技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于變速箱結(jié)構(gòu)支架技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種汽車用鎂合金變速箱結(jié)構(gòu)支架的生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，汽車輕量化的需求在逐步增加，在汽車零部件領(lǐng)域目前很多鋼結(jié)構(gòu)件被鋁合金取代，但仍不能滿足輕量化的需求。
鎂合金是一種比重低，重量為鋼材的1/4、鋁合金的2/3，但強(qiáng)度僅次于鋁合金的材料，鑄造性能好，回收成本低，屬于綠色環(huán)保材料。
由于鎂合金冷卻快的特性，普通鎂合金材料在壓鑄工藝中很難避免裂紋的出現(xiàn)，因此、采用普通鎂合金技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品難以在受力結(jié)構(gòu)件中得到應(yīng)用。
目前，我國由于技術(shù)原因的限制，鎂合金的發(fā)展緩慢，能夠掌握核心技術(shù)的公司不多，特別是在鎂合金變速箱結(jié)構(gòu)支架的生產(chǎn)過程中，如何更好的生產(chǎn)工藝來制造鎂合金變速箱結(jié)構(gòu)支架，以成為急需解決的一道技術(shù)難題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)存在鎂合金縮裂的技術(shù)問題，提供一種汽車用鎂合金變速箱結(jié)構(gòu)支架的生產(chǎn)工藝，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
一種汽車用鎂合金變速箱結(jié)構(gòu)支架，該汽車用鎂合金變速箱結(jié)構(gòu)支架的鎂合金胚料組分及質(zhì)量百分含量為：工業(yè)純鋁：7.00～ 10.00%，鑭0.01~0.1%，鈰0.05~0.1%,釹0.05~0.1%，其余為工業(yè)純鎂和不可避免的雜質(zhì)； 所述工業(yè)純鋁、工業(yè)純鎂的純度在 99.5% 以上。
汽車用鎂合金變速箱結(jié)構(gòu)支架的制備工藝步驟為 ：
（1）. 熔煉，將上述鎂合金胚料通過自動預(yù)熱加料機(jī)加入到鎂合金定量爐進(jìn)行熔煉，控制預(yù)熱溫度為660℃，熔室保溫溫度為670-680℃，出料管溫度為700℃；
（2）. 壓鑄、噴涂、水冷、切邊，當(dāng)鎂液被抽到料管后快速加熱到壓鑄需要的溫度690℃，采用伊之密1650T鎂合金專用實時控制高速壓鑄機(jī)，空壓射速度為4.8~8M/S, 壓射時間10秒，由ABB機(jī)器人取件、噴涂、水冷、切邊四個工序的集成無人化生產(chǎn)；
（3）.追溯性標(biāo)識，使用激光標(biāo)記方法，精確記錄零件的生產(chǎn)日期、班次和所用設(shè)備；
（4）. X光檢測，追溯性標(biāo)識完畢的鑄件經(jīng)去毛刺、CNC加工、清洗烘干后用缺陷軟件自動識別系統(tǒng)，精確識別氣孔的直徑和氣孔的面積再經(jīng)裂紋檢測、綜合位置度檢測，選出合格產(chǎn)品；
（5）. 包裝儲存，經(jīng)X光檢測選出合格產(chǎn)品，包裝后入庫儲存。
所述熔煉和壓鑄工序，使用N2、SF6、Ar氣體對整個過程中的鎂液進(jìn)行保護(hù)，壓鑄模具采用抽真空系統(tǒng)，排除模具內(nèi)的空氣，減少鎂合金和空氣的直接接觸，從而減少稀土損失。
