要求的任意一项所述的铸造铝合金和/或根据符合权利要求的任意一项的方法制成的，该铸造部件在经过热处理之后具有300至325mpa的屈服极限rp0.2和/或4至10％的断裂延伸率a5和/或350-375mpa的抗拉强度rm。

示例

为了测定合金alsi3mg0.5cr0.3的机械性能，根据din50125以自流式铸造法在所谓的“法国金属铸型”中铸造所谓的“法国拉伸试棒”。然后进行热处理(在540℃下进行8h的固溶退火，在水中进行淬火，在180℃下进行6.5h的热时效处理)，其中断面和冒口在热处理之后才分离，以抵抗可能出现的样品变形。根据din10002得到机械性能抗拉强度rm、屈服极限rp0.2和断裂延伸率a5。

这里使用文献de102008055928a1中对alsi3mg0.6cr0.7所公开的值作为对比。

如上所述，本发明还特别涉及根据本发明的铸造铝合金对于承受较强负荷的铸造部件(例如轮架或摆动轴承)、特别是对于汽车的转向轮(特别是前轮)的双横杆轴的应用。

由根据本发明的铸造铝合金制成的摆动轴承由于其机械特征值可以承受和传送车轮作用力和车轮扭矩。此外，这种摆动轴承还有助于进一步降低非簧载重量并且具有高刚性。此外，这种摆动轴承具有延展性，该延展性允许摆动轴承发生足够的变形而不会发生故障。此外，这种摆动轴承是耐腐蚀的。

特别适宜的摆动轴承、特别是用于汽车的转向轮(特别是前轮)的双横杆轴的摆动轴承包括

-用于容纳车轮轴承的凹座或凹口和用于在摆动轴承上固定该车轮轴承的凹座或凹口，

-两个垂直且相互间隔设置的、用于连接制动钳的凹座或凹口，该凹座或凹口设置在行驶方向上看的用于容纳车轮轴承的凹座或凹口的前面，

-用于连接转向横拉杆的凹座和凹口，该凹座或凹口设置在行驶方向上看的用于容纳车轮轴承的凹座或凹口的后面，

-用于连接下面的横向导臂的凹座或凹口，该凹座或凹口设置在用于容纳车轮轴承的凹座或凹口的下面，

-用于连接主要承受车轮纵向力的导杆(特别是以过梁导杆的半径杆或压力杆的形式)的凹座或凹口，该凹座或凹口设置在用于容纳车轮轴承的凹座或凹口的下面并且在行驶方向上看的用于连接下面的横向导臂的凹座或凹口的后面，但是在用于连接转向横拉杆的凹座和凹口的前面，以及

-用于连接上面的横向导臂的凹座或凹口，该凹座或凹口设置在用于容纳车轮轴承的凹座或凹口的上面并且从用于容纳车轮轴承的凹座或凹口开始经由颈状区段与用于容纳车轮轴承的凹座或凹口相连接，

其中，作为与这些凹座或凹口一件式铸造并且使这些凹座或凹口相互间连接在一起的部件制造该摆动轴承。

如果摆动轴承在其已装配的状态下朝向位于对面的同轴的摆动轴承的背面具有突出部，该突出部至少部分地从颈状区段经由用于容纳车轮轴承的凹座或凹口的背面直至用于连接转向横拉杆的、连接下面的横向导臂的或者连接主要承受车轮纵向力的导杆的凹座或凹口延伸，则可能是有利的。

如果突出部在其行驶方向上看的后面的纵侧面上由加强筋所包围，该加强筋优选在颈状区段上开始、优选直至用于连接转向横拉杆的凹座或凹口延伸，则可能是有利的。

如果突出部在其行驶方向上看的前面的纵侧面上由加强筋所包围，该加强筋优选在颈状区段上开始、优选直至用于连接下面的横向导臂的凹座或凹口延伸，则可能是适宜的。

如果两个垂直且相互间隔设置的用于连接制动钳的凹座或凹口设置在行驶方向上看的、在行驶方向上看的前面的纵侧面上包围突出部的加强筋的前面，则可能是有利的。

如果摆动轴承在其至少一个窄侧上(例如在纵侧面上)至少部分地具有加强凸缘，则可能是有利的。

如果加强凸缘至少部分地沿着颈状区段从两个垂直且相互间隔设置的用于连接制动钳的凹座或凹口的上面的凹座或凹口朝向用于连接上面的横向导臂的凹座或凹口的方向延伸，则可能是有利的。

