一种近共晶铝硅合金半固态挤压汽车连杆的铸造方法

本发明涉及一种近共晶铝硅合金半固态挤压汽车连杆的铸造方法，属于半材料加工设备。

背景技术：

1、汽车连杆由小头、杆身和大头三个主要部分组成，其作用是连接活塞与曲轴，并把活塞承受的气体压力传给曲轴，使活塞的往复运动变成曲轴的旋转运动，对外输出作功，

2、目前制备汽车连杆的主要原料有：中碳钢或中碳合金，主要制备方法有：铸造和模锻，用以上原料和方法制备出的汽车连杆具有淬透性差，容易产生热裂纹的缺点。为了提高强度，通常需要喷丸表面处理，增加生产成本。

3、本发明所述压铸模具较与cn116393675a中的模具有近净成型的优势，仅需少量加工就可以作为机械构件直接使用。本发明所述压铸模具使得成形的机械构件具有精确的外形、尺寸精度和形位精度高、面粗糙度好，同时也节约了后续加工成本。

技术实现思路

1、针对上述现有技术的缺点，本发明提供一种近共晶铝硅合金半固态挤压汽车连杆的铸造方法，本发明解决了传统铸造工艺生产汽车连杆强度低，耐热性能差等问题。

2、一种近共晶铝硅合金半固态挤压汽车连杆的铸造方法，主要包括如下步骤：

3、(1)联通电源闸刀，操纵挤压机中控台，操控挤压机上滑块带动压铸模具上模向上移开模，使用气枪吹出压铸模具型腔内的金属残留物，并将压铸模具上模和下模均匀喷涂高温脱模剂。

4、(2)通过挤压挤中控台操纵挤压机上滑块下移，带动压铸模具上模下移合模。

5、(3)将加热棒插入上下压铸模具56个加热孔中，接通加热棒电源，将压铸模具加热至300-350℃，保温2h-3h。

6、(4)将上模上移开模，使用中频炉加热1700g-2000g配置好的近共晶铝硅合金，待炉温上升至600-750℃，保温20-30min取出进行半固态浆料的制备。

7、(5)将制备好的半固态浆料导入料筒中。

8、(6)再次操控挤压机中控台使上模下移合模，挤压机顶杆以18-21mm/s的速度与120-180mpa的压力将半固态浆料由料筒挤入压铸模具的型腔，挤压完成后保压10-20s，待铸件成型后开模，上模随着滑块向上移动，利用顶杆的推力，将留在下模的铝硅合金铸件顶出，得到近共晶铝硅合金汽车连杆。

9、优选的，所制备的压汽车连杆尺寸为：高度35mm，上下模板各凹17.5mm，大圆内径64mm，外径80mm，小圆内径32mm，外径42mm，铸件总长167mm，拔模斜度10°。

10、优选的，步骤(4)所述近共晶铝硅合金所含物质及百分比如下：si 12％，cu 4％，ni 2％，mg 0.8％，al为基体元素。

11、本发明所述近共晶铝硅合金半固态挤压汽车连杆压铸模具包括，料筒1，下模板2，下垫块3，下隔热板4，加热孔5，下模6，u型槽7，上模8，上隔热板9，上垫块10，上模板11，排气槽12，溢料槽13，温度记录仪14，测温热电偶15，应力传感器16，连接螺杆17，石墨环18，数据采集系统19，顶杆20。

12、上隔热板9设置在上模8的上方；上隔热板9与上模板11之间设有上垫块10，上隔热板9和上垫块10上设置有贯穿的通孔；连接棒通过通孔将上模板11与上模8连接。

13、下隔热板4位于下模6和下垫块3之间，下隔热板4和下垫块3上设置有贯穿的通孔；连接棒通过通孔将下模6与下模板2连接；下模6、下隔热板4、下垫块3和下模板2中心处设置有贯穿的空腔，料筒1的外壁与下模6、下隔热板4和下模板2的空腔壁接触；顶杆20下端与挤压机连接，上端通过冲头卡进料筒1随着液压机顶出缸和回程推动动金属液充满压铸模具型腔。

14、连杆模具的两端通过石墨环18和连接螺杆17与应力传感器16相连接；应力传感器16嵌入下模板2内，应力传感器16连接数据采集系统19，数据采集系统19连接计算机。

15、压铸模具下模6内部设有测温热电偶15，测温热电偶15与温度记录仪14连接。便于研究压铸模具温度、凝固特征温度同时测定合金熔体在凝固过程中产生的临界凝固收缩力。

16、优选的，所述压铸模具的上模板11和下模板2均有4个u型槽，每个模板两侧各2个，且位置对应，上模板11的u型槽与挤压机通过螺母固定，下模板的u型槽通过螺母固定在挤压机工作台上。

