對壓鑄件調(diào)質(zhì)的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于對壓鑄件調(diào)質(zhì)的方法，其中，首先在具有至少一個固定和一個可動的半模(4，6)的鑄模(2)中澆注壓鑄件(16)，然后，通過抽出可動的半模(6)打開鑄模(2)，在可動的半模(6)中給壓鑄件(16)淬火，然后，將壓鑄件(16)從可動的半模(6)中起模，最后熱時效處理壓鑄件(16)。為了提高強度而建議，緊接著鑄模(2)打開的時刻或在鑄模(2)打開期間，將噴射設(shè)備(8)的噴射工具(14)插入兩個半模(4，6)之間，借助該噴射工具(14)將冷卻劑施加到壓鑄件(16)上以便淬火。
【專利說明】對壓鑄件調(diào)質(zhì)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種對壓鑄件調(diào)質(zhì)的方法，其中，首先在具有至少一個固定的和可動的半模的鑄模中澆注壓鑄件，然后，通過抽出可動的半模打開這個鑄模，然后在可動的半模中對壓鑄件淬火，然后，將壓鑄件從可動的半模中起模，最后熱時效處理或冷時效處理壓鑄件。
【背景技術(shù)】
[0002]已知不同的用于調(diào)質(zhì)或硬化鋁鑄合金的方法，這些方法根據(jù)期望的硬度、抗拉強度和應(yīng)變來應(yīng)用。在制造用于汽車工業(yè)的氣缸曲軸箱時，在近些年來采用優(yōu)選T5熱處理對鋁合金調(diào)質(zhì)。在該方法中，由鑄造熱受控地冷卻鑄件，然后熱時效處理鑄件。但該方法通常尤其在厚壁的軸承座區(qū)中未以過程可靠的方式實現(xiàn)所需的值。尤其是由于鑄模的打開和冷卻之間的延時而產(chǎn)生溫度損失，該溫度損失導(dǎo)致平衡相的析出，也即導(dǎo)致鋁混合晶體過飽和的減小、鑄件強度水平的降低。作為備選已知，通過T6工藝實現(xiàn)調(diào)質(zhì)。在此首先在熱時效處理之前執(zhí)行固溶退火過程，并且對鑄件淬火。該均勻化退火發(fā)生在大致450°C至540°C溫度下，因此需要較高的能耗來達到更高的強度。
[0003]因此在DE102007041445A1中建議一種冷卻鑄件的方法，其中，在澆道凝固之后并且在鑄件凝固之后略微打開鑄模，其中，該縫隙小于鑄件的厚度，然后在該縫隙中噴入冷卻齊U。由此，改善了周期。
[0004]但不利的是，噴入的冷卻劑必須分散在鑄件的表面上，因此在鑄件上出現(xiàn)溫度差。相應(yīng)地，在縫隙的邊緣區(qū)域內(nèi)，在噴入位置上形成特別好的冷卻。此外，由于萊頓弗羅斯特效應(yīng)會產(chǎn)生較差的冷卻效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種用于對壓鑄件調(diào)質(zhì)的方法，采用該方法可以在保持盡可能相同的應(yīng)變值的情況下在期望的范圍內(nèi)提高合金的硬度、屈服強度和抗拉強度，而不會提高能耗。
[0006]該技術(shù)問題通過一種具有權(quán)利要求1所述特征的方法解決。
[0007]通過在緊接著鑄模打開的時刻或在鑄模打開期間將噴射設(shè)備的噴射工具插入半模之間，借助噴射工具將冷卻劑施加到壓鑄件上以便淬火，可以執(zhí)行壓鑄件計量的冷卻，該計量的冷卻可以既在位置方面也在引入的冷卻劑量的方面得以優(yōu)化。因此可以實現(xiàn)最佳的微觀結(jié)構(gòu)質(zhì)量。
