本發(fā)明屬于壓鑄生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及一種汽車零部件外殼體壓鑄模具材料及其加工方法。

背景技術(shù)：

壓鑄簡稱壓為鑄造，是一種金屬零件接近最終形狀尺寸的精密成形技術(shù)，最終產(chǎn)品為壓鑄件。其本質(zhì)是在高壓作用下，液態(tài)金屬以高速充填進(jìn)入模具型腔，并在壓力作用下成形和凝固，從而獲得輪廓清晰、表面光潔的壓鑄件。在有色金屬鑄造行業(yè)，壓鑄是一種重要的鑄造方法。近年來以鎂和鋁為主的輕合金在壓鑄行業(yè)中占據(jù)著重要地位，通過壓鑄得到的鋁合金鑄件約占鉛合金鑄件總量的六成。

汽車是中國制造業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)之一,國家重大專項(xiàng)目標(biāo)就是為促進(jìn)汽車、船舶、航空航天、發(fā)電設(shè)備四個(gè)領(lǐng)域發(fā)展。我國轎車鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、變速箱殼體等大型、復(fù)雜、高壽命壓鑄模具目前還不能自主生產(chǎn),主要依靠進(jìn)口,比如一汽豐田、天津豐田、東風(fēng)本田、重慶長安等。大型、復(fù)雜、高壽命壓鑄模具的核心技術(shù)被發(fā)達(dá)國家壟斷,成為制約我國汽車發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵部件國產(chǎn)化和汽車更新?lián)Q代速度提升的一個(gè)重要因素。

目前,我國壓鑄模具的失效形式大多是熱疲勞裂紋所致。壓鑄模具常與左右高速熔化的熾熱金屬液接觸,并被反復(fù)的加熱、冷卻,工作環(huán)境極其惡劣。其中,鋁合金壓鑄模具的服役條件較為苛刻,鋁合金熔液的溫度通常在一之間,以一的速度壓入模腔,壓力大約為,保壓時(shí)間一,每次壓射間隔時(shí)間大約為一,模腔表面受到高溫高速鋁液的反復(fù)沖刷,產(chǎn)生較大應(yīng)力。為此,壓鑄模具鋼應(yīng)具有足夠的高溫硬度和高溫強(qiáng)度,即高的回火穩(wěn)定性在工作時(shí)還承受一定的沖擊力和較嚴(yán)重的沖蝕,還必須具備好的耐磨性和一定的韌性由于反復(fù)急冷急熱而產(chǎn)生的交變熱應(yīng)力會(huì)使模腔表面產(chǎn)生龜裂現(xiàn)象,即熱疲勞,應(yīng)當(dāng)具有高的抗熱疲勞性能和抗氧化能力對(duì)于尺寸較大的熱作模具,為使整個(gè)截面性能均勻,壓鑄模具鋼還應(yīng)具有高的淬透性和較小的熱處理變形特性。國內(nèi)主要的壓鑄模具材料有4Cr5MoSiV1、3Cr2W8V等，最常使用的4Cr5MoSiV1鋼具有較高的強(qiáng)度、回火穩(wěn)定性,良好的韌性及抗熱疲勞性,但在600℃以上的熱強(qiáng)性欠佳,不適合壓鑄高熔點(diǎn)合金,而鋼的導(dǎo)熱性和抗熱疲勞能力差,塑韌性低,容易發(fā)生早期斷裂。因此,開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、優(yōu)質(zhì)、高性能的壓鑄模具有十分緊迫的現(xiàn)實(shí)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種汽車零部件外殼體壓鑄模具材料及其加工方法，模具材料具有良好的強(qiáng)度、韌性及抗高溫?zé)崞谛阅?能承受溫度聚變,適宜在高溫下長期工作,并具有淬透性高、尺寸穩(wěn)定性強(qiáng)及加工性好、耐熱裂紋性能強(qiáng)，適合大型、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密、長壽命要求的高性能壓鑄模、擠壓模等。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)手段為：