本發(fā)明采用全自動生產(chǎn)工藝，在一條生產(chǎn)線上實現(xiàn)從原材料的熔煉（鎂合金定爐量，配備自動預(yù)熱加料機(jī)，實現(xiàn)全自動化生產(chǎn)）—壓鑄（鎂合金專用實時控制高速壓鑄機(jī)、ABB機(jī)器人等實現(xiàn)工序的集成無人化生產(chǎn)）—水冷—切邊—追溯性標(biāo)識（激光標(biāo)記方法）—去毛刺—CNC加工—清洗烘干—檢測（X光檢測、缺陷軟件自動識別、裂紋檢測、綜合位置度檢測）—包裝儲存，實現(xiàn)鎂合金變速箱支架的批量化生產(chǎn)；使用N2、SF6、Ar等氣體對整個過程中的鎂液進(jìn)行保護(hù)，在壓鑄模具采用抽真空系統(tǒng)，排除模具內(nèi)的空氣，減少鎂合金和空氣的直接接觸，從而減少稀土損失。
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明一種鎂合金變速箱支架，選用稀土鎂合金材料MgAl4RE4-2，對成分進(jìn)行精確控制，熔化過程中減少稀土損失，提高稀土利用率；發(fā)揮稀土鎂合金結(jié)構(gòu)件具有減重特性和阻尼性能好并具有很高的抗沖擊韌性，滿足汽車支架類結(jié)構(gòu)部件的性能要求。
MgAl4RE4-2由于添加了多種稀土（鑭、鈰、釹），使其具有較強(qiáng)的抗腐蝕性和韌性，但是，由于每重復(fù)一次熔化稀土燒損率高達(dá)30%，這就造成連續(xù)生產(chǎn)的困難。如果直接重復(fù)熔化，就會造成產(chǎn)品成分嚴(yán)重偏差，質(zhì)量波動不可控，因此精確的定量控制，符合工藝的溫度和時間控制對減少材料損耗，節(jié)約生產(chǎn)成本減少能耗起著至關(guān)重要的作用。
本發(fā)明從熔煉、保溫到注料系統(tǒng)，采用氣體保護(hù)技術(shù)和真空控制系統(tǒng)，并通過分階段溫度和時間等參數(shù)的最優(yōu)設(shè)置，實現(xiàn)了對合金成分的精確控制，最大限度減少稀土元素?fù)p失，利用率比原來提高20%。
具體實施方式
以下將采用具體實施例對本發(fā)明做出趣完美的解釋，但是其并不作為對本發(fā)明創(chuàng)新精神的限制。
實施例1
本發(fā)明一種汽車用鎂合金變速箱結(jié)構(gòu)支架，該汽車用鎂合金變速箱結(jié)構(gòu)支架的鎂合金胚料組分及質(zhì)量百分含量為：工業(yè)純鋁：7.00%，鑭0.1%，鈰0.05%,釹0.1%，其余為工業(yè)純鎂和不可避免的雜質(zhì)； 所述工業(yè)純鋁、工業(yè)純鎂的純度在 99.5% 以上。
本發(fā)明汽車用鎂合金變速箱結(jié)構(gòu)支架的制備工藝步驟為 ：
（1）. 熔煉，將上述鎂合金胚料通過自動預(yù)熱加料機(jī)加入到鎂合金定量爐進(jìn)行熔煉，控制預(yù)熱溫度為660℃，熔室溫度為680℃，鎂合熔煉爐出料管溫度為700℃；
（2）. 壓鑄、噴涂、水冷、切邊，當(dāng)鎂液被抽到料管后快速加熱到壓鑄需要的溫度690℃，采用伊之密1650T鎂合金專用實時控制高速壓鑄機(jī)，空壓射速度為4.8~8M/S, 壓射時間10秒，由ABB機(jī)器人取件、噴涂、水冷、切邊四個工序的集成無人化生產(chǎn)；
（3）.追溯性標(biāo)識，使用激光標(biāo)記方法，精確記錄零件的生產(chǎn)日期、班次和所用設(shè)備；
（4）. X光檢測，追溯性標(biāo)識完畢的鑄件經(jīng)去毛刺、CNC加工、清洗烘干后用缺陷軟件自動識別系統(tǒng)，精確識別氣孔的直徑和氣孔的面積再經(jīng)裂紋檢測、綜合位置度檢測，選出合格產(chǎn)品；
（5）. 包裝儲存，經(jīng)X光檢測選出合格產(chǎn)品，包裝后入庫儲存。