如果至少部分地沿着颈状区段从两个垂直且相互间隔设置的用于连接制动钳的凹座或凹口的上面的凹座或凹口朝向用于连接上面的横向导臂的凹座或凹口的方向延伸的加强凸缘的宽度在朝向用于连接上面的横向导臂的凹座或凹口的方向上减小，则可能是有利的。

如果至少一个加强凸缘至少部分地在两个垂直且相互间隔设置的用于连接制动钳的凹座或凹口之间延伸，则可能是有利的。

如果至少一个加强凸缘的宽度从两个垂直且相互间隔设置的用于连接制动钳的凹座或凹口的各自的凹座或凹口开始朝向两个垂直且相互间隔设置的用于连接制动钳的凹座或凹口的分别另一个凹座或凹口的方向减小，则可能是有利的。

如果至少一个加强凸缘从两个垂直且相互间隔设置的用于连接制动钳的凹座或凹口的各自的凹座或凹口开始至少部分地朝向摆动轴承的背面(即，在摆动轴承已装配的状态下朝向位于对面的同轴的摆动轴承的侧面)的方向延伸，则可能是有利的。

如果至少一个加强凸缘在纵向侧视图中具有波形形状，则可能是有利的。

如果加强凸缘至少部分地从两个垂直且相互间隔设置的用于连接制动钳的凹座或凹口的下面的凹座或凹口朝向用于连接下面的横向导臂的凹座或凹口的方向延伸，则可能是有利的。

如果至少部分地从两个垂直且相互间隔设置的用于连接制动钳的凹座或凹口的下面的凹座或凹口朝向用于连接下面的横向导臂的凹座或凹口的方向延伸的加强凸缘的宽度朝向用于连接下面横向导臂的凹座或凹口的方向上减小，则可能是有利的。

如果设置在颈状区段端侧上的用于连接上面的横向导臂的凹座或凹口形成为套筒形状，则可能是有利的。

如果连接用于容纳车轮轴承的凹座或凹口与用于连接上面的横向导臂的凹座或凹口的颈状区段在摆动轴承的前侧上、即，在摆动轴承已装配的状态下远离位于对面的同轴的摆动轴承的一侧上设有至少两个在行驶方向上相互间隔设置的加强筋，该加强筋从用于容纳车轮轴承的凹座或凹口开始，优选沿着摆动轴承的各个纵侧面、至少部分地朝向用于连接上面的横向导臂的凹座或凹口的方向延伸，则可能是有利的。

如果至少一个、优选两个用于连接传感器电缆支架的凹座或凹口设置在摆动轴承的前侧的、优选在颈状区段上，则可能是有利的。

如果至少一个加强筋设置在摆动轴承的前侧的颈状区段上，该加强筋从用于容纳车轮轴承的凹座或凹口开始、优选从到摆动轴承的纵侧面大致相同的距离而设置的共同起点开始至少部分地朝向两个用于连接传感器电缆支架的凹座或凹口的方向优选直接延伸直至用于连接传感器电缆支架的凹座或凹口，则可能是有利的。

如果用于容纳车轮轴承的凹座或凹口包括有一个包围该凹座或凹口的凸缘面或紧固面，其中，多个、优选四个用于固定车轮轴承单元的螺钉通孔穿过该凸缘面，其中，这些螺钉通孔优选彼此均匀地相间隔分布地设置在凸缘面或紧固面的圆周上，则可能是有利的。

