一种轻量化电机用铝合金端盖铸造工艺的制作方法

本发明涉及铸造铝合金，具体是涉及一种轻量化电机用铝合金端盖铸造工艺。

背景技术：

1、近年来，由于新能源汽车具有环保、低碳、高效等优点而得到了迅速发展，新能源汽车是指使用非传统燃料或能源的车辆，主要包括纯电动车、插电式混合动力车和燃料电池车等。这些车辆使用电池、电动机、超级电容器、燃料电池等作为动力源，以替代传统燃料发动机。

2、新能源汽车的稳定运行与电机性能息息相关，电机主要由外壳、端盖以及内部的定子和转子构成，端盖的主要作用是密封电机内部并固定转子。现有的电机端盖为了减轻质量往往会设计较多空腔，这就导致铸造成型时金属液充型较为困难，且在金属液凝固时内部气体难以排出，端盖内部缺陷较多，并影响端盖的力学性能，导致电机的使用寿命受到影响。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种轻量化电机用铝合金端盖铸造工艺。

2、本发明的技术方案是：一种轻量化电机用铝合金端盖铸造工艺，包括以下步骤：

3、s1、熔炼

4、将原料放入熔炼炉内，加热至750～800℃，直至原料全部熔化后，加入精炼剂进行精炼，得到金属液；

5、s2、向模具内浇铸所述金属液，制得端盖毛坯；

6、所述模具包括上模具与下模具，下模具中心位置设有柱状型芯，以及与柱状型芯同心设置的内环形隔板与外环形隔板，内环形隔板与柱状型芯之间形成第一型腔，外环形隔板与内环形隔板之间形成第二型腔，上模具上设有用于向第一型腔内添加金属液的第一浇注口，以及用于向第二型腔内添加金属液的第二浇注口，位于第一型腔内的上模具上设有第一环形型芯，位于第二型腔内的上模具上设有第二环形型芯，第一环形型芯与第二环形型芯之间滑动设有用于控制第一型腔与第二型腔之间连通或封闭的隔断型芯；

7、具体浇铸方法为：

8、s2-1、向上模具与下模具表面喷洒脱模剂，脱模剂喷洒完成后通过第一浇注口与第二浇注口将金属液分别浇注至第一型腔与第二型腔内；

9、s2-2、向第一型腔与第二型腔内充入惰性气体进行加压，充压压力为0.3～0.5mpa，加压时间10～20s，随后泄压并将隔断型芯向上移动，使第一型腔与第二型腔连通，静置15～30s后通过第三浇注口向模具内补充金属液；

10、s2-3、金属液补充完成后采用惰性气体向第一型腔与第二型腔内同时充压，充压压力为0.4～0.6mpa，充压10～20s后，依次交替降低第一型腔与第二型腔内的压力，第一型腔内的单次降压量为n，第二型腔内的单次降压量为2n，且每次降压后均保持10～15s；n的取值为0.05～0.15mpa；

11、s2-4、直至第一型腔与第二型腔内的压力均降至常压后，冷却6～8h，得到端盖毛坯；

12、s3、热处理

13、对端盖毛坯依次进行固溶处理与时效处理，得到热处理后的端盖毛坯；

14、s4、精加工

15、对热处理后对端盖毛坯进行精加工以去除毛刺，得到端盖成品。

16、说明：上述铸造工艺对第一型腔与第二型腔先封闭浇注，保证金属液能够充分填充，再连通第一型腔与第二型腔，使内部的气体能够通过第三浇注口充分排出，通过第一型腔与第二型腔内的压力交替降低，保证型腔空间能够被完全填充，最终制备的端盖质量轻，内部无气孔、夹渣等缺陷，组织均匀、晶粒较小，力学性能优异，可有效提高端盖使用寿命。

17、进一步地，所述原料按质量百分比计包括以下成分：mg 2.5～3.4％、mn 2.2～3.2％、cu1.2～1.8％、si 5.0～8.0％、fe 0.1～0.3％、cr 0.1～0.2％，余量为al。

18、说明：上述成分的原料熔化后流动性较好，可完全填充型腔，避免铸造缺陷，上层金属液可有效补缩，避免内部产生气孔等缺陷。

19、进一步地，所述精炼剂按重量份数计包括：naoh 10～20份、na3alf 8～12份、caf23～8份、kcl 30～40份、稀土1～2份。

20、说明：上述精炼剂可有效去除金属液内的气体，减少金属液内的气泡，且精炼剂能够去除金属液内的杂质，避免端盖内出现夹渣。

21、更进一步地，所述精炼步骤为：向原料内加入占其总质量0.3～0.4％的精炼剂，搅拌4～6min，随后扒去表面浮渣，将熔炼炉温度调整至720～730℃，再次加入占原料质量0.1～0.2％的精炼剂，静置2～3min后，精炼完成。

