[发明专利]一种铝合金卡钳半固态流变压铸成形方法

说明书

本发明涉及一种铝合金卡钳半固态流变压铸成形方法，属于半固态成形技术领域。该方法是将Al‑Si‑Cu‑Mg系铝合金半固态流变浆料浇注到压铸机压射室进行压铸成形，浇口位置设在卡钳最厚大的中心顶部位置，控制内浇口速度使半固态浆料实现层流充型，压铸充型后进行增压建压，最后将获得的卡钳件进行热处理。本发明是一种低成本高效率的铝合金卡钳制备工艺，通过本发明工艺制备的铝合金卡钳产品完全满足乘用车对卡钳产品的性能要求。

技术领域

本发明涉及一种铝合金卡钳半固态流变压铸成形方法，特别涉及一种高强度铝合金汽车卡钳产品的半固态压铸成形制备方法，属于半固态成形技术领域。

背景技术

随着汽车工业节能减排需求的日益迫切，轻量化成为汽车工业的发展趋势。采用轻质高强铝合金零部件替代传统钢铁零部件是目前实现汽车轻量化的有效方法。越来越多的汽车结构件采用铝合金材料制备。卡钳是汽车底盘的关键受力结构件，传统采用铸铁材料制备，产品重量大。汽车簧下质量对汽车的稳定性及操控性有重大意义。有数据显示，减轻1Kg簧下质量效能等同于减轻15Kg簧上质量。因此，卡钳轻量化需求迫切。目前，已经有锻造的铝合金卡钳产品应用于高端乘用车市场，但由于产品价格高，应用并不普及。尤其对于受力条件更苛刻的商用车还未见任何铝合金卡钳的应用报到。

发明内容

本发明的目的是开发一种高强度铝合金汽车卡钳产品的半固态压铸成形方法。采用该方法制备的铝合金汽车卡钳产品性能优异，气密性好，生产效率高，完全可以满足汽车工业对铝合金卡钳产品的性能要求。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种铝合金卡钳半固态流变压铸成形方法，即通过半固态流变压铸方法制备铝合金汽车卡钳，包括如下步骤：将Al-Si-Cu-Mg系铝合金半固态流变浆料浇注到压铸机压射室进行压铸成形，浇口位置设在卡钳产品最厚大的中心顶部位置，控制内浇口速度使半固态浆料实现层流充型，压铸充型后进行增压建压，最后将获得的卡钳件进行热处理。

在Al-Si-Cu-Mg系铝合金熔体凝固过程中通过外场作用(机械振动)直接制备半固态浆料，半固态浆料的固相(体积)分数在40-60％之间。

本发明所使用的铝合金为Al-Si-Cu-Mg系合金，其中Si含量5-8wt％，Cu含量2-3wt％，Mg含量0.3-0.7wt％，其余为Al。

浇口位置选择在卡钳最厚大的中心顶部位置，进料方式可以是顶部进料也可以是侧面进料，即浇口开口可以位于顶部，也可以位于侧面。

所述内浇口速度控制在0.2m/s至5m/s之间，充型时间控制在0.1s至2s之间。

所述压铸充型后的增压建压时间<0.1s；保压压力控制在70MPa至100MPa之间。

半固态压铸成形后铝合金卡钳产品需要通过热处理进行强化，所述的热处理为多级固溶处理，具体工艺为：495-500℃固溶2-4小时，再升温至510-515℃固溶1-3小时。

本发明采用半固态流变压铸的方法制备铝合金卡钳产品，即在铝合金熔体凝固过程中通过外场作用直接制备半固态浆料，半固态浆料的固相分数在40-60％之间。流变制浆工艺流程短，成本低，适合汽车工业的低成本要求；且高固相分数浆料粘度高，流动易于控制，且浆料凝固收缩小，不易产生缩松缩孔等缺陷。

本发明应用高强度的Al-Si-Cu-Mg系铝合金材料制备卡钳产品，合金成分范围为：Si含量5-8％，Cu含量2-3％，Mg含量0.3-07％。Si含量在5-8％之间的铝合金易于实现半固态流变制浆，Cu元素和Mg元素是铝合金中的有效强化元素，通过热处理可以显著提高合金的强度和硬度。