用于制造轻金属铸造部件的方法和轻金属铸造部件技术

本发明专利技术涉及由铝铸造合金的熔体生产轻金属铸造部件的方法，各自相对于重量计，所述熔体含有3.5至5.0％的硅、0.2至0.7％的镁、0.07至0.12％的钛、最多0.012％的硼、总计少于1.5％的任选的其他合金元素，剩余的为铝和不可避免的杂质，其中，所述熔体由基础熔体、铝硅合金的第一晶粒细化剂和铝钛合金的第二晶粒细化剂生产，其中，相对于总重量，所述熔体总共包含0.1至5.0％的第一和第二晶粒细化剂；其中，浇铸通过低压方法进行，并且在浇铸之后通过压实对熔体施加作用。

Method for manufacturing light metal casting parts and light metal casting parts

The present invention relates to a method for the production of light metal casting parts by molten aluminum casting alloys, each of which contains 3.5 to 5% silicon, 0.2 to 0.7% of magnesium, 0.07 to 0.12% titanium, up to 0.012% boron, a total of less than 1.5% of the optional alloying elements, and the remaining aluminum and inevitable. The melt is produced by the base melt, the first grain refiner of the aluminum silicon alloy and the second grain refiner of the aluminum titanium alloy, in which the melt contains 0.1 to 5% of the first and second grain refiners relative to the total weight; in which the casting is carried out through a low pressure method and is cast after casting. Effect is exerted on the melt by compacting.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造轻金属铸造部件的方法和轻金属铸造部件说明书本专利技术涉及轻金属铸造部件，特别是用于机动车的轻金属铸造部件，其由亚共晶铝铸造合金制造。本专利技术还涉及用于生产该轻金属铸造部件的方法。主要存在于机动车行业中的轻质设计和乘客保护方向的趋势导致日益增多的高强度和超高强度的部件的研发，所述部件的重量小于具有至少相同强度特性的常规部件的重量。已知用于机动车的合金车轮可以通过铸造或锻造来制造。锻造和铸造对铸造模具和所用合金的要求不同。锻造的合金车轮(wheel)具有非凡的强度，使其具有比同等钢轮辋更纤长更轻的设计。此外，因为高强度，可以设计相对薄的壁和轮辐，导致低重量。通常通过锻造合金的永久型铸造(permanentmouldcasting)来进行生产。永久铸模(permanentmould)是大致平坦的，并且仅对应于近似最终产品的直径。在铸造后，将坯件在约500℃压入模具中，并且压力逐步升高至2000吨。由此，完成实际内轮辋。然后，通过装置或轧制制造轮辋槽，进行加工工艺。与铸造轮相比，锻造轮与增加强度的合金元素(如镁、硅和钛)更坚固地合铸(alloy)。在铸造的情况下，永久铸模的形状形成为接近待生产的部件的最终形状。根据一种可能性，铸造可以在从下向上约1巴的低压铸造中进行。作为其替代方案，对此也可以使用压力铸造法，其中，用约10-200MPa的高压将液体熔体压入到预热的永久铸模中，然后进行固化。熔体置换了存在于永久铸模中的空气，并在固化过程中保持在压力下。在从永久铸模移出后，对部件进行机械加工。与锻造轮相比，铸造轮通常具有非常低量的杂质金属(如，钛)。在用铸造法制造的部件中，金属合金的铸造性能和成品部件的机械性能基本取决于粒度。通过晶粒细化熔体处理，可以改进铸造件中的静态和动态强度值以及熔体在永久铸模中的浇铸能力及其流动行为。许多金属合金的固化开始于晶体的形成，其从核点(nucleuspoint)开始生长至所有侧面，直到它们与邻近的晶粒碰撞或与模具壁邻接。对于待生产部件的高强度，需要将晶粒的尺寸调整为尽可能恒定和/或细。