所述熔煉和壓鑄工序，使用N2、SF6、Ar氣體對整個過程中的鎂液進(jìn)行保護(hù)，壓鑄模具采用抽真空系統(tǒng)，排除模具內(nèi)的空氣，減少鎂合金和空氣的直接接觸，從而減少稀土損失。
實施例2
根據(jù)實施例1，一種汽車用鎂合金變速箱結(jié)構(gòu)支架，該汽車用鎂合金變速箱結(jié)構(gòu)支架的鎂合金胚料組分及質(zhì)量百分含量為：工業(yè)純鋁：10.00%，鑭0.01%，鈰0.1%,釹0.05%，其余為工業(yè)純鎂和不可避免的雜質(zhì)； 所述工業(yè)純鋁、工業(yè)純鎂的純度在 99.5% 以上。
汽車用鎂合金變速箱結(jié)構(gòu)支架的制備工藝步驟為 ：
（1）. 熔煉，將上述鎂合金胚料通過自動預(yù)熱加料機(jī)加入到鎂合金定量爐進(jìn)行熔煉，控制預(yù)熱溫度為660℃，熔室溫度為670℃，鎂合熔煉爐出料管溫度為700℃；
（2）. 壓鑄、噴涂、水冷、切邊，當(dāng)鎂液被抽到料管后快速加熱到壓鑄需要的溫度690℃，采用伊之密1650T鎂合金專用實時控制高速壓鑄機(jī)，空壓射速度為4.8~8M/S, 壓射時間10秒，由ABB機(jī)器人取件、噴涂、水冷、切邊四個工序的集成無人化生產(chǎn)；
（3）.追溯性標(biāo)識，使用激光標(biāo)記方法，精確記錄零件的生產(chǎn)日期、班次和所用設(shè)備；
（4）. X光檢測，追溯性標(biāo)識完畢的鑄件經(jīng)去毛刺、CNC加工、清洗烘干后用缺陷軟件自動識別系統(tǒng)，精確識別氣孔的直徑和氣孔的面積再經(jīng)裂紋檢測、綜合位置度檢測，選出合格產(chǎn)品；
（5）. 包裝儲存，經(jīng)X光檢測選出合格產(chǎn)品，包裝后入庫儲存。
所述熔煉和壓鑄工序，使用N2、SF6、Ar氣體對整個過程中的鎂液進(jìn)行保護(hù)，壓鑄模具采用抽真空系統(tǒng)，排除模具內(nèi)的空氣，減少鎂合金和空氣的直接接觸，從而減少稀土損失。
實施例3
根據(jù)實施例1，一種汽車用鎂合金變速箱結(jié)構(gòu)支架，該汽車用鎂合金變速箱結(jié)構(gòu)支架的鎂合金胚料組分及質(zhì)量百分含量為：工業(yè)純鋁：8.00.00%，鑭0.05%，鈰0.08%,釹0.07%，其余為工業(yè)純鎂和不可避免的雜質(zhì)； 所述工業(yè)純鋁、工業(yè)純鎂的純度在 99.5% 以上。
汽車用鎂合金變速箱結(jié)構(gòu)支架的制備工藝步驟為 ：
1）. 熔煉，將上述鎂合金胚料通過自動預(yù)熱加料機(jī)加入到鎂合金定量爐進(jìn)行熔煉，為減少高溫對鎂合金中稀土含量造成的燒傷，分段對鎂合金熔化過程中的溫度進(jìn)行控制，熔室溫度660℃，保溫溫度680℃，料管溫度700℃，在整個連續(xù)熔化的過程中為降低稀土的燒損，使溫度控制在680℃以下，當(dāng)鎂液被抽到料管后快速加熱到壓鑄需要的溫度690℃，壓射時間10秒；
（2）. 壓鑄、噴涂、水冷、切邊，當(dāng)鎂液被抽到料管后快速加熱到壓鑄需要的溫度690℃，采用伊之密1650T鎂合金專用實時控制高速壓鑄機(jī)，空壓射速度為4.8~8M/S, 壓射時間10秒，由ABB機(jī)器人取件、噴涂、水冷、切邊四個工序的集成無人化生產(chǎn)；
（3）.追溯性標(biāo)識，使用激光標(biāo)記方法，精確記錄零件的生產(chǎn)日期、班次和所用設(shè)備；
（4）. X光檢測，追溯性標(biāo)識完畢的鑄件經(jīng)去毛刺、CNC加工、清洗烘干后用缺陷軟件自動識別系統(tǒng)，精確識別氣孔的直徑和氣孔的面積再經(jīng)裂紋檢測、綜合位置度檢測，選出合格產(chǎn)品；
