一种镁合金齿轮箱的压铸工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种镁合金齿轮箱的压铸工艺。所述工艺按照配方量配制原料组分并混合；将混合后的原料加热到液态或半液态状；在8～20MPa的压射比压下，使得到的液态或半液态原料以35～80m/s的充填速度充填进模具空腔中，充填时间为0.01～0.3s，在充填过程中，模具温度为200～315℃，浇注温度为600～700℃；充填完成后，在30～80MPa下保压2～8s使其成型凝固，最后获得镁合金齿轮箱铸件。本发明所述的镁合金齿轮箱压铸工艺合理、稳定，压铸成形质量和表面质量好，成品率高。
【专利说明】一种镁合金齿轮箱的压铸工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及齿轮箱的制作【技术领域】，尤其涉及一种镁合金齿轮箱的压铸工艺。
【背景技术】
[0002]镁合金具有密度小、比强度和比刚度高，以及良好的压铸工艺性、减振性、导热性、切削加工性、电磁屏蔽性、可回收利用等特点，已在3C、汽车、电动工具、航空航天等行业中获得了越来越广泛的应用，被誉为21世纪最具有开发和应用价值的“绿色”工程材料。
[0003]压铸是铸造液态模锻的一种方法。压铸模锻工艺是一种在专用的压铸模锻机上完成的工艺。它的基本工艺过程是:金属液先低速或高速铸造充型进模具的型腔内，模具有活动的型腔面，它随着金属液的冷却过程加压锻造，既消除毛坯的缩孔缩松缺陷，也使毛坯的内部组织达到锻态的破碎晶粒。毛坯的综合机械性能得到显著的提高。
[0004]镁合金零件多采用压铸方式成形，相对于铝合金压铸而言，镁合金的凝固时间更短，所以，要求镁合金的压铸充填速度比铝合金更高、充填时间更短。镁合金齿轮箱内部结构很复杂、压铸成形难度相当大，因此对镁合金齿轮箱压铸模的设计、制造和压铸工艺的要求相当苛刻:要求合理的模具结构、较大的浇道面积和合理的浇注系统、较高的充填速度、更短的充填时间等。
[0005]目前，因国内在发展镁合金方面起步较晚，对镁合金的许多压铸特性还不很了解，很多厂家按铝合金压铸模方案进行设计与生产，造成镁合金压铸成品率较低、压铸缺陷(如冷隔、欠铸、花斑等)较多的结果。
[0006]CN102756075A涉及一种齿轮箱的铸造工艺，包括以下步骤:制作齿轮箱的模具；把模具固定在射砂机上，加热至300-35(TC，保温20-40分钟待射砂；把树脂砂通过射砂机射砂孔射至模具中，使树脂砂充满模具的空腔；对造型后的树脂砂模具进行修型，并在其表面刷涂料；对树脂砂模具进行配模、合箱；对树脂砂模具进行吊箱；在模具的浇口上放上浇口杯，在冒口上放上冒口杯；用吊包将铁水浇入树脂砂模具的型腔内进行浇铸。
[0007]压铸工艺是将压铸生产的3大要素(即压铸合金、压铸模和压铸机)进行有机组合的综合过程。若选定的压铸参数不合理，则可能造成压铸充填不充分、气孔、冷隔、花斑、粘模等不良压铸缺陷。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种镁合金齿轮箱的压铸工艺。
[0009]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0010]本发明提供的一种镁合金齿轮箱的压铸工艺，所述镁合金齿轮箱按重量百分比包括如下原料组分:A14?8% ；Zn0.1?0.3% ；Mn0.2?0.8% ;余量为Mg。
[0011]本发明所述镁合金齿轮箱原料中，所述Al的重量百分比可选择4.01?7.96%，4.3 ?7.5%, 4.86 ?7.15%, 5 ?7%，5.34 ?6.88%, 5.68 ?6.4%, 5.9 ?6.14% 等。
[0012]本发明所述镁合金齿轮箱原料中，所述Zn的重量百分比可选择0.11?0.29%，0.14 ?0.25%, 0.17 ?0.22%, 0.2% 等。
[0013]本发明所述镁合金齿轮箱原料中，所述Mn的重量百分比可选择0.21?0.78%，0.27 ?0.7%, 0.33 ?0.64%, 0.4 ?0.6%, 0.43 ?0.57%, 0.52% 等。