对此，通常进行所谓的晶粒细化，其中，向固化的熔体提供尽可能多的成核剂(外核)。由JPH11293430A已知一种生产高强度铸造铝部件的方法。在铸造后，铸造铝部件具有如下组成：各自按重量计，3.5至5.0％的硅、0.15至0.4％的镁、至多1.0％的铜、至多0.2％的铁、处理剂(treatmentmeans)和其余的铝。在铸造后，将铸造部件在550℃至575℃加热2至4小时，然后快速冷却，随后在160℃至180℃经受1至3小时的进一步热处理。由JPH05171327A已知了用于高压铸造的铝铸造合金，其具有如下组成：各自相对于重量计，4.0至6.0％的硅、0.3至0.6％的镁、至多0.5％的铁、0.05至0.2％的钛。合金可以用于铸造机动车的车轮。由JP2001288547A已知了一种具有如下组成的铝铸件：各自相对于重量计，2.0-6.0％的硅、0.15-0.34％的镁、至多0.2％的铁、0.0003-0.01％的锶、剩余为铝和不可避免的杂质，视情况可以具有0.01-0.25％的钛、0.0001-0.001％的硼。在铸造后，部件经受540℃至570℃的15至60分钟的固溶退火，然后猝火。由EP0488670A1已知了一种如下的具有高强度的铝铸件：各自相对于重量计，2.4至4.4％的硅、1.5至2.5％的铜、0.2至0.5％的镁，其余为铝，其中，铝铸件的基质含有晶粒尺寸为30微米或更小的枝晶(dendrites)。由DE102006039684B4已知了一种用于车辆工程的铝安全部件，其由铝硅压铸合金生产。压铸合金具有1.0至5.0重量％的硅、0.05至1.2重量％的铬，并且其余为铝和不可避免的杂质。由于铬，应当获得了改进的可铸性和可模塑性。压铸合金还可以具有含量为0.01至0.15重量％的钛，其中，钛用作晶粒细化剂，特别是当其与硼一起使用时尤为如此。由EP0601972A1已知了一种亚共晶铝硅铸造合金，其含有母合金作为晶粒细化物质。铸造合金含有5至13重量％的硅含量，并且还可以含有0.05至0.6重量％的镁含量。母合金包含1.0至2.0重量％的钛和1.0至2.0重量％的硼。铝硅铸造合金用于通过低压永久型铸造生产用于机动车的轮辋。相对于熔体的总量，加入的母合金的量占0.05至0.5重量％。由DE69233286T2已知了一种用于铝和铝合金的晶粒细化方法，其中，将固体硅硼合金加入熔融的铝或熔融的铝合金。所获得的熔体包含约9.6重量％的硅和至少50ppm的硼。由熔体生产的部件具有范围300微米的粒度。由EP1244820B1已知了一种高强度铝铸造合金的晶粒细化方法，从而获得粒度小于125微米的铸造产品。对于此，提出了不同的合金，例如，具有超过3.8重量％铜、最多0.1重量％的硅和0.25至0.55重量％的镁的合金，或者具有超过4.5重量％且小于6.5重量％锌、最多0.3重量％的硅和0.2至0.8重量％的镁的合金。对于晶粒细化，将溶解的粒度小于125微米且含量为0.005-0.1重量％的钛以及硼化物加入到熔体中。由WO2001042521A1已知了一种基于铝钛硼母合金生产晶粒细化物质的方法，其通过将含钛和含硼的原材料加入铝熔体中，形成TiB2-颗粒，并使该母合金熔体固化。在其引用的参考文献中，描述了关于通过添加Al-Ti-B-母合金(例如AlTi5B1)在铝合金的晶粒细化期间的加工过程的理论。据此，当不溶于铝熔体的TiB2-颗粒在其表面至少部分地被一层Al3Ti相占据时，获得了最佳的晶粒细化结果。α-铝相的成核在Al3Ti-层上实现，该效果随着层厚度的减小而增加。由EP2848333A1已知了通过铸造成形工具生产金属部件的方法，其具有如下步骤：在第一压力下将熔体浇铸至铸造成形工具中，以较大的第二压力向工具中的固化熔体上施加压力并压实部件，以较大的第三压力在工具中由熔体固化。本专利技术基于这样的目的，即提出一种具有良好强度性质且易于生产的具有细晶粒结构的轻金属铸造部件。此外，目的还在于提供用于生产这种轻金属铸造部件的对应方法。其结果是由亚共晶铝铸造合金制造的轻金属铸造部件，其中轻金属铸造部件含有3.5至5.0重量％的硅和0.2至0.7重量％的镁，并且其中，轻金属铸造部件具有最大500微米的平均粒度。特别提出了，除了所述量的硅和镁之外，轻金属铸造部件还含有0.07至0.12重量％的钛、最多0.012重量％的硼、总计小于1.5重量％的任选的其他合金元素，其余的为铝以及不可避免的杂质。轻金属铸造部件的优点是由于硅含量相对较低，所以其可以通过低压铸造生产，并且由于细晶粒结构而具有良好的机械性能、特别是在强度、延展性、断裂延伸率(elongationatfracture)和孔隙率方面。轻金属铸造部件的抗拉强度(Rm)优选为至少270N/mm2，特别是至少300N/mm2和/或至少320N/mm2。