[0008]在優(yōu)選的方法中，噴射設(shè)備的噴射工具對準(zhǔn)壓鑄件的厚壁區(qū)域。通過淬火效果可以在厚壁區(qū)域中實現(xiàn)具有較高強度和良好應(yīng)變值的微觀結(jié)構(gòu)，因為沒有消除鋁混合晶體的過度飽和，并且溶解的元素還可供硬化過程使用。
[0009]在優(yōu)選的方案中，噴射壓力為至少8bar，優(yōu)選25bar。在這些噴射壓力下,冷卻劑加速為，使得即使在仍然熱的壓鑄件中也能可靠地破壞萊頓弗羅斯特效應(yīng)。若霧化的冷卻劑通過噴嘴噴出并且以相應(yīng)較高的撞擊速度撞擊在鑄件的仍然熱的壁上，因此通過蒸發(fā)雖然形成蒸汽墊，但這不能使另外的射束根據(jù)萊頓弗羅斯特效應(yīng)遠離表面，因為射束由于其較高的動能擊穿蒸汽墊。但因此冷卻劑直接到達壁的表面上。由此造成非常好的冷卻效果和鑄模的模壁借助脫模劑最佳的加濕。特別短的淬火時間與冷卻劑和鑄件之間特別高的溫度梯度一起導(dǎo)致對于后續(xù)硬化過程的高的強度潛能。
[0010]為了減小周期，在噴灑可動的半模中的壓鑄件的同時噴灑固定的半模，以便它們在一個方法步驟中一起冷卻。
[0011 ] 噴射介質(zhì)優(yōu)選是冷卻劑-空氣混合物，其中，空氣和冷卻劑之間的比例可調(diào)節(jié)。因此可以實現(xiàn)最佳的的霧化，該霧化增強冷卻效果。
[0012]在按本發(fā)明的方法的擴展方案中，在壓鑄件起模之前，將噴射設(shè)備的噴射工具從半模之間的空隙中抽出，并且在壓鑄件起模之后又插入空隙中以便冷卻鑄模。通過固定的半模的重新噴灑和可動的半模的重新噴灑，將它們特別快速地提供給下個周期。
[0013]在此特別有利的是，噴射設(shè)備固定在噴射臂上，以便噴射設(shè)備在起模時才從半模之間的空隙中抽出。因此，可以省去在機器人上的附加的臂。此外，縮短了周期，因為可以省去插入和抽出。
[0014]當(dāng)在140-250°C的溫度下執(zhí)行熱時效處理時，可實現(xiàn)特別高的強度水平，因為在鋁晶體中溶解的氣體過度飽和，與T6熱處理比較，在該溫度下不析出，并因此未提高孔隙度。
[0015]在優(yōu)選的應(yīng)用中，壓鑄件是氣缸曲軸箱，噴射工具對準(zhǔn)軸承座區(qū)。因此，在高負荷的軸承座區(qū)中可以實現(xiàn)較高的強度，而不會嚴(yán)重影響氣缸區(qū)，并且明顯提高應(yīng)力水平。通過按本發(fā)明的對壓鑄件調(diào)質(zhì)的方法可以相應(yīng)地制造氣缸曲軸箱，該氣缸曲軸箱在不同的區(qū)域中具有不同的最佳的微觀結(jié)構(gòu)特性，而不產(chǎn)生附加的成本。氣缸管和氣缸套的應(yīng)力臨界的區(qū)域由半模遮蓋，以便根據(jù)選擇噴灑在軸承座上而不會在更大程度上影響氣缸區(qū)，在該氣缸區(qū)通常不期望更高的硬度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]下列根據(jù)附圖并且通過例舉的方式解釋按本發(fā)明的方法。
[0017]圖1簡示出封閉的鑄模，
[0018]圖2示出打開之后的鑄模，
[0019]圖3不出在壓鑄件起模之后的鑄模。
【具體實施方式】