一種汽車零部件外殼體壓鑄模具材料，模具采用鎂鋁合金制備，所述鎂鋁合金包括如下質(zhì)量比的組分，鐵1.5%~3.5%，鎂 8.1%~10.5%，銀 0.25%~0.85%，鎢 0.06%~0.18%，鉻0.08%~0.18%，錫 0.07%~0.56%，鋅1.2%~3.8%，碳化硅 0.08%~1.76%，石墨 0.05%~0.15%， 余量為鋁。

進(jìn)一步優(yōu)選為鐵2%，鎂 9.3%，銀 0.56%，鎢 0.12%，鉻0.12%，錫 0.35%，鋅2.1%，碳化硅 1.26%，石墨 0.09%， 余量為鋁。該配方中添加的石墨和碳化硅能夠提高模具的抗高溫?zé)崞谛阅?能承受溫度聚變。

所述的一種汽車零部件外殼體壓鑄模具材料的加工方法， 包括以下步驟：

1）、將鎂鋁合金原料置于燒爐中，在惰性氣體保護(hù)下，加熱至680~720℃，使合金原料液化形成金屬液；攪拌并震蕩金屬液，排出金屬液內(nèi)的氣體；

2）、合模：將金屬液至于模具中，直到模具分型面間隙不超過30mm，停止合模；

3）像步驟2)的間隙中注入氧氣，繼續(xù)合模，模具完全閉合；

4）向料筒中注入液態(tài)原料，然后注入氧氣，壓鑄；

5）對(duì)鑄件進(jìn)行退火處理。

步驟1）中加熱至690℃，攪拌轉(zhuǎn)速為1200~1500rpm。

步驟2）中模具分型面間隙在15~25mm之間。

步驟4）中壓鑄工藝條件為：系統(tǒng)壓力：18~22Mpa，噴涂時(shí)間5～8s，壓鑄溫度：680 ～

720℃，內(nèi)澆口速度小于0.5m/s，壓鑄件在模內(nèi)停留時(shí)間為3~5s，冷卻成型后開模取出鑄件。

步驟5）中退火工藝為三小時(shí)降溫至300℃，保溫5~7h，然后出爐空冷。

有益效果：本發(fā)明提供的汽車零部件外殼體壓鑄模具材料及其加工方法，模具材料中添加有多種混合金屬，具有良好的強(qiáng)度、韌性及抗高溫?zé)崞谛阅?能承受溫度聚變,適宜在高溫下長期工作,并具有淬透性高、尺寸穩(wěn)定性強(qiáng)及加工性好、耐熱裂紋性能強(qiáng)，適合大型、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密、長壽命要求的高性能壓鑄模、擠壓模等。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種汽車零部件外殼體壓鑄模具材料，模具采用鎂鋁合金制備，所述鎂鋁合金包括如下質(zhì)量比的組分，鐵1.5%，鎂 8.1%，銀 0.25%，鎢 0.06%，鉻0.08%，錫 0.07%，鋅1.2%，碳化硅 0.08%，石墨 0.05%，余量為鋁。

所述的一種汽車零部件外殼體壓鑄模具材料的加工方法， 包括以下步驟：

1）、將鎂鋁合金原料置于燒爐中，在惰性氣體保護(hù)下，加熱至690℃，使合金原料液化形成金屬液；以1300rpm的轉(zhuǎn)速攪拌并震蕩金屬液，排出金屬液內(nèi)的氣體；

2）、合模：將金屬液至于模具中，直到模具分型面間隙在20~30mm，停止合模；

3）像步驟2)的間隙中注入氧氣，繼續(xù)合模，模具完全閉合；

4）向料筒中注入液態(tài)原料，然后注入氧氣，壓鑄，壓鑄工藝為：系統(tǒng)壓力：20Mpa，噴涂時(shí)間6s，壓鑄溫度：690 ～700℃，內(nèi)澆口速度小于0.5m/s，壓鑄件在模內(nèi)停留時(shí)間為4s，冷卻成型后開模取出鑄件；