22、说明：上述精炼步骤可将精炼剂均匀释放至金属液内，使金属液内的气体能够有效排出。

23、进一步地，所述脱模剂按重量份数计，包括：聚二甲基硅氧烷12～18份、四硼酸钠4～6份、三乙醇胺3～5份、三氯硅烷10～15份、油酸甘油酯25～35份。

24、说明：上述脱模剂脱模性能较好，可保证端盖毛坯与模具有效分离，保证端盖毛坯表面质量，且脱模剂内的三氯硅烷可在金属液流动过程中与氢气和氧气反应，减少金属液内的气体夹杂，并向金属液内补充硅元素，同时精炼剂内的氢氧化钠能够与生成的盐酸发生反应，放出热量，延缓金属液的凝固速度，使金属液内的气体能够充分排出，保证端盖的铸造质量。

25、更进一步地，步骤s2-1中，脱模剂的喷洒量为5～6g/cm2。

26、说明：限定金属液的喷洒量可保证脱模效果，并保证金属液内的气体去除效果。

27、进一步地，步骤s2-4中，所述冷却时对模具施加30～45min的超声场，超声频率为30～40khz，超声功率为1000～1500w。

28、说明：通过超声场可以对金属液形成扰动，使金属液内的元素能够均匀分布，避免金属液内部掺杂元素过于集中。

29、进一步地，所述固溶处理方法为：将端盖毛坯在500～520℃下保温2～3h，随后出炉水冷。

30、说明：上述固溶处理可以使其它金属元素溶解到铝基体内形成固溶体，并细化晶粒，改善端盖毛坯的塑性和韧性。

31、进一步地，所述时效处理方法为：将端盖毛坯在180～220℃下保温6～8h，随后出炉空冷。

32、说明：通过时效处理可以使端盖毛坯的组织更加均匀，使晶界结构更加致密，提高端盖毛坯的强度和硬度。

33、本发明的有益效果是：

34、(1)本发明铸造工艺制备的端盖质量轻，铸造时内部无气孔、夹渣等缺陷，内部组织均匀、晶粒较小，力学性能优异，可有效提高端盖使用寿命。

35、(2)本发明脱模剂脱模性能较好，可保证端盖毛坯与模具有效分离，且三氯化硅可在高温下与氢气和氧气反应，减少金属液内的气体夹杂，并向金属液内补充硅元素，同时精炼剂内的氢氧化钠能够与生成的盐酸发生反应，放出热量，延缓金属液的凝固速度，使金属液内的气体能够充分排出，保证端盖的铸造质量。

技术特征：

1.一种轻量化电机用铝合金端盖铸造工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的轻量化电机用铝合金端盖铸造工艺，其特征在于，所述原料按质量百分比计包括以下成分：mg 2.5～3.4％、mn 2.2～3.2％、cu 1.2～1.8％、si 5.0～8.0％、fe0.1～0.3％、cr 0.1～0.2％，余量为al。

3.根据权利要求1所述的轻量化电机用铝合金端盖铸造工艺，其特征在于，所述精炼剂按重量份数计包括：naoh 10～20份、na3alf 8～12份、caf2 3～8份、kcl 30～40份、稀土1～2份。

4.根据权利要求3所述的轻量化电机用铝合金端盖铸造工艺，其特征在于，所述精炼步骤为：向原料内加入占其总质量0.3～0.4％的精炼剂，搅拌4～6min，随后扒去表面浮渣，将熔炼炉温度调整至720～730℃，再次加入占原料质量0.1～0.2％的精炼剂，静置2～3min后，精炼完成。

5.根据权利要求1所述的轻量化电机用铝合金端盖铸造工艺，其特征在于，所述脱模剂按重量份数计，包括：聚二甲基硅氧烷12～18份、四硼酸钠4～6份、三乙醇胺3～5份、三氯硅烷10～15份、油酸甘油酯25～35份。

6.根据权利要求5所述的轻量化电机用铝合金端盖铸造工艺，其特征在于，步骤s2-1中，脱模剂的喷洒量为5～6g/cm2。

7.根据权利要求1所述的轻量化电机用铝合金端盖铸造工艺，其特征在于，步骤s2-4中，所述冷却时对模具施加30～45min的超声场，超声频率为30～40khz，超声功率为1000～1500w。

8.根据权利要求1所述的轻量化电机用铝合金端盖铸造工艺，其特征在于，所述固溶处理方法为：将端盖毛坯在500～520℃下保温2～3h，随后出炉水冷。

9.根据权利要求1所述的轻量化电机用铝合金端盖铸造工艺，其特征在于，所述时效处理方法为：将端盖毛坯在180～220℃下保温6～8h，随后出炉空冷。

技术总结本发明涉及铸造铝合金技术领域，具体涉及一种轻量化电机用铝合金端盖铸造工艺；包括以下步骤：S1、熔炼：将原料放入熔炼炉内，原料全部熔化后，加入精炼剂进行精炼，得到金属液；S2、向模具内浇铸金属液，制得端盖毛坯；S3、热处理：对端盖毛坯依次进行固溶处理与时效处理；S4、精加工：对热处理后对端盖毛坯进行精加工，得到端盖成品。本发明铸造工艺制备的端盖质量轻，铸造时内部无气孔、夹渣等缺陷，内部组织均匀、晶粒较小，力学性能优异，可有效提高端盖使用寿命。技术研发人员：朱恒宇,许宜峰受保护的技术使用者：江苏优格曼航空科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/2