[0020]圖1中示出了用于執(zhí)行壓力鑄造工藝的鑄模2，該鑄模具有固定的半模4和可動的半模6。在圖1中，在固定和可動的半模4，6之間的分界面的區(qū)域內(nèi)設(shè)有噴射設(shè)備8，該噴射設(shè)備8如同鑄模2與控制裝置10連接。噴射設(shè)備8 一般至少由冷卻劑進口和冷卻劑罐組成，其中，冷卻劑通過頻率控制的液體壓力泵輸送至噴射裝置12，其中，冷卻劑的壓力提高到25bar。
[0021]設(shè)計成壓力固定的噴射裝置12具有多個噴射工具14，其中，分別至少一個噴射工具對準(zhǔn)噴灑固定的半模4，一個噴射工具14對準(zhǔn)噴灑可動的半模6或布置在可動的半模6中的壓鑄件16。噴射裝置12和噴射工具14的運動可以在此受計算機控制地通過控制裝置10實現(xiàn)。噴射工具14具有壓縮空氣接頭和用于冷卻劑的接頭，并且同樣為較高的流體壓力設(shè)計。在噴射工具14中，壓縮空氣和冷卻劑混合。通過該混合，形成冷卻劑均勻的霧化。為此，在噴射工具14的混合室內(nèi)的壓縮空氣需要足夠的流動速度，該流動速度通過相應(yīng)調(diào)節(jié)的用于壓縮空氣的空氣泵18保證。
[0022]壓鑄件16在本實施例中是具有軸承座區(qū)20和氣缸區(qū)22的氣缸曲軸箱。
[0023]在澆鑄壓鑄件16之后，如圖2所示，鑄模2打開，也就是說，可動的半模6與位于其中的壓鑄件16—起遠離固定不動的的半模4運動，因此形成一個空隙，大致在打開鑄模2的同時，噴射裝置12的噴射工具14插入該空隙中。隨后，噴射工具14在所述一側(cè)噴灑固定不動的半模2，因此冷卻該固定不動的半模，但在相反的一側(cè)噴灑壓鑄件16且在此由于其在鑄模中的位置而主要噴灑軸承座20的厚壁區(qū)域，而氣缸筒22或氣缸套的應(yīng)力臨界區(qū)通過可動的半模6和頂尖套筒保持遮蓋。相應(yīng)地形成軸承座區(qū)可選擇的冷卻，該冷卻導(dǎo)致，可證實硬度在該區(qū)域內(nèi)上升大致17%，而硬度在與氣缸蓋間隔約30mm的區(qū)域上升僅大致3至5%，在氣缸蓋上甚至沒有上升。同時，抗拉強度提高大致13%，而0.2%屈服強度提高23%。
[0024]這歸因于淬火效果，通過該淬火效果防止平衡相析出并且保持鋁混合晶體較高的過飽和度并因此與均勻化處理相比可實現(xiàn)較高的強度水平。該效果在較高的溫度梯度，也就是說較高的初始溫度和低的冷卻劑溫度的情況下在壓鑄件上特別大，使得鑄模2的開口盡可能緊接在壓鑄件16凝固之后就打開，并且冷卻劑盡可能直接地作用在壓鑄件上。為此，以25bar的壓力施加冷卻劑，由此在熱的模壁上雖然由于蒸發(fā)形成了蒸汽墊，但這不能根據(jù)萊頓弗羅斯特效應(yīng)使其它射束遠離表面，因為射束由于其較高的動能擊穿蒸汽墊。不過，因此冷卻劑直接地到達壓鑄件16的表面上。以此避免了平衡相的析出。
[0025]下面在噴射工具14從兩個半模之間的空隙中抽出之后，使壓鑄件16起模。在取出之后，噴射工具可以又插入空隙中以便進一步冷卻固定的半模4和可動的半模6。作為備選可以將噴射設(shè)備8直接地固定在噴射臂上，以便可以省掉在起模之前抽出噴射設(shè)備8。
[0026]下面在大致150°C的溫度時熱時效處理壓鑄件。以這種方式，可以達到300Mpa的抗拉強度，而不必執(zhí)行后面的均勻化退火。在鋁晶體中溶解的元素不析出并且相應(yīng)地可供硬化過程使用。