[0014]在本发明中，所述镁合金齿轮箱的原料组分中，Si的重量百分比< 0.1%，Cu的重量百分比彡0.01%, Ni的重量百分比彡0.002%, Fe的重量百分比彡0.005%。
[0015]作为本发明的优选技术方案，所述镁合金齿轮箱按重量百分比包括以下原料组分:A16 ?6.5% ；Zn0.15 ?0.22% ；Mn0.27 ?0.5% ；Si ( 0.07%, Cu ( 0.01%,Ni ( 0.001%,Fe彡0.003%，余量为Mg。
[0016]本发明所述的“包括”，意指其除所述组分外，还可以包括其他组分，这些其他组分赋予所述镁合金齿轮箱不同的特性。除此之外，本发明所述的“包括”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……组成”。
[0017]与铝合金相比较，由于镁合金具有低动力学粘度、低比热容和低相变潜热、高流动性、凝固时间短，使得镁合金零件的压铸工艺有别于铝合金零件的压铸工艺:采用比铝合金更大的充填速度、更短的充填时间的压铸工艺，来进行镁合金的压铸成形研究和生产。
[0018]压射比压是压铸室内液体金属单位面积上所受的压力。压射比压的选择，应根据不同合金和铸件结构特性确定。压射比压的高低直接影响到熔融合金的充填速度、流动性、压铸件的致密程度、压铸件的轮廓清晰程度及其表面的粗糙度。而且不同的压射比压造成熔融合金对模腔表面的冲刷程度也不同，从而影响到压铸模的使用寿命。过高的压射比压可能使压铸模受到熔融合金的强烈冲刷，增加粘模的可能性，降低模具寿命，且易使模具被胀开。因此，在保证压铸件质量和使用要求的前提下，应尽可能选择较低的压射比压。在本发明中，所述工艺中的压射比压为8?20MPa，例如可选择8.01?19.9MPa，8.4?19.2MPa，9 ?15MPa，10.7 ?14MPa，12 ?13.4MPa 等，优选 10 ?17MPa，进一步优选 15MPa。
[0019]充填速度也是压铸工艺的重要参数之一。充填速度的高低直接关系到压铸件的内部质量和外观质量:充填速度过小会使铸件的轮廓不清，甚至不能成形；充填速度过大则使铸件粘型，或使铸件内部的气孔率增加，降低力学性能。在本发明中，所述工艺中的充填速度为 35 ?80m/s,例如可选择 35.02 ?78.96m/s, 38 ?74.3m/s, 43 ?70m/s, 48.6 ?63.7m/s, 50 ?6 lm/s, 54m/s 等,优选 40 ?60m/s,进一步优选 55m/s。
[0020]对于镁合金压铸工艺，充填时间要短。在本发明中，所述工艺中的充填时间为0.01 ?0.3s，例如可选择 0.011 ?0.298s, 0.018 ?0.26s, 0.025 ?0.22s, 0.04 ?0.17s,0.06 ?0.12s, 0.086 ?0.1s, 0.09s 等，进一步优选 0.2s。
[0021]由于镁合金散热很快，因此有必要对模具进行预热、加热或冷却处理，以维持模具温度的稳定，提高压铸成形质量和表面质量。本发明所述工艺中模具温度为200?315°C，例如可选择 200.03 ?314.9°C，208?307°C，223?296.5°C，240 ?286°C，256.7 ?270°C，264°C等，优选220?280°C，进一步优选250°C。
[0022]浇注温度过高，则合金收缩大，使铸件容易产生裂纹、晶粒粗大、脆性；浇注温度过低则易产生冷隔、流纹和浇不足等缺陷。为了提高压铸成形质量，浇注温度的选取一般应与压射压力、充填速度和模具温度同时考虑。本发明所述工艺中，镁合金的浇注温度为600?700°C，例如可选择600.2 ?698.8?,625 ?680.7°C,643?672.1?,650 ?662.8°C,655°C等，优选635?680°C，进一步优选650°C。
[0023]保压的作用在于使压力传递给未凝固的金属，使其在高压下结晶，以获得组织致密的压铸件。其时间长短取决于铸件的材质和厚度。所述工艺中，保压时间为2?8s，例如 2.01 ?7.89s, 2.3 ?7.5s, 2.66 ?7s，3 ?6.2s, 3.75 ?5.8s，4 ?5.2s,4.4s 等，优选3?5s,进一步优选4s。
