本發(fā)明涉及壓鑄領(lǐng)域，更具體地，涉及一種汽車轉(zhuǎn)向器齒輪箱變速器鋁合金殼體及其制備方法。

背景技術(shù)：

汽車轉(zhuǎn)向器是保證汽車在行駛過程中需要按駕駛員的意志經(jīng)常改變其行駛方向設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)。汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)從液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)到電控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，再發(fā)展到目前的電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，該技術(shù)的應(yīng)用，使汽車的駕駛性能達(dá)到令人滿意的程度，因而當(dāng)汽車在低速行駛時(shí)可使轉(zhuǎn)向輕便、靈活；當(dāng)汽車在中高速區(qū)域轉(zhuǎn)向時(shí)，又能保證提供最優(yōu)的動(dòng)力放大倍率和穩(wěn)定的轉(zhuǎn)向手感，從而提高了高速行駛操縱的穩(wěn)定性，輸出力矩合理調(diào)節(jié)，節(jié)省油耗。轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)與油耗有著密切的關(guān)系。

現(xiàn)有的轉(zhuǎn)向機(jī)殼體，產(chǎn)品工藝控制單一，容易存在缺陷。重力澆鑄缺點(diǎn)有：1)產(chǎn)品補(bǔ)縮困難，容易形成疏松或縮孔缺陷導(dǎo)致產(chǎn)品合格率低；2)產(chǎn)品重量遠(yuǎn)大于壓鑄工藝下的重量，造成原材料的浪費(fèi)；3)生產(chǎn)節(jié)拍慢，不能滿足產(chǎn)能要求。當(dāng)前壓鑄生產(chǎn)存在如下缺點(diǎn)：1)生產(chǎn)效率低導(dǎo)致熔煉過程控制差，鋁液沒有精煉變質(zhì)過程，晶粒粗大導(dǎo)致產(chǎn)品機(jī)械性能不達(dá)標(biāo)；2)壓鑄模具排列結(jié)構(gòu)交叉點(diǎn)，導(dǎo)致產(chǎn)品壁厚、氣孔大，和表面缺陷較多。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述已有技術(shù)中存在的不足，提供一種汽車齒輪箱變速器鋁合金殼體及其制備方法。通過將一模一腔的模具壓鑄技術(shù)改進(jìn)為一模兩腔傾冷室超高速壓鑄方式的優(yōu)化，改善了原有薄壁殼體類產(chǎn)品氣孔過大的弊端，該技術(shù)在國內(nèi)為先進(jìn)水平。得到的產(chǎn)品滿足變速器氣孔＜0.5mm的技術(shù)要求，因此，該產(chǎn)品具有良好的市場(chǎng)前景。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供一種汽車轉(zhuǎn)向器齒輪箱變速器鋁合金殼體，由以下重量百分比的組分組成：硅8.0-11.0％，鐵≤1.4％，銅2.5-4.5％，鎂0.15-0.65％，鋅≤1.3％，鉻≤0.16％，鎳≤0.56％，錫≤0.27％，鈦≤0.30％，鉛≤0.45％，錳≤0.65％，余量為鋁。

優(yōu)選地，由以下重量百分比的組分組成：硅8.0-11.0％，鐵1.2-1.4％，銅2.5-4.5％，鎂0.15-0.65％，鋅≤1.3％，鉻≤0.16％，鎳≤0.56％，錫≤0.27％，鈦≤0.30％，鉛≤0.45％，錳≤0.65％，余量為鋁。

優(yōu)選地，由以下重量百分比的組分組成：硅9-10％，鐵1.2-1.4％，銅3-4％，鎂0.2-0.6％，鋅1.0-1.3％，鉻0.10-0.16％，鎳0.2-0.56％，錫0.1-0.27％，鈦0.1-0.3％，鉛0.2-0.45％，錳0.3-0.65％，余量為鋁。

優(yōu)選地，由以下重量百分比的組分組成：硅8％，鐵1.2％，銅2.5％，鎂0.15％，鋅0.5％，鉻0.05％，鎳0.05％，錫0.05％，鈦0.1％，鉛0.1％，錳0.05％，余量為鋁。

優(yōu)選地，由以下重量百分比的組分組成：硅11％，鐵1.4％，銅4.5％，鎂0.65％，鋅1.3％，鉻0.16％，鎳0.56％，錫0.27％，鈦0.30％，鉛0.45％，錳0.65％，余量為鋁。

優(yōu)選地，由以下重量百分比的組分組成：硅10％，鐵1.3％，銅3％，鎂0.35％，鋅1.1％，鉻0.12％，鎳0.23％，錫0.21％，鈦0.18％，鉛0.35％，錳0.45％，余量為鋁。