因为小于5重量％的相对低的硅含量，获得了亚共晶铝硅合金。由此生产的轻金属铸造部件具有高延展性和断裂延伸率。轻金属铸造部件的断裂延伸率(A5)为至少5％，特别是至少8％。断裂延伸率可以小于常规锻造件的断裂延伸率，特别是小本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于生产轻金属铸造部件的方法，所述方法具有以下步骤：‑提供来自铝铸造合金的熔体，其含有3.5重量％至5.0重量％的硅、0.2重量％至0.7重量％的镁、0.07重量％至0.12重量％的钛、最多0.012重量％的硼、总计小于1.5重量％的任选的其他合金元素，剩余的为铝和不可避免的杂质，其中，所述熔体由含有铝的基础熔体、铝硅合金的第一晶粒细化剂和铝钛合金的第二晶粒细化剂生产，所述铝硅合金的第一晶粒细化剂包含铝和比例为最多12.5重量％的硅，所述铝钛合金的第二晶粒细化剂至少包含钛、硼和铝作为合金元素，其中，相对于总重量，所述熔体总共包含0.1至5.0重量％的铝硅合金的晶粒细化剂和铝钛合金的晶粒细化剂；‑通过低的第一压力(P1)下的低压法、特别是通过重力铸造或低压铸造，将熔体浇铸至铸造成形工具中，‑在完全填满铸造成形工具后，以大于第一压力(P1)的第二压力(P2)向铸造成形工具中的固化熔体施加压力，以及‑当熔体至少大部分固化为部件时，在大于第二压力(P2)的第三压力(P3)下将铸造成形工具中的由熔体至少大部分固化的部件压实。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.02 EP 15192538.51.一种用于生产轻金属铸造部件的方法，所述方法具有以下步骤：-提供来自铝铸造合金的熔体，其含有3.5重量％至5.0重量％的硅、0.2重量％至0.7重量％的镁、0.07重量％至0.12重量％的钛、最多0.012重量％的硼、总计小于1.5重量％的任选的其他合金元素，剩余的为铝和不可避免的杂质，其中，所述熔体由含有铝的基础熔体、铝硅合金的第一晶粒细化剂和铝钛合金的第二晶粒细化剂生产，所述铝硅合金的第一晶粒细化剂包含铝和比例为最多12.5重量％的硅，所述铝钛合金的第二晶粒细化剂至少包含钛、硼和铝作为合金元素，其中，相对于总重量，所述熔体总共包含0.1至5.0重量％的铝硅合金的晶粒细化剂和铝钛合金的晶粒细化剂；-通过低的第一压力(P1)下的低压法、特别是通过重力铸造或低压铸造，将熔体浇铸至铸造成形工具中，-在完全填满铸造成形工具后，以大于第一压力(P1)的第二压力(P2)向铸造成形工具中的固化熔体施加压力，以及-当熔体至少大部分固化为部件时，在大于第二压力(P2)的第三压力(P3)下将铸造成形工具中的由熔体至少大部分固化的部件压实。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，熔体包含以下至少一种作为其它合金元素：100至150ppm的锶(Sr)，小于250ppm的锡(Sn)，小于1.0重量％、特别是小于550ppm的铜(Cu)，小于550ppm的镍(Ni)，小于30ppm的硼化钛(TiBor)，小于550ppm的锌(Zn)，小于500ppm的铬(Cr)，小于0.7重量％的铁(Fe)，以及小于0.15重量％的锰(Mn)。3.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于，通过由铝硅合金制备晶粒细化熔体并用超声波对晶粒细化熔体进行处理来生产第一晶粒细化剂，以使得在固化后，存在球状成形的α-混合晶体。4.如前述权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，通过搅拌将第一晶粒细化剂和第二晶粒细化剂引入基础熔体，特别是以在时间上至少部分重叠的方式进行。5.如前述权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，熔体的浇铸在第一晶粒细化剂和/或第二晶粒细化剂引入后最近的5分钟内进行。6.如前述权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，浇铸在620℃至800℃的第一温度(T1)下发生、特别是在650℃以上至780℃的第一温度下发生。7.如前述权利要求1至6中任一项所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫·加特纳，沃纳·休伯尔，
申请(专利权)人：慕贝尔性能车轮有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT