專利名稱：一種排氣搖臂的重鑄鋁合金材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)動機(jī)搖臂的材料，尤其涉及一種發(fā)動機(jī)排氣搖臂的重鑄鋁合金材料。
背景技術(shù)：
發(fā)動機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的排氣搖臂起雙臂杠桿作用，從而使氣門運(yùn)動方向不同于推桿運(yùn)動方向；以及在較小的凸輪升程下增大氣門升程。即在推桿或凸輪的作用下?lián)u臂擺動克服氣門彈簧的阻力，打開氣門。在發(fā)動機(jī)工作時排氣搖臂承受著較大脈動載荷和復(fù)雜交變應(yīng)力，因工作條件的需要，所以要求排氣搖臂具有特殊的特性:I)排氣搖臂與氣門和凸輪或推桿之間始終在不斷的沖擊載荷下進(jìn)行摩擦，工作條件非常惡劣，因此排氣搖臂與氣門和凸 輪或推桿接觸的兩端工作表面要硬度高、耐沖擊、耐磨性好、與氣門和凸輪或推桿之間的摩擦因數(shù)小，形成一對性能匹配良好的摩擦副；2)因其需要克服往復(fù)慣性力，所以要求排氣搖臂本身質(zhì)量要輕；3)因排氣搖臂高速往復(fù)運(yùn)動，要求其基體剛度大、強(qiáng)度高、疲勞壽命長、轉(zhuǎn)動慣量小;4)良好的延伸率，以免發(fā)生排氣搖臂斷裂的現(xiàn)象。目前國內(nèi)使用的發(fā)動機(jī)排氣搖臂的重鑄鋁合金材料，其強(qiáng)度、硬度、延伸率普遍不高，不能滿足發(fā)動機(jī)排氣搖臂的要求，尤其是由于延伸率不足，造成排氣搖臂斷裂的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種抗拉強(qiáng)度高、屈服強(qiáng)度好、硬度高，同時延伸率高的排氣搖臂的重鑄鋁合金材料。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:該排氣搖臂的重鑄鋁合金材料，所述的鋁合金的化學(xué)成分及各化學(xué)成分在鋁合金中的重量百分比如下:Si:8.6-9.4% ；Mg:0.45-0.55% ；Cu:1.65-1.85% ；Mn:〈0.10%;Fe:〈0.20%;Zn:〈0.05%;Ti:0.08-0.13% ；Ca:〈0.002%;Na:<0.005% ；
Sr:0.005-0.015% ；Pb:<0.1% ；總雜質(zhì):〈0.50%,每種雜質(zhì):〈0.15% ；其余成分為Al，各成分的總量之和為100%。所述的Ti是通過添加鋁鈦硼合金Α1 5Β來得到的，其中鋁鈦硼合金Α1 5Β含Ti4.5-6.0%。鋁鈦硼合金Α1 5Β在鋁液中生成大量彌散分布的TiA 13、TiB2, AlB2等高熔點微粒，凝固時它們作為外來晶核，而顯著細(xì)化鑄錠晶粒組織。能夠明顯提高鋁材或鑄件的強(qiáng)度與塑性、改善綜合機(jī)械性能；減少廢品率，改善成品外觀品質(zhì)，提高型材氧化著色均勻性與光亮度；使用簡便，鈦硼無損耗；動態(tài)水冷澆鑄，細(xì)化效果更好。所述的Sr是通過添加鋁鍶合金AlSr 10來得到的，其中鋁鍶合金AlSr 10含Sr9-ll%。鋁鍶合金AlSrlO組織狀態(tài)良好，優(yōu)化共晶硅形態(tài)及分布，改善機(jī)械性能，使用簡便，無污染，損耗極少，功效持久，重熔變質(zhì)功效可遺傳。該排氣搖臂的重鑄鋁合金材料的制備方法的步驟如下:I)在熔煉爐中按重量百分比加入鋁錠，加熱至580-600°C，鋁錠熔解至可攪動，力口入占鋁錠總重量0.1-0.15%的低溫除渣劑，將鋁液攪拌40-60次后，再加入占鋁錠總重量0.1-0.15%的低溫除渣劑，再次攪拌至浮渣呈灰黑色粉末狀；