[0027]遵循所有這些，借助按本發(fā)明的方法可以制造氣缸曲軸箱，該氣缸曲軸箱在高負荷的軸承座區(qū)中具有明顯提高的強度水平，而不改變在氣缸筒的應(yīng)力臨界區(qū)域內(nèi)的結(jié)構(gòu)。相比否則必要的T6熱處理，成本可以相應(yīng)地明顯減少。在此，在壓鑄件和冷卻劑之間存在較高的溫度梯度時實現(xiàn)在微觀結(jié)構(gòu)方面特別好的結(jié)果。
[0028]應(yīng)當(dāng)明確的是，本申請的保護范圍不限于所描述的實施例。壓力鑄模和噴射裝置尤其可以與所描述的不同。該方法也可以轉(zhuǎn)用到不同于氣缸曲軸箱的待制造的工件上。
【權(quán)利要求】
1.一種用于對壓鑄件(16)調(diào)質(zhì)的方法，該方法具有下列步驟: -在具有至少一個固定的半模(4)和一個可動的半模(6)的鑄模(2)中澆注所述壓鑄件(16) -通過抽出所述可動的半模(6)打開所述鑄模(2) -在所述可動的半模(6)中對所述壓鑄件(16)淬火 -將所述壓鑄件(16)從所述可動的半模(6)中起模 -對所述壓鑄件(16)進行熱時效處理 其特征在于， 緊接在所述鑄模(2)打開之后或在所述鑄模(2)打開期間，將噴射設(shè)備(8)的噴射工具(14)插入所述半模(4，6)之間，借助所述噴射工具，將冷卻劑施加到所述壓鑄件(16)上以便淬火。
2.按權(quán)利要求1所述的對壓鑄件調(diào)質(zhì)的方法，其特征在于，所述噴射設(shè)備(8)的所述噴射工具(14)對準(zhǔn)所述壓鑄件(16)的厚壁區(qū)域(20)。
3.按權(quán)利要求1或2所述的對壓鑄件調(diào)質(zhì)的方法，其特征在于，所述噴射壓力為至少8bar,優(yōu)選 25bar。
4.按前述權(quán)利要求之一所述的對壓鑄件調(diào)質(zhì)的方法， 其特征在于，與在所述可動的半模(6)中的所述壓鑄件(16)同時噴灑所述固定的半模⑷。
5.按前述權(quán)利要求之一所述的對壓鑄件調(diào)質(zhì)的方法， 其特征在于，所述噴射介質(zhì)是冷卻劑-空氣混合物，其中，調(diào)節(jié)空氣和冷卻劑之間的比例。
6.按前述權(quán)利要求之一所述的對壓鑄件調(diào)質(zhì)的方法， 其特征在于，所述噴射設(shè)備(8)的噴射工具(14)在所述壓鑄件(16)的起模之前從兩個所述半模(4，6)之間的空隙中抽出，在所述壓鑄件(16)的起模之后又插入所述空隙中以便冷卻所述。
7.按前述權(quán)利要求之一所述的對壓鑄件調(diào)質(zhì)的方法， 其特征在于，所述噴射設(shè)備(8)固定在噴射臂上，以便所述噴射設(shè)備(8)在起模時才從所述半模(4，6)之間的空隙中抽出。
8.按前述權(quán)利要求之一所述的對壓鑄件調(diào)質(zhì)的方法， 其特征在于，所述熱時效處理在溫度為140-250°C時執(zhí)行。
9.按前述權(quán)利要求之一所述的對壓鑄件調(diào)質(zhì)的方法， 其特征在于，所述壓鑄件(16)是氣缸曲軸箱，所述噴射工具(14)對準(zhǔn)所述軸承座區(qū)(20)。
【文檔編號】C22F1/04GK103717328SQ201280039003
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月9日
【發(fā)明者】R.賴特, H.莫丁, S.齊格勒 申請人:Ks鋁-技術(shù)有限責(zé)任公司