優(yōu)選地，由以下重量百分比的組分組成：硅9.5％，鐵1.4％，銅4.0％，鎂0.6％，鋅1.2％，鉻0.14％，鎳0.33％，錫0.26％，鈦0.2％，鉛0.3％，錳0.65％，余量為鋁。

本發(fā)明還提供一種如上所述的汽車轉(zhuǎn)向器齒輪箱變速器鋁合金殼體的制備方法，包括以下步驟：

1)將熔煉爐加熱升溫至600℃以上，按照配比重量將硅、鐵、銅、鎂、鋅、鉻、鎳、錫、鈦、鉛、錳和鋁加入到爐膛內(nèi)；

2)繼續(xù)加熱上述混合物料，待混合物料的溫度上升至720℃±10℃時(shí)，加入用量為混合物料的0.1％-0.8％的精煉劑進(jìn)行低溫精煉，用鐘罩將精煉劑壓入混合物料液體中進(jìn)行圓周攪拌5-15分鐘，采用99.99％的氬氣進(jìn)行除氣操作3-15分鐘，靜止10-15分鐘準(zhǔn)備壓鑄；

3)將一模兩腔的模具固定在壓鑄機(jī)的動(dòng)定模板上，將模具預(yù)熱至160～250℃，在模具型腔內(nèi)采用自動(dòng)噴霧系統(tǒng)均勻噴上一層水基涂料，涂型厚度為0.005～0.008mm，加熱并保持模具溫度為200～300℃；

4)將步驟3)處理完成的混合物料液體將物料液壓入模具內(nèi)，采用10段壓射速度精確控制鋁液，進(jìn)行充型壓鑄，開模由機(jī)器人取出鑄件，制得所需的汽車齒輪箱變速器鋁合金殼體產(chǎn)品的半成品；

5)將步驟(4)中的到的半成品冷卻后進(jìn)行切邊、手工清理、X探傷、拋丸、加工ECM去毛刺、進(jìn)行終清洗烘干和最終檢驗(yàn)，得到產(chǎn)品。

進(jìn)一步地，步驟(2)中的精煉劑為三合一精煉劑。

本發(fā)明制造的新型高精密汽車轉(zhuǎn)向器齒輪箱變速器鋁合金殼體，針對(duì)節(jié)能型、輕量型汽車中轉(zhuǎn)向器殼體，做到產(chǎn)品壁薄，一體式結(jié)構(gòu)，采用小型芯高壓制冷設(shè)備壓鑄模具合理排列，將配制成的物料加入熔煉爐進(jìn)行精煉，把一模兩腔的模具固定在壓鑄機(jī)的動(dòng)定模板上，進(jìn)行壓鑄，使轉(zhuǎn)向器殼體壁變薄，解決高溫抽芯易變形情況，整個(gè)鑄造過程一次成型，可規(guī)?；a(chǎn)。

本發(fā)明制造的殼體通過鋁合金成分設(shè)計(jì)與優(yōu)化，鋁合金熔煉過程加入精煉變質(zhì)劑，在高速壓鑄時(shí)，可保證鋁液純凈度和晶粒細(xì)小，提高產(chǎn)品強(qiáng)度。

本發(fā)明制造的殼體采用一模兩腔傾冷室超高速壓鑄方式，模具涂料采用自動(dòng)噴涂，機(jī)器人取件等工藝系統(tǒng)優(yōu)化。

本發(fā)明制造的殼體利用模流分析軟件對(duì)模具系統(tǒng)進(jìn)行模具溫度分布的設(shè)計(jì)和壓鑄系統(tǒng)以及排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)小型抽芯模具排列盡量減少交叉點(diǎn)。

本發(fā)明通過現(xiàn)代化模擬手段(模流分析)，極大降低了開發(fā)成本，產(chǎn)品合格率高，鋁液通過變質(zhì)處理，產(chǎn)品的氣孔和機(jī)械性能優(yōu)于市場(chǎng)同樣產(chǎn)品5％以上，抗拉強(qiáng)度突破300Mpa，合理模具工藝設(shè)計(jì)使得產(chǎn)品充型過程穩(wěn)定，不僅提高了產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)很大程度上提高了模具的壽命。產(chǎn)品一次合格率為98％。

本發(fā)明通過自動(dòng)化的周邊設(shè)備(例如自動(dòng)噴霧系統(tǒng))解決了生產(chǎn)效率低的問題，提高近20％產(chǎn)能，同時(shí)降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種以自動(dòng)化為基礎(chǔ)的一套壓鑄加工工藝和對(duì)生產(chǎn)過程主要影響鑄件缺陷的過程進(jìn)行調(diào)整和控制的生產(chǎn)方法。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種汽車轉(zhuǎn)向器齒輪箱變速器鋁合金殼體，由以下重量百分比的組分組成：硅9.5％，鐵1.0％，銅3.5％，鎂0.18％，鋅0.5％，鉻0.05％，鎳0.15％，錫0.27％，鈦0.3％，鉛0.45％，錳0.65％，余量為鋁。