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2)繼續(xù)加熱至溫度710-750°C，清除鋁液表面浮渣后，將鋁合金中的各組分除Al夕卜，按各自的重量百分比依次加入到熔煉爐中；各組分的添加順序為:先加入Si和Cu，待Si和Cu全部熔化后充分?jǐn)嚢?-5min ；隨后將其它組分逐個加入鋁液中，全部熔化后，充分?jǐn)嚢?-5min?；蛘咴诓襟EI)中將Cu和鋁錠一同加入到熔煉爐中，在步驟2)中先加入Si，待Si全部熔化后充分?jǐn)嚢?-5min ;隨后將其它組分逐個加入鋁液中，全部熔化后，充分?jǐn)嚢?-5min。3)將經(jīng)步驟2)處理得到的鋁液傳送入溫度為715-730°C的保溫爐，在鋁液面上均勻散布占鋁錠總重量0.1-0.15%的高溫除渣劑，均勻攪拌，至浮渣和鋁液完全脫離，除去浮渣；4)將經(jīng)步驟3)處理得到的鋁液采用純氮?dú)饷摎猓?)脫氣后靜置5_6min,檢測含氫量后(常壓試樣密度記為!T1,減壓試樣密度為r2。含氫量SiVlx iGG%)，鋁液于45min內(nèi)使用；如過超過45min，則重新脫氣，檢測含氫量，
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含氫量合格后方可繼續(xù)使用；6)化學(xué)檢驗，檢測鋁合金成品的各化學(xué)成份是否合格；7)金屬型鑄造成型；8)T62 處理。Τ62處理包括固溶處理和人工時效，具體過程如下:固溶處理:在520_530°C溫度下，將鋁合金在固溶處理爐內(nèi)保溫11.5-12.5h ；固溶處理后，將鋁合金移至淬水爐中，轉(zhuǎn)移時間不超過25s，淬水時間55-65s ；
自然時效:將鋁合金移出淬水爐，放置空氣中至少12h ；人工時效:在165_175°C溫度下，將鋁合金保溫9.5-10.5h。本發(fā)明采用以上技術(shù)方案:通過對鋁合金中各組分進(jìn)行優(yōu)化，使本發(fā)明制備的排氣搖臂的重鑄鋁合金材料的機(jī)械性能大大提高，其常溫抗拉強(qiáng)度可達(dá)到359MPa以上，屈服強(qiáng)度可達(dá)到285MPa以上，硬度達(dá)到100HB以上，延伸率達(dá)到3.0%以上。作為排氣搖臂的制作材料，制成的排氣搖臂不容易出現(xiàn)斷裂的狀況。并且本發(fā)明的鋁合金排氣搖臂的重鑄鋁合金材料的制造工藝簡單、成本低。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。本發(fā)明一種排氣搖臂的重鑄鋁合金材料的技術(shù)方案為:所述的鋁合金的化學(xué)成分及各化學(xué)成分在鋁合金中的重量百分比如下:Si:8.6-9.4% ；Mg:0.45-0.5 5% ；Cu:1.65-1.85% ；Mn:〈0.10%;Fe:<0.20% ；Zn:<0.05% ；Ti:0.08-0.13% ；Ca:<0.002% ；Na:<0.005% ；Sr:0.005-0.015% ；Pb:<0.1 % ；總雜質(zhì):〈0.50%,每種雜質(zhì):〈0.15% ；其余成分為Al，各成分的總量之和為100%。