如果用于连接上面的横向导臂的凹座或凹口具有设有纵向缝的套筒形状，其中该凹座在其外侧具有一个纵向缝两侧设置的、用于在该凹座中固定上面的横向导臂的紧固螺钉的凹座，则可能是有利的。

如果以使用活动的型芯和/或轮廓部分或者挡板的铸造法制造摆动轴承，则可能是有利的。

如果通过低压砂型铸造或者优选通过差压铸造法(cpc)制造摆动轴承，则可能是有利的。已表明使用文献de102010026480a1中公开的铸造装置以及那里所公开的方法是特别有利的。文献de102010026480a1的公开内容或其内容通过明确的出处属于本发明的主体收入或统一在本发明中。

附图说明

通过下面结合了图示的说明可以得知本发明的其他的有利的设计和细节部分。其中：

图1示出了根据本发明的用于内侧转向轮的双横杆前轴的摆动轴承的前侧立体图，

图2示出了图1的根据本发明的摆动轴承的背面立体图，以及

图3示出了图1的根据本发明的摆动轴承在行驶方向上的前面的纵侧面的立体图。

具体实施方式

如果在图1至3中使用相同的附图标记，则表明这些是相同的部件或区域。

示出的根据本发明的摆动轴承10由根据本发明的铝合金以差压铸造(cpc)制成。

摆动轴承10有利地用于汽车的转向轮的双横杆前轴，该摆动轴承包括

-用于容纳车轮轴承的凹座或凹口12和用于在摆动轴承10上固定该车轮轴承的凹座或凹口14、16、18、20，

-两个垂直且相互间隔设置的、用于连接制动钳的凹座或凹口22、24，该凹座或凹口22、24设置在用于容纳车轮轴承的凹座或凹口12的行驶方向fr上看的前面，

-用于连接转向横拉杆的凹座和凹口26，该凹座或凹口26设置在用于容纳车轮轴承的凹座或凹口12的行驶方向fr上看的后面，

-用于连接下面的横向导臂的凹座或凹口28，该凹座或凹口28设置在用于容纳车轮轴承的凹座或凹口12的下面，

-用于连接主要承受车轮纵向力的导杆(特别是以过梁导杆的半径杆或压力杆的形式)的凹座或凹口30，该凹座或凹口30设置在用于容纳车轮轴承的凹座或凹口12的下面并且在行驶方向fr上看的用于连接下面的横向导臂的凹座或凹口28的后面，但是在用于连接转向横拉杆的凹座和凹口26的前面，以及

-用于连接上面的横向导臂的凹座或凹口32，该凹座或凹口32设置在用于容纳车轮轴承的凹座或凹口12的上面并且从凹座或凹口12开始经由颈状区段34与这个凹座或凹口12相连接，

其中，作为与这些凹座或凹口12、14、26、28、20、22、24、26、28、30、32等一件式铸造并且使这些凹座或凹口相互间连接在一起的部件制造该摆动轴承10。

摆动轴承10在摆动轴承10已装配的状态下在其朝向位于对面的(这里未示出的)同轴的摆动轴承的背面具有突出部36，该突出部部分地从颈状区段32经由用于容纳车轮轴承的凹座或凹口12的背面直至用于连接转向横拉杆的、连接下面的横向导臂的或者连接主要承受车轮纵向力的导杆(过梁导杆的半径杆或压力杆)的凹座或凹口26、28、30延伸。

突出部36在其行驶方向上看的后面的纵侧面上由加强筋38所包围，该加强筋在颈状区段34上开始直至用于连接转向横拉杆的凹座或凹口26延伸。

突出部36在其行驶方向上看的前面的纵侧面上由另一个加强筋40所包围，该加强筋在颈状区段34上开始直至用于连接下面的横向导臂的凹座或凹口28延伸。

两个垂直且相互间隔设置的用于连接制动钳的凹座或凹口22、24设置在行驶方向fr上看的、在行驶方向上看的前面的纵侧面上包围突出部36的加强筋40的前面。

摆动轴承10在其至少一个窄侧上(例如在纵侧面上)至少部分地具有加强凸缘。

加强凸缘42至少部分地沿着颈状区段34从两个垂直且相互间隔设置的用于连接制动钳的凹座或凹口22、24的上面的凹座或凹口22朝向用于连接上面的横向导臂的凹座或凹口32的方向延伸。