17、优选的，其特征在于，所述压铸模具的上模板11和下模板2采用热作压铸模具h13钢；上模8、上隔热板9、上垫块10、下模6、下隔热板4、下垫块3和料筒1采用45#钢。

18、优选的，其特征在于，所述上模8和下模6四周设有56个加热孔5，用于放置加热棒对压铸模具进行加热；加热孔的直径为10mm，长度为100mm，距离型腔5mm。

19、优选的，其特征在于，所述上模8和下模6之间设有溢料槽13和排气槽12。

20、本发明便于研究压铸模具温度、凝固特征温度同时测定合金熔体在凝固过程中产生的临界凝固收缩力对合金性能的影响。

21、本发明所述压铸模具在上下模中间均设有隔热板，能够有效减少热量损失，缩短加热时间，延长加热棒使用寿命。

22、本发明的有益效果：本发明压铸模具解决了传统铸造工艺生产汽车连杆强度低，耐热性能差等问题，采用半固态流变技术制备半固态浆料，一方面可以细化初生铝相，改善共晶硅相的形态和分布，提高其综合性能。另一方面降低了元素的偏析，实现体积凝固，改善合金的微观组织。

技术特征：

1.一种近共晶铝硅合金半固态挤压汽车连杆的铸造方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述近共晶铝硅合金半固态挤压汽车连杆的铸造方法，其特征在于：所制备的挤压汽车连杆尺寸为：高度35mm，上下模板各凹17.5mm，大圆内径64mm，外径80mm，小圆内径32mm，外径42mm，铸件总长167mm，拔模斜度10°。

3.根据权利要求1所述近共晶铝硅合金半固态挤压汽车连杆的铸造方法，其特征在于：步骤(4)所述近共晶铝硅合金所含物质及百分比如下：si 12％，cu 4％，ni 2％，mg 0.8％，al为基体元素。

4.权利要求1所述近共晶铝硅合金半固态挤压汽车连杆的铸造方法，其特征在于：所述压铸模具包括：料筒(1)，下模板(2)，下垫块(3)，下隔热板(4)，加热孔(5)，下模(6)，u型槽(7)，上模(8)，上隔热板(9)，上垫块(10)，上模板(11)，排气槽(12)，溢料槽(13)，温度记录仪(14)，测温热电偶(15)，应力传感器(16)，连接螺杆(17)，石墨环(18)，数据采集系统(19)，顶杆(20)；

5.根据权利要求4所述近共晶铝硅合金半固态挤压汽车连杆的铸造方法，其特征在于：所述压铸模具的上模板(11)和下模板(2)分别有4个u型槽(7)，每个模板两侧各2个，且位置对应，上模板(11)的u型槽(7)与挤压机通过螺母固定，下模板的u型槽(7)通过螺母固定在挤压机工作台上。

6.根据权利要求4所述近共晶铝硅合金半固态挤压汽车连杆的铸造方法，其特征在于：所述压铸模具的上模板(11)和下模板(2)采用热作压铸模具h13钢；上模(8)、上隔热板(9)、上垫块(10)、下模(6)、下隔热板(4)、下垫块(3)和料筒(1)采用45#钢。

7.根据权利要求4所述近共晶铝硅合金半固态挤压汽车连杆的铸造方法，其特征在于：所述压铸模具的上模(8)和下模(6)四周设有56个加热孔(5)，用于放置加热棒对压铸模具进行加热；加热孔的直径为10mm，长度为100mm，距离型腔5mm。

8.根据权利要求4所述近共晶铝硅合金半固态挤压汽车连杆的铸造方法，其特征在于：所述压铸模具的上模(8)和下模(6)之间设有溢料槽(13)和排气槽(12)。

技术总结
本发明公开一种近共晶铝硅合金半固态挤压汽车连杆的铸造方法，属于材料加工设备技术领域。所述近共晶铝硅合金半固态挤压汽车连杆的压铸模具包括：上模、上隔热板、上垫块、上模板、下模、下隔热板、下垫块、下模板、料筒，温度记录仪，测温热电偶，应力传感器，连接螺杆，石墨环，数据采集系统。铸造方法包括：压铸模具加热，近共晶铝硅合金加热后放入料筒中，用挤压机顶杆将浆料挤入压铸模具型腔，挤压完成用顶杆将铸件顶出。本发明压铸模具解决了传统铸造工艺生产汽车连杆强度低，耐热性能差等问题。另外通过底注式挤压技术，使充型更加平稳，减少充型过程中的气孔缺陷，提高了合金组织的致密性。

技术研发人员：周荣锋,谢凌志,李永坤,李赵强,张灵芝,王乾思
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16