所述的Ti是通過添加鋁鈦硼合金Α1 5Β來得到的，其中鋁鈦硼合金Α1 5Β含Ti4.5-6.0%。所述的Sr是通過添加鋁鍶合金AlSr 10來得到的，其中鋁鍶合金AlSr 10含Sr9-ll%。該排氣搖臂的重鑄鋁合金材料的制備方法的步驟如下:1)在熔煉爐中按重量百分比加入鋁錠，加熱至580-600°C，鋁錠熔解至可攪動，力口入占鋁錠總重量0.1-0.15%的低溫除渣劑，將鋁液攪拌40-60次后，再加入占鋁錠總重量
0.1-0.15%的低溫除渣劑，再次攪拌至浮渣呈灰黑色粉末狀；2)繼續(xù)加熱至溫度710-750°C，清除鋁液表面浮渣后，將鋁合金中的各組分除Al夕卜，按各自的重量百分比依次加入到熔煉爐中；各組分的添加順序為:先加入Si和Cu，待Si和Cu全部熔化后充分?jǐn)嚢?-5min ；隨后將其它組分逐個加入鋁液中，全部熔化后，充分?jǐn)嚢?-5min?；蛘咴诓襟E1)中將Cu和鋁錠一同加入到熔煉爐中，在步驟2)中先加入Si，待Si全部熔化后充分?jǐn)嚢?-5min ;隨后將其它組分逐個加入鋁液中，全部熔化后，充分?jǐn)嚢?-5min。3)將經(jīng)步驟2)處理得到的鋁液傳送入溫度為715_730°C的保溫爐，在鋁液面上均勻散布占鋁錠總重量0.1-0.15%的高溫除渣劑，均勻攪拌，至浮渣和鋁液完全脫離，除去浮渣；4)將經(jīng)步驟3)處理得到的鋁液采用純氮?dú)饷摎猓?)脫氣后靜置5_6min,檢測含氫量后(常壓試樣密度記為!T1,減壓試樣密度為r2。含氫量SiVlx 1()()%)，鋁液于45min內(nèi)使用；如過超過45min，則重新脫氣，檢測含氫量，
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含氫量合格后方可繼續(xù)使用；6)化學(xué)檢驗，檢測鋁合金成品的各化學(xué)成份是否合格；7)金屬型鑄造成型；8)T62 處理。Τ62處理包括固溶處理和人工時效，具體過程如下:固溶處理:在520_530°C溫度下，將鋁合金在固溶處理爐內(nèi)保溫11.5-12.5h ；固溶處理后，將鋁合金移至淬水爐中，轉(zhuǎn)移時間不超過25s，淬水時間55-65s ；自然時效:將鋁合金移出淬水爐，放置空氣中至少12h ；

人工時效:在165_175°C溫度下，將鋁合金保溫9.5-10.5h。鋁鈦硼合金Α1 5Β和鋁鍶合金AlSrlO均購于四川蘭德高科技產(chǎn)業(yè)有限公司。實施例1 按熔煉爐滿爐360Kg計:按以下配方稱取各組分:Si:30.96kg,Mg:1.62kg，Cu:5.94kg,鋁鈦硼合金AlTi5B:5.76kg，鋁鍶合金AlSrlO:0.05kg,Al:315.67kg。該排氣搖臂的重鑄鋁合金材料的制備方法的步驟如下:I)在熔煉爐中按重量百分比加入鋁錠，加熱至580-600°C，鋁錠熔解至可攪動，力口入占鋁錠總重量0.1-0.15%的低溫除渣劑，將鋁液攪拌40-60次后，再加入占鋁錠總重量
0.1-0.15%的低溫除渣劑，再次攪拌至浮渣呈灰黑色粉末狀；2)繼續(xù)加熱至溫度710-750°C，清除鋁液表面浮渣后，將鋁合金中的各組分除Al夕卜，按各自的重量百分比依次加入到熔煉爐中；各組分的添加順序為:先加入Si和Cu，待Si和Cu全部熔化后充分?jǐn)嚢?-5min ；隨后將其它組分逐個加入鋁液中，全部熔化后，充分?jǐn)嚢?-5min?；蛘咴诓襟EI)中將Cu和鋁錠一同加入到熔煉爐中，在步驟2)中先加入Si，待Si全部熔化后充分?jǐn)嚢?-5min ;隨后將其它組分逐個加入鋁液中，全部熔化后，充分?jǐn)嚢?-5min。3)將經(jīng)步驟2)處理得到的鋁液傳送入溫度為715-730°C的保溫爐，在鋁液面上均勻散布占鋁錠總重量0.1-0.15%的高溫除渣劑，均勻攪拌，至浮渣和鋁液完全脫離，除去浮渣；4)將經(jīng)步驟3)處理得到的鋁液采用純氮?dú)饷摎猓?)脫氣后靜置5_6min,檢測含氫量后,招液于45min內(nèi)使用；6)化學(xué)檢驗；7)金屬型鑄造成型；8)T62 處理。實施例2 按熔煉爐滿爐360Kg計:按以下配方稱取各組分:S1:33.84kg，Mg:1.98kg,Cu:6.66kg,鋁鈦硼合金AlTi5B:10.8kg，鋁鍶合金AlSrlO:0.10kg，Al:306.62kg。該排氣搖臂的重鑄鋁合金材料的制備方法的步驟如下:1)在熔煉爐中按重量百分比加入鋁錠，加熱至580-600°C，鋁錠熔解至可攪動，力口入占鋁錠總重量0.1-0.15%的低溫除渣劑，將鋁液攪拌40-60次后，再加入占鋁錠總重量
0.1-0.15%的低溫除渣劑，再次攪拌至浮渣呈灰黑色粉末狀；2)繼續(xù)加熱至溫度710-750°C，清除鋁液表面浮渣后，將鋁合金中的各組分除Al夕卜，按各自的重量百分比依次加入到熔煉爐中；各組分的添加順序為:先加入Si和Cu，待Si和Cu全部熔化后充分?jǐn)嚢?-5min ；隨后將其它組分逐個加入鋁液中，全部熔化后，充分?jǐn)嚢?-5min。或者在步驟I)中將Cu和鋁錠一同加入到熔煉爐中，在步驟2)中先加入Si，待Si全部熔化后充分?jǐn)嚢?-5min ;隨后將其它組分逐個加入鋁液中，全部熔化后，充分?jǐn)嚢?-5min。3)將經(jīng)步驟2)處理得到的鋁液傳送入溫度為715_730°C的保溫爐，在鋁液面上均勻散布占鋁錠總重量0.1-0.15%的高溫除渣劑，均勻攪拌，至浮渣和鋁液完全脫離，除去浮渣；4)將經(jīng)步驟3)處理得到的鋁液采用純氮?dú)饷摎猓?)脫氣后靜置5_6min,檢測含氫量后,招液于45min內(nèi)使用；6)化學(xué)檢驗；7)金屬型鑄造成型；8)T62 處理。實施例3 按熔煉爐滿爐360Kg計:按以下配方稱取各組分:S1:32.4kg，
Mg:1.8kg,Cu:6.12kg,鋁鈦硼合金AlTi5B:8.64kg，鋁鍶合金AlSrlO:0.072kg,Al:310.97kg。該排氣搖臂的重鑄鋁合金材料的制備方法的步驟如下:I)在熔煉爐中按重量百分比加入鋁錠，加熱至580-600°C，鋁錠熔解至可攪動，力口入占鋁錠總重量0.1-0.15%的低溫除渣劑，將鋁液攪拌40-60次后，再加入占鋁錠總重量
0.1-0.15%的低溫除渣劑，再次攪拌至浮渣呈灰黑色粉末狀；

2)繼續(xù)加熱至溫度710-750°C，清除鋁液表面浮渣后，將鋁合金中的各組分除Al夕卜，按各自的重量百分比依次加入到熔煉爐中；各組分的添加順序為:先加入Si和Cu，待Si和Cu全部熔化后充分?jǐn)嚢?-5min ；隨后將其它組分逐個加入鋁液中，全部熔化后，充分?jǐn)嚢?-5min?；蛘咴诓襟EI)中將Cu和鋁錠一同加入到熔煉爐中，在步驟2)中先加入Si，待Si全部熔化后充分?jǐn)嚢?-5min ;隨后將其它組分逐個加入鋁液中，全部熔化后，充分?jǐn)嚢?-5min。3)將經(jīng)步驟2)處理得到的鋁液傳送入溫度為715_730°C的保溫爐，在鋁液面上均勻散布占鋁錠總重量0.1-0.15%的高溫除渣劑，均勻攪拌，至浮渣和鋁液完全脫離，除去浮渣；4)將經(jīng)步驟3)處理得到的鋁液采用純氮?dú)饷摎猓?)脫氣后靜置5_6min,檢測含氫量后,招液于45min內(nèi)使用；6)化學(xué)檢驗；7)金屬型鑄造成型；8)T62 處理。