[0024]一种镁合金齿轮箱的压铸工艺，所述工艺条件经优化包括以下步骤:
[0025]( I)按照配方量配制原料组分并混合；
[0026](2)将混合后的原料加热到液态或半液态状；
[0027](3)在8?20MPa的压射比压下，使步骤(2)得到的液态或半液态原料以35?80m/s的充填速度充填进模具空腔中，充填时间为0.01?0.3s，在充填过程中，模具温度为200?315°C，浇注温度为600?700°C ；
[0028](4)充填完成后，保压2?8s使其成型凝固，最后获得镁合金齿轮箱铸件。
[0029]与已有技术方案相比，本发明具有以下有益效果:
[0030]本发明所述的镁合金齿轮箱压铸工艺合理、稳定，压铸成形质量和表面质量好，成品率闻。
[0031]下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
【具体实施方式】
[0032]为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下:
[0033]实施例1
[0034]一种镁合金齿轮箱的压铸工艺，所述工艺包括如下步骤:
[0035](I)按照配方量配制原料组分并混合:A18% ；Zn0.1% ；Mn0.2% ;余量为Mg ；
[0036](2)将混合后的原料加热到液态或半液态状；
[0037](3)在20MPa的压射比压下，使步骤(2)得到的液态或半液态原料以80m/s的充填速度充填进模具空腔中，充填时间为0.01s，在充填过程中，模具温度为315°C，浇注温度为600 0C ；
[0038](4)充填完成后，在30MPa下保压8s使其成型凝固，最后获得镁合金齿轮箱铸件。
[0039]实施例2
[0040]一种镁合金齿轮箱的压铸工艺，所述工艺包括如下步骤:
[0041 ] (I)按照配方量配制原料组分并混合:A14% ；Zn0.3% ；Mn0.8% ;余量为Mg ；
[0042](2)将混合后的原料加热到液态或半液态状；
[0043](3)在SMPa的压射比压下，使步骤(2)得到的液态或半液态原料以35m/s的充填速度充填进模具空腔中，充填时间为0.3s，在充填过程中，模具温度为200°C，浇注温度为700 V ；
[0044](4)充填完成后，在SOMPa下保压2s使其成型凝固，最后获得镁合金齿轮箱铸件。
[0045]实施例3
[0046]一种镁合金齿轮箱的压铸工艺，所述工艺包括如下步骤:
[0047](I)按照配方量配制原料组分并混合:A15% ；Zn0.15% ；Mn0.7% ；Si ^ 0.1%，Cu ( 0.01%, Ni ( 0.002%, Fe ( 0.005%,余量为 Mg ；
[0048](2)将混合后的原料加热到液态或半液态状；
[0049](3)在1MPa的压射比压下，使步骤(2)得到的液态或半液态原料以60m/s的充填速度充填进模具空腔中，充填时间为0.2s，在充填过程中，模具温度为220°C，浇注温度为680 0C ；
[0050](4)充填完成后，在60MPa下保压3s使其成型凝固，最后获得镁合金齿轮箱铸件。
[0051]实施例4
[0052]一种镁合金齿轮箱的压铸工艺，所述工艺包括如下步骤:
[0053](I)按照配方量配制原料组分并混合:A16.5% ；Zn0.15% ；Mn0.27% ；Si ( 0.07%,Cu ( 0.01%, Ni ( 0.001%, Fe ( 0.003%，余量为 Mg ；
[0054]( 2)将混合后的原料加热到液态或半液态状；
[0055](3)在17MPa的压射比压下，使步骤(2)得到的液态或半液态原料以40m/s的充填速度充填进模具空腔中，充填时间为0.ls，在充填过程中，模具温度为280°C，浇注温度为635 0C ；
[0056](4)充填完成后，在45MPa下保压5s使其成型凝固，最后获得镁合金齿轮箱铸件。
[0057]实施例5
[0058]一种镁合金齿轮箱的压铸工艺，所述工艺包括如下步骤:
[0059](I)按照配方量配制原料组分并混合:A16% ；Zn0.22% ；Mn0.5% ;Si彡0.07%,Cu ( 0.01%, Ni ( 0.001%, Fe ( 0.003%，余量为 Mg ；
[0060]( 2)将混合后的原料加热到液态或半液态状；
[0061](3)在15MPa的压射比压下，使步骤(2)得到的液态或半液态原料以55m/s的充填速度充填进模具空腔中，充填时间为0.2s，在充填过程中，模具温度为250°C，浇注温度为650 0C ；
[0062](4)充填完成后，在55MPa下保压4s使其成型凝固，最后获得镁合金齿轮箱铸件。
[0063] 申请人:声明，所属【技术领域】的技术人员在上述实施例的基础上，将上述实施例某组分的具体含量点值，与
【发明内容】
部分的技术方案相组合，从而产生的新的数值范围，也是本发明的记载范围之一，本申请为使说明书简明，不再罗列这些数值范围。
[0064] 申请人:声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的工艺步骤，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属【技术领域】的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
【权利要求】
1.一种镁合金齿轮箱的压铸工艺，其特征在于，所述镁合金齿轮箱按重量百分比包括如下原料组分:A14?8% ；Zn0.1?0.3% ；Mn0.2?0.8% ;余量为Mg。
2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述镁合金齿轮箱的原料组分中，Si的重量百分比彡0.1%，Cu的重量百分比彡0.01%, Ni的重量百分比彡0.002%, Fe的重量百分比(0.005%。
3.如权利要求1或2所述的工艺，其特征在于，所述镁合金齿轮箱按重量百分比包括以下原料组分:A16 ?6.5% ；Zn0.15 ?0.22% ；Mn0.27 ?0.5% ；Si ( 0.07%, Cu ( 0.01%,Ni ( 0.001%, Fe ( 0.003%，余量为 Mg。
4.如权利要求1-3之一所述的工艺，其特征在于，所述工艺中的压射比压为8?20MPa，优选10?17MPa，进一步优选15MPa。
5.如权利要求1-4之一所述的工艺，其特征在于，所述工艺中的充填速度为35?80m/s,优选40?60m/s,进一步优选55m/s。
6.如权利要求1-5之一所述的工艺，其特征在于，所述工艺中的充填时间为0.01?0.3s,进一步优选0.2s。
7.如权利要求1-6之一所述的工艺，其特征在于，所述工艺中模具温度为200?315°C，优选 220 ?280°C，进一步优选 250°C。
8.如权利要求1-7之一所述的工艺，其特征在于，所述工艺中，镁合金的浇注温度为600 ?700°C，优选 635 ?680°C，进一步优选 650°C。
9.如权利要求1-8之一所述的工艺，其特征在于，所述工艺中，增压比压为30?80MPa,优选45?60MPa，进一步优选55MPa ； 优选地，保压时间为2?8s,优选3?5s,进一步优选4s。
10.如权利要求1-9之一所述的工艺，其特征在于，所述工艺包括以下步骤: (O按照配方量配制原料组分并混合； (2)将混合后的原料加热到液态或半液态状； (3)在8?20MPa的压射比压下，使步骤(2)得到的液态或半液态原料以35?80m/s的充填速度充填进模具空腔中，充填时间为0.01?0.3s，在充填过程中，模具温度为200?315°C，浇注温度为600?7000C ； (4)充填完成后，在30?80MPa下保压2?8s使其成型凝固，最后获得镁合金齿轮箱铸件。
【文档编号】B22D17/00GK104278180SQ201310293934
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年7月12日 优先权日:2013年7月12日
【发明者】李飞 申请人:无锡成博科技发展有限公司