压阶段；
[0074]在压力达到240kPa后，进入结晶保压阶段；
[0075](A)特征部位B充型35s后凝固结束；
[0076](B)特征部位C充型96s后凝固结束；
[0077](C)特征部位D在充型完成后190s凝固结束，继续保压30s;
[0078]步骤五，卸压放气阶段；
[0079]经步骤四后，解除保温炉内的气体压力，使升液管和浇道口未凝固的铝液流回到保温炉。
[0080]对比实施例1
[0081]采用与实施例1相同的步骤一至步骤三，不同之处在于步骤三采用传统的结晶增压方式，只有一个增压阶段，且结晶增压压力值为80kPa，然后开始结晶保压220s，随后解除保温炉内的气体压力，使升液管和浇道口未凝固的铝液流回到保温炉。
[0082]将实施例1和对比实施例1制得的A356合金转向节铸件，经T6热处理后，测试其抗拉强度、屈服强度和延伸率性能。
[0083]采用Instron8801型号拉伸试验机测量，对比实施例1制得的转向节的力学性能:抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为25610^、21810^、9.3%。
[0084]采用Instron8801型号拉伸试验机测量，实施例1制得的转向节的力学性能:抗拉强度、屈服强度和延伸率分别达到346MPa、292MPa、13.9%。
[0085]通过对比可知，经本发明方法所得转向节的抗拉强度、屈服强度和延伸率提高了35.1%,33.9%和49.5%,达到了差压铸造的力学性能指标。
[0086]实施例2
[0087]汽车下控制臂，A356合金，重2.41^。浇注温度为720°(:，模具材质!113钢，模具初始温度为250°C，冷却方式为6路水冷与3路风冷组合。控制臂构形及特征部位如图2A所示。图2A的结构参考《汽车控制臂挤压铸造数值模拟及工艺优化》，作者邢志威等。
[0088]参见图2B所示的结晶增压方式的压力一时间曲线图，采用金属型低压铸造成型用结晶增压方法制备铝合金汽车底盘铸件的步骤有:
[0089]步骤一，升液阶段；
[0090]在升液压力为21kPa、升液速度为1.8kPa/s的条件下，铝液沿升液管平稳上升至铸型浇口处，并流入铸型中；
[0091]步骤二，充型阶段；
[0092]在充型压力为35kPa、充型速度为0.54kPa/s的条件下，铝液从浇口充入型腔，直至型腔全部充满；
[0093]步骤三，结晶增压阶段；
[0094]在本发明中，改进的结晶增压压力一时间曲线如图2B所示。
[0095](A)充型阶段结束，开始增大结晶增压压力；
[0096](B)至特征部位A在充型14s后凝固结束时，结晶增压压力增大到10kPa;
[0097](C)特征部位A在充型14s后凝固结束后，以35kPa/s的速度增大结晶保压压力到380kPa；
[0098]步骤四，结晶保压阶段；
[0099]在压力达到380kPa后，进入结晶保压阶段；
[0100](A)特征部位B充型22s后凝固结束；
[0101](B)特征部位C充型37s后凝固结束；
[0102](C)特征部位D在充型完成后130s凝固结束，继续保压60s;
[0103]步骤五，卸压放气阶段；
[0104]经步骤四后解除保温炉内的气体压力，使升液管和浇道口未凝固的铝液流回到保温炉。
[0105]对比实施例2
[0106]采用与实施例2相同的步骤一至步骤三，不同之处在于步骤三采用传统的结晶增压方式，只有一个增压阶段，且结晶增压压力值为80kPa，然后开始结晶保压200s，随后解除保温炉内的气体压力，使升液管和浇道口未凝固的铝液流回到保温炉。
[0107]将实施例2和对比实施例2制得的A356合金转向节铸件，经T6热处理后，测试其抗拉强度、屈服强度和延伸率性能。
[0108]采用Instron8801型号拉伸试验机测量，对比实施例2制得的控制臂的力学性能:其抗拉强度、屈服强度和延伸率分别达到251MPa、196MPa、8.5%。
[0109]采用Instron8801型号拉伸试验机测量，实施例2制得的控制臂的力学性能:抗拉强度、屈服强度和延伸率分别达到34210^、28710^、12.5%。
[0110]经本发明方法处理后的控制臂的抗拉强度、屈服强度和延伸率提高了36.2%、46.4%和47.1%，达到了差压铸造的力学性能指标。
[0111]实施例3
[0112]汽车后转向节，A356合金，重2.81^。浇注温度为710°(:，模具材质!113钢，模具初始温度为350°C，冷却方式为9路水冷与3路风冷组合。转向节构形及特征部位如图1A所示。
[0113]参见图3所示的结晶增压方式的压力一时间曲线图，采用金属型低压铸造成型用结晶增压方法制备铝合金汽车底盘铸件的步骤有:
[0114]步骤一，升液阶段；
[0115]在升液压力为20kPa、升液速度为2.0kPa/s的条件下，铝液沿升液管平稳上升至铸型浇口处，并流入铸型中；
[0116]步骤二，充型阶段；
[0117]在充型压力为28kPa、充型速度为0.5kPa/s的条件下，铝液从浇口充入型腔，直至型腔全部充满；
[0118]步骤三，结晶增压阶段；
[0119]在本发明中，改进的结晶增压压力一时间曲线如图3所示。
[0120](A)充型阶段结束，开始增大结晶增压压力；
[0121](B)至特征部位A在充型后16s后凝固时，结晶增压压力增大到130kPa;
[0122](C)特征部位A在充型后16s后凝固结束后，以40kPa/s的速度增大结晶保压压力到850kPa；
[0123]步骤四，结晶保压阶段；
[0124]在压力达到850kPa后，进入结晶保压阶段；
[0125](A)特征部位B充型35s后凝固结束；
[0126](B)特征部位C充型96s后凝固结束；
[0127](C)特征部位D在充型完成后190s凝固结束，继续保压30s;
[0128]步骤五，卸压放气阶段；
[0129]经步骤四后，解除保温炉内的气体压力，使升液管和浇道口未凝固的铝液流回到保温炉。
[0130]对比实施例3
[0131]采用与实施例3相同的步骤一至步骤三，不同之处在于步骤三采用传统的结晶增压方式，只有一个增压阶段，且结晶增压压力值为85kPa，然后开始结晶保压220s，随后解除保温炉内的气体压力，使升液管和浇道口未凝固的铝液流回到保温炉。
[0132]将实施例3和对比实施例3制得的A356合金转向节铸件，经T6热处理后，测试其抗拉强度、屈服强度和延伸率性能。
[0133]采用Instron8801型号拉伸试验机测量，对比实施例3制得的转向节的力学性能:抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为25510^、22010^、9.6%。
[0134]采用Instron8801型号拉伸试验机测量，实施例3制得的转向节的力学性能:抗拉强度、屈服强度和延伸率分别达到352MPa、294MPa、14.3%。
[0135]通过对比可知，经本发明方法所得转向节的抗拉强度、屈服强度和延伸率提高了38.0%,33.6%和49.0% ,达到了差压铸造的力学性能指标。
【主权项】
1.一种金属型低压铸造成型用结晶增压方法，所述金属型低压铸造至少包括有升液阶段、充型阶段、结晶增压阶段、结晶保压阶段和卸压阶段;其特征在于:根据铸件结构特点和凝固顺序，设定多个特征部位，所述特征可以是特征部位A、特征部位B、特征部位C、特征部位D; 根据各特征部位的凝固顺序，设定结晶增压压力:根据特征部位A凝固结束时间，把结晶增压划分为两个阶段;第一阶段:充型结束至特征部位A凝固结束阶段，结晶增压压力增大到80?150kPa;第二阶段:特征部位A凝固结束后，结晶增压压力快速增大到160?100kPa，增压速度为10?40kPa/s。 所述结晶增压阶段的步骤为: (A)充型阶段结束，开始增大结晶增压压力； (B)特征部位A凝固结束时，结晶增压压力增大到80?150kPa； (C)特征部位A凝固结束后，以10?40kPa/s的速度增大结晶保压压力到160?lOOOkPa，然后进入结晶保压阶段。2.依据权利要求1所述的金属型低压铸造成型用结晶增压方法制备铝合金汽车底盘铸件，其特征在于有下列步骤: 步骤一，升液阶段； 调节升液阶段的压力为15?21kPa，升液速度为1.8?2.0kPa/s; 步骤二，充型阶段； 调节充型阶段的充型压力为25?35kPa，充型速度为0.4?1.0kPa/s，使铝液从浇口进入型腔，直至将型腔全部充满； 步骤三，结晶增压阶段； 经步骤二后使铝液完全充满铸型后，进入结晶增压阶段: (A)充型阶段结束，开始增大结晶增压压力； (B)特征部位A凝固结束时，结晶增压压力增大到80?150kPa； (C)特征部位A凝固结束后，以10?40kPa/s的速度增大结晶保压压力到160?100kPa; 步骤四，结晶保压阶段； 在压力达到160?100kPa后，进入结晶保压阶段； (A)特征部位B凝固结束； (B)特征部位C凝固结束； (C)特征部位D凝固结束后，继续保压10?60s; 步骤五，卸压放气阶段； 经步骤四后，待铝合金汽车底盘铸件凝固完毕，解除保温炉内的气体压力，使升液管和浇道口未凝固的铝液流回到保温炉中。3.根据权利要求2所述的一种铝合金汽车底盘铸件金属型低压铸造成型用结晶增压方法，其特征在于:制得的铝合金汽车底盘铸件在模具结构和合模力不变的情况下，能够将铸件强度提高10?50%，延伸率提高25?50%。4.根据权利要求1或2所述的一种铝合金汽车底盘铸件金属型低压铸造成型用结晶增压方法，其特征在于:所述方法能够制备转向节、控制臂、副车架和轮毂支架类复杂变截面尚品质铸件。
【专利摘要】本发明公开了一种铝合金汽车底盘铸件金属型低压铸造成型用结晶增压方法，该方法在升液、充型和结晶增压阶段，延续现有铝合金汽车底盘铸件低压铸造工艺，升液压力和充型压力控制在18～21kPa和30～35kPa。根据特征部位A的凝固结束时间，把结晶增压划分为两个阶段；第一阶段：充型阶段结束至特征部位A凝固结束阶段，结晶增压压力增大到80～150kPa；第二阶段：特征部位A凝固结束后，结晶增压压力快速增大到160～1000kPa，增压速度为10～40kPa/s。然后进入保压阶段、卸压。本发明方法使得凝固补缩效果和铸件力学性能显著提高，同时避免了铝液飞溅、铸件飞边毛刺等缺陷，显著减低了对模具结构和铸型合模力的要求。
【IPC分类】B22D18/04
【公开号】CN105583395
【申请号】CN201610131471
【发明人】张花蕊, 张虎
【申请人】北京航空航天大学
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2016年3月8日