至少部分地沿着颈状区段34从两个垂直且相互间隔设置的用于连接制动钳的凹座或凹口22、24的上面的凹座或凹口22朝向用于连接上面的横向导臂的凹座或凹口32的方向延伸的加强凸缘42的宽度在朝向用于连接上面的横向导臂的凹座或凹口32的方向上减小。

两个相向伸展的加强凸缘44、46至少部分地在两个垂直且相互间隔设置的用于连接制动钳的凹座或凹口22、24之间延伸。加强凸缘44、46的宽度从两个垂直且相互间隔设置的用于连接制动钳的凹座或凹口22、24的各自的凹座或凹口22、24开始朝向两个垂直且相互间隔设置的用于连接制动钳的凹座或凹口22、24的分别另一个凹座或凹口22、24的方向减小。

加强凸缘44、46从两个垂直且相互间隔设置的用于连接制动钳的凹座或凹口22、24的各自的凹座或凹口22、24开始至少部分地朝向摆动轴承10的背面(即，在摆动轴承10已装配的状态下朝向位于对面的、这里未示出的、同轴的摆动轴承10的侧面)的方向延伸，其中，加强凸缘44、46在纵向侧视图中具有波形形状。这特别是在图3中能够看出。

另一个加强凸缘48至少部分地从两个垂直且相互间隔设置的用于连接制动钳的凹座或凹口22、24的下面的凹座或凹口24朝向用于连接下面的横向导臂的凹座或凹口28的方向延伸。从两个垂直且相互间隔设置的用于连接制动钳的凹座或凹口22、24的下面的凹座或凹口24朝向用于连接下面的横向导臂的凹座或凹口28的方向延伸的加强凸缘48的宽度朝向用于连接下面的横向导臂的凹座或凹口28的方向上减小。

设置在颈状区段34端侧上的用于连接上面的横向导臂的凹座或凹口32形成为套筒形状。

连接用于容纳车轮轴承的凹座或凹口12与用于连接上面的横向导臂的凹座或凹口32的颈状区段34在摆动轴承10的前侧上、即，在摆动轴承10已装配的状态下远离位于对面的、这里未示出的、同轴的摆动轴承的一侧上设有至少两个在行驶方向fr上相互间隔设置的加强筋50、52，该加强筋从用于容纳车轮轴承的凹座或凹口12开始沿着摆动轴承10的各个纵侧面至少部分地朝向用于连接上面的横向导臂的凹座或凹口32的方向延伸。

两个用于连接传感器电缆支架的凹座或凹口54、56设置在摆动轴承10的前侧的颈状区段34上。此外这里设置有两个加强筋58、60，该加强筋从用于容纳车轮轴承的凹座或凹口12开始、即，从到摆动轴承10的纵侧面大致相同的距离而设置的共同起点62开始至朝向两个用于连接传感器电缆支架的凹座或凹口54、56的方向、即，直接延伸直至用于连接传感器电缆支架的凹座或凹口54、56。

用于容纳车轮轴承的凹座或凹口12包括有一个包围该凹座或凹口12的凸缘面或紧固面，其中，多个、优选四个用于固定车轮轴承单元的螺钉通孔14、16、18、20穿过该凸缘面，其中，这些螺钉通孔14、16、18、20优选彼此均匀地相间隔分布地设置在凸缘面或紧固面的圆周上。

用于连接上面的横向导臂的凹座或凹口32具有设有纵向缝42的套筒形状，其中该凹座32在其外侧具有一个纵向缝两侧设置的、用于在凹座32中固定上面的横向导臂的紧固螺钉的凹座。