5）對(duì)鑄件進(jìn)行退火處理，三小時(shí)降溫至300℃，保溫6h，然后出爐空冷。所得到的產(chǎn)品的抗拉強(qiáng)度（δb）≥ 660Mpa，延伸率（δb）≥ 15%，能承受350℃溫差的溫度聚變。

實(shí)施例2

一種汽車零部件外殼體壓鑄模具材料，模具采用鎂鋁合金制備，所述鎂鋁合金包括如下質(zhì)量比的組分，鐵1.5%~3.5%，鎂 8.1%~10.5%，銀 0.25%~0.85%，鎢 0.06%~0.18%，鉻0.08%~0.18%，錫 0.07%~0.56%，鋅1.2%~3.8%，碳化硅 0.08%~1.76%，石墨 0.05%~0.15%， 余量為鋁。

所述的一種汽車零部件外殼體壓鑄模具材料的加工方法， 包括以下步驟：

1）、將鎂鋁合金原料置于燒爐中，在惰性氣體保護(hù)下，加熱至690℃，使合金原料液化形成金屬液；以1300rpm的轉(zhuǎn)速攪拌并震蕩金屬液，排出金屬液內(nèi)的氣體；

2）、合模：將金屬液至于模具中，直到模具分型面間隙在20~30mm，停止合模；

3）像步驟2)的間隙中注入氧氣，繼續(xù)合模，模具完全閉合；

4）向料筒中注入液態(tài)原料，然后注入氧氣，壓鑄，壓鑄工藝為：系統(tǒng)壓力：20Mpa，噴涂時(shí)間6s，壓鑄溫度：690 ～700℃，內(nèi)澆口速度小于0.5m/s，壓鑄件在模內(nèi)停留時(shí)間為4s，冷卻成型后開模取出鑄件；

5）對(duì)鑄件進(jìn)行退火處理，三小時(shí)降溫至300℃，保溫6h，然后出爐空冷。所得到的產(chǎn)品的抗拉強(qiáng)度（δb）≥ 680Mpa，延伸率（δb）≥ 18%，能承受330℃溫差的溫度聚變。

實(shí)施例3

一種汽車零部件外殼體壓鑄模具材料，模具采用鎂鋁合金制備，所述鎂鋁合金包括如下質(zhì)量比的組分，鐵2%，鎂 9.3%，銀 0.56%，鎢 0.12%，鉻0.12%，錫 0.35%，鋅2.1%，碳化硅 1.26%，石墨 0.09%，余量為鋁。

所述的一種汽車零部件外殼體壓鑄模具材料的加工方法， 包括以下步驟：

1）、將鎂鋁合金原料置于燒爐中，在惰性氣體保護(hù)下，加熱至690℃，使合金原料液化形成金屬液；以1300rpm的轉(zhuǎn)速攪拌并震蕩金屬液，排出金屬液內(nèi)的氣體；

2）、合模：將金屬液至于模具中，直到模具分型面間隙在20~30mm，停止合模；

3）像步驟2)的間隙中注入氧氣，繼續(xù)合模，模具完全閉合；

4）向料筒中注入液態(tài)原料，然后注入氧氣，壓鑄，壓鑄工藝為：系統(tǒng)壓力：20Mpa，噴涂時(shí)間6s，壓鑄溫度：690 ～700℃，內(nèi)澆口速度小于0.5m/s，壓鑄件在模內(nèi)停留時(shí)間為4s，冷卻成型后開模取出鑄件；

5）對(duì)鑄件進(jìn)行退火處理，三小時(shí)降溫至300℃，保溫6h，然后出爐空冷。所得到的產(chǎn)品的抗拉強(qiáng)度（δb）≥ 730Mpa，延伸率（δb）≥22%，能承受420℃溫差的溫度聚變。