權(quán)利要求
1.一種排氣搖臂的重鑄鋁合金材料，其特征在于:所述的鋁合金的化學(xué)成分及各化學(xué)成分在鋁合金中的重量百分比如下: Si:8.6-9.4% ； Mg:0.45-0.55% ； Cu:1.65-1.85% ； Mn:<0.10% ； Fe:<0.20% ； Zn:<0.05% ； Ti:0.08-0.13% ； Ca:<0.002% ；Na:<0.005% ；Sr:0.005-0.015% ； Pb:<0.1% ； 總雜質(zhì):<0.50%，每種雜質(zhì):<0.15% ； 其余成分為Al,各成分的 總量之和為100%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種排氣搖臂的重鑄鋁合金材料，其特征在于:其制備方法的步驟如下: 1)在熔煉爐中按重量百分比加入鋁錠，加熱至580-600°C，鋁錠熔解至可攪動，加入占鋁錠總重量0.1-0.15%的低溫除渣劑，將鋁液攪拌40-60次后，再加入占鋁錠總重量0.1-0.15%的低溫除渣劑，再次攪拌至浮渣呈灰黑色粉末狀； 2)繼續(xù)加熱至溫度710-750°C，清除鋁液表面浮渣后，將鋁合金中的各組分除Al外，按各自的重量百分比依次加入到熔煉爐中； 3)將經(jīng)步驟2)處理得到的鋁液傳送入溫度為715-730°C的保溫爐，在鋁液面上均勻散布占鋁錠總重量0.1-0.15%的高溫除渣劑，均勻攪拌，至浮渣和鋁液完全脫離，除去浮渣； 4)將經(jīng)步驟3)處理得到的鋁液采用純氮?dú)饷摎猓? 5)脫氣后靜置5-6min,檢測含氫量后,招液于45min內(nèi)使用； 6)化學(xué)檢驗； 7)金屬型鑄造成型； 8)T62處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種排氣搖臂的重鑄鋁合金材料，鋁合金的化學(xué)成分及各化學(xué)成分在鋁合金中的重量百分比如下Si8.6-9.4%；Mg0.45-0.55%；Cu1.65-1.85%；Mn<0.10%；Fe<0.20%；Zn<0.05%；Ti0.08-0.13%；Ca<0.002%；Na<0.005%；Sr0.005-0.015%；Pb<0.1%；總雜質(zhì)<0.50%，每種雜質(zhì)<0.15%；其余成分為Al，各成分的總量之和為100%。本發(fā)明制備的排氣搖臂的重鑄鋁合金材料的機(jī)械性能大大提高，其常溫抗拉強(qiáng)度可達(dá)到359MPa以上，屈服強(qiáng)度可達(dá)到285MPa以上，硬度達(dá)到100HB以上，延伸率達(dá)到3.0%以上。
文檔編號C22F1/043GK103114227SQ20131006391
公開日2013年5月22日 申請日期2013年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月28日
發(fā)明者薛玉田 申請人:南陽鉅全金屬工業(yè)有限公司