（5）. 包裝儲存，經(jīng)X光檢測選出合格產(chǎn)品，包裝后入庫儲存。
所述熔煉和壓鑄工序，使用N2、SF6、Ar氣體對整個過程中的鎂液進(jìn)行保護(hù)，壓鑄模具采用抽真空系統(tǒng)，排除模具內(nèi)的空氣，減少鎂合金和空氣的直接接觸，從而減少稀土損失。
所述壓鑄時，模具預(yù)熱溫度為：170～210℃；鑄造壓力為：900bar。
發(fā)明工序的幾個關(guān)鍵步驟主要包含：
1、熔煉部分：采用鎂合金定量爐，配備自動預(yù)熱加料機(jī)，可實現(xiàn)鎂錠的自動預(yù)熱、投料、自動注射，定量精度3%，泵料時間調(diào)整精度為0.01秒，泵式鎂液溫度±1℃，能夠?qū)崿F(xiàn)鎂合金全自動化生產(chǎn)。
2、壓鑄/切邊：采用伊之密1650T鎂合金專用實時控制高速壓鑄機(jī)，空壓射速度能達(dá)到8M/S,配備國際一流的ABB機(jī)器人實現(xiàn)取件、噴涂、水冷、切邊等四個工序的集成無人化生產(chǎn)。
3、追溯性標(biāo)識：使用國際先進(jìn)的激光標(biāo)記方法，精確記錄到零件的生產(chǎn)日期、班次、所用設(shè)備。
4、X光檢測：使用國內(nèi)最先進(jìn)的缺陷軟件自動識別系統(tǒng)，能夠精確識別氣孔的直徑和氣孔的面積，為國內(nèi)首創(chuàng)。
5、位置度檢測：生產(chǎn)大批量的產(chǎn)品需要對產(chǎn)品的安裝性能進(jìn)行檢測，位置度檢測可快速實現(xiàn)，傳統(tǒng)的三坐標(biāo)檢測需要1小時檢測一件，我們的綜合位置度檢測設(shè)備可以實現(xiàn)60S的快速檢測，并且能夠?qū)Σ缓细竦某叽邕M(jìn)行報警。
為減少高溫對鎂合金中稀土含量造成的燒傷，分段對鎂合金熔化過程中的溫度進(jìn)行控制。熔室溫度：660℃，保溫溫度：680℃，料管設(shè)置溫度：700℃在整個連續(xù)熔化的過程中為降低稀土的燒損，使溫度控制在680℃以下，當(dāng)鎂液被抽到料管后快速加熱到壓鑄需要的溫度。
使用N2、SF6、Ar等氣體對整個過程中的鎂液進(jìn)行保護(hù)，在壓鑄模具采用抽真空系統(tǒng)，排除模具內(nèi)的空氣，減少鎂合金和空氣的直接接觸，從而減少稀土損失。
本發(fā)明采用有限元分析軟件對支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，確定支架結(jié)構(gòu)的可行性，利用理論計算與模擬分析軟件對模具澆注系統(tǒng)及壓鑄工藝參數(shù)進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化；采用高真空壓鑄、型芯鍍鈦，保證了型芯表面硬度及表面不粘模。
通過對鑄件采用X光探傷和裂紋檢測方法，對支架類結(jié)構(gòu)鑄件質(zhì)量進(jìn)行檢測，建立鎂合金壓鑄件工藝質(zhì)量檢測與控制技術(shù)體系。
本發(fā)明采用特殊稀土鎂合金，徹底解決鎂合金縮裂的問題，使鎂合金壓鑄產(chǎn)品的強(qiáng)度及可靠性更近一步，并且在最終客戶的裝車試驗中得到認(rèn)可。
現(xiàn)有技術(shù)的原型件為鋁合金，重量為3.4kg，本發(fā)明改為鎂合金壓鑄后，重量為2.2公斤，減輕了1.2kg。
本發(fā)明配料簡單，工藝操作方便，采用鋁、鑭、鈰、釹、鎂合金，徹底解決鎂合金縮裂的問題，使鎂合金壓鑄產(chǎn)品的強(qiáng)度及可靠性更進(jìn)一步，并且在最終客戶的裝車試驗中得到認(rèn)可。本產(chǎn)品原型件為鋁合金，重量為3.4kg，本發(fā)明改為鎂合金壓鑄后，重量為2.2公斤，減輕了1.2kg。