將熔煉爐加熱升溫至600℃以上，按照上述配比重量將硅、鐵、銅、鎂、鋅、鉻、鎳、錫、鈦、鉛、錳和鋁加入到爐膛內(nèi)。繼續(xù)加熱上述混合物料，待混合物料的溫度上升至720℃±10℃時(shí)，加入用量為混合物料的0.1％-0.8％的三合一精煉劑進(jìn)行低溫精煉，用鐘罩將三合一精煉劑壓入混合物料液體中進(jìn)行圓周攪拌5-15分鐘，采用99.99％的氬氣進(jìn)行除氣操作3-15分鐘，靜止10-15分鐘準(zhǔn)備壓鑄；將一模兩腔的模具固定在壓鑄機(jī)的動(dòng)定模板上，將模具預(yù)熱至160～250℃，在模具型腔內(nèi)采用自動(dòng)噴霧系統(tǒng)均勻噴上一層水基涂料，涂型厚度為0.005～0.008mm，加熱并保持模具溫度為200～300℃；將上述處理完成的混合物料液體將物料液壓入模具內(nèi)，采用10段壓射速度精確控制鋁液，進(jìn)行充型壓鑄，開模由機(jī)器人取出鑄件，制得所需的汽車齒輪箱變速器鋁合金殼體產(chǎn)品的半成品。將上述得到的半成品冷卻后進(jìn)行切邊、手工清理、X探傷、拋丸、加工ECM去毛刺、進(jìn)行終清洗烘干和最終檢驗(yàn)，得到產(chǎn)品。

其中，利用模流分析軟件對(duì)模具系統(tǒng)進(jìn)行模具溫度分布的設(shè)計(jì)和壓鑄系統(tǒng)以及排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)小型抽芯模具排列盡量減少交叉點(diǎn)。

與現(xiàn)有的汽車轉(zhuǎn)向器齒輪箱變速器鋁合金殼體產(chǎn)品相比，本實(shí)施例制備的汽車轉(zhuǎn)向器齒輪箱變速器鋁合金殼體通過現(xiàn)代化模擬手段(模流分析)，產(chǎn)品一次合格率為98％，鋁液通過變質(zhì)處理，氣孔和產(chǎn)品機(jī)械性能優(yōu)于市場(chǎng)同樣產(chǎn)品5％，抗拉強(qiáng)度為300Mpa，通過自動(dòng)化的周邊設(shè)備解決了生產(chǎn)效率低的問題，提高近20％產(chǎn)能。

實(shí)施例2

在本實(shí)施例中，汽車轉(zhuǎn)向器齒輪箱變速器鋁合金殼體，由以下重量百分比的組分組成：硅9.5％，鐵1.4％，銅4.0％，鎂0.6％，鋅1.2％，鉻0.14％，鎳0.33％，錫0.26％，鈦0.2％，鉛0.3％，錳0.65％，余量為鋁。。

上述汽車轉(zhuǎn)向器齒輪箱變速器鋁合金殼體通過與實(shí)施例1相同的方法得到。

與現(xiàn)有的汽車轉(zhuǎn)向器齒輪箱變速器鋁合金殼體產(chǎn)品相比，本實(shí)施例制備的汽車轉(zhuǎn)向器齒輪箱變速器鋁合金殼體通過現(xiàn)代化模擬手段(模流分析)，產(chǎn)品一次合格率為99％，鋁液通過變質(zhì)處理，氣孔和產(chǎn)品機(jī)械性能優(yōu)于市場(chǎng)同樣產(chǎn)品8％，抗拉強(qiáng)度為330Mpa，通過自動(dòng)化的周邊設(shè)備解決了生產(chǎn)效率低的問題，提高近20％產(chǎn)能。

實(shí)施例3

在本實(shí)施例中，汽車轉(zhuǎn)向器齒輪箱變速器鋁合金殼體，由以下重量百分比的組分組成：硅8％，鐵1.2％，銅2.5％，鎂0.15％，鋅0.5％，鉻0.05％，鎳0.05％，錫0.05％，鈦0.1％，鉛0.1％，錳0.05％，余量為鋁。。

上述汽車轉(zhuǎn)向器齒輪箱變速器鋁合金殼體通過與實(shí)施例1相同的方法得到。

與現(xiàn)有的汽車轉(zhuǎn)向器齒輪箱變速器鋁合金殼體產(chǎn)品相比，本實(shí)施例制備的汽車轉(zhuǎn)向器齒輪箱變速器鋁合金殼體通過現(xiàn)代化模擬手段(模流分析)，產(chǎn)品一次合格率為98％，鋁液通過變質(zhì)處理，氣孔和產(chǎn)品機(jī)械性能優(yōu)于市場(chǎng)同樣產(chǎn)品7％，抗拉強(qiáng)度為315Mpa，通過自動(dòng)化的周邊設(shè)備解決了生產(chǎn)效率低的問題，提高近20％產(chǎn)能。

實(shí)施例4

在本實(shí)施例中，汽車轉(zhuǎn)向器齒輪箱變速器鋁合金殼體，由以下重量百分比的組分組成：硅11％，鐵1.4％，銅4.5％，鎂0.65％，鋅1.3％，鉻0.16％，鎳0.56％，錫0.27％，鈦0.30％，鉛0.45％，錳0.65％，余量為鋁。

上述汽車轉(zhuǎn)向器齒輪箱變速器鋁合金殼體通過與實(shí)施例1相同的方法得到。

與現(xiàn)有的汽車轉(zhuǎn)向器齒輪箱變速器鋁合金殼體產(chǎn)品相比，本實(shí)施例制備的汽車轉(zhuǎn)向器齒輪箱變速器鋁合金殼體通過現(xiàn)代化模擬手段(模流分析)，產(chǎn)品一次合格率為98％，鋁液通過變質(zhì)處理，氣孔和產(chǎn)品機(jī)械性能優(yōu)于市場(chǎng)同樣產(chǎn)品6％，抗拉強(qiáng)度為320Mpa，通過自動(dòng)化的周邊設(shè)備解決了生產(chǎn)效率低的問題，提高近20％產(chǎn)能。

實(shí)施例5

在本實(shí)施例中，汽車轉(zhuǎn)向器齒輪箱變速器鋁合金殼體，由以下重量百分比的組分組成：硅10％，鐵1.3％，銅3％，鎂0.35％，鋅1.1％，鉻0.12％，鎳0.23％，錫0.21％，鈦0.18％，鉛0.35％，錳0.45％，余量為鋁。

上述汽車轉(zhuǎn)向器齒輪箱變速器鋁合金殼體通過與實(shí)施例1相同的方法得到。

與現(xiàn)有的汽車轉(zhuǎn)向器齒輪箱變速器鋁合金殼體產(chǎn)品相比，本實(shí)施例制備的汽車轉(zhuǎn)向器齒輪箱變速器鋁合金殼體通過現(xiàn)代化模擬手段(模流分析)，產(chǎn)品一次合格率為99％，鋁液通過變質(zhì)處理，氣孔和產(chǎn)品機(jī)械性能優(yōu)于市場(chǎng)同樣產(chǎn)品6％，抗拉強(qiáng)度為300Mpa，通過自動(dòng)化的周邊設(shè)備解決了生產(chǎn)效率低的問題，提高近20％產(chǎn)能。

實(shí)施例1-5中使用的三合一精煉劑可以是型號(hào)為HZ-LGJ、HZ-HSJ、HZ-WNJ的精煉劑，例如由徐州華中鋁業(yè)有限公司生產(chǎn)。

采用上述實(shí)施例1-5中生產(chǎn)制備得到的汽車轉(zhuǎn)向器齒輪箱變速器鋁合金殼體與汽車轉(zhuǎn)向器齒輪箱變速器鋁合金殼體的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比結(jié)果如下表1所示。

表1本發(fā)明制備的汽車轉(zhuǎn)向器齒輪箱變速器鋁合余殼體性能與其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比

由此可見，本發(fā)明的生產(chǎn)制備得到的汽車轉(zhuǎn)向器齒輪箱變速器鋁合金殼體在各項(xiàng)指標(biāo)上均已達(dá)到并超越技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，且與標(biāo)準(zhǔn)相比氣孔關(guān)鍵面更小，更加卓越的滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)和使用需求。

本發(fā)明的汽車轉(zhuǎn)向器齒輪箱變速器鋁合金殼體不僅能夠達(dá)到壁薄，一體式，不易變形的效果，而且能夠保證各軸孔表面光潔度良好。通過分析能影響產(chǎn)品質(zhì)量的原料選擇、生產(chǎn)設(shè)備對(duì)生產(chǎn)工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以生產(chǎn)過程中相關(guān)因素對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響為調(diào)整思路和方法，對(duì)鋁合金材料配合比、壓鑄工藝及模具進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)。生產(chǎn)過程自動(dòng)操作相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)，通過小試和中試論證各相關(guān)因素以及各參數(shù)的合理、協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的電動(dòng)轉(zhuǎn)向殼體的生產(chǎn)工藝。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用來限定本發(fā)明的實(shí)施范圍；如果不脫離本發(fā)明的精神和范圍，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍當(dāng)中。