本发明涉及铝合金发动机支架成型技术领域，特别涉及一种铝合金发动机支架铸造方法及其加工装置。
背景技术：
商用车发动机支架是汽车发动机与车架相连接的关键零件，它支撑发动机，确保发动机在车架上平稳、可靠的工作。在汽车行驶状态下，它承受着多变的冲击载荷。商用车发动机支架的可靠性影响整车行驶可靠性以及车载人员的生命安全，在汽车零部件生产中具有十分重要的地位。汽车行驶过程中发动机支架会受到各种随机载荷的影响。此外，发动机支架的结构参数、材料属性、生产工艺等因素也存在不确定性，这些随机因素的存在使得支架的可靠性要求非常高。
发动机支架属于汽车的安保类部件，其安全等级为ⅰ，商用车发动机支架主要失效方式为疲劳破坏。因此对商用车发动机支架的力学性能要求非常高。传统商用车发动机支架主要由球墨铸铁铸造而成。为了汽车轻量化和提高整车性能，国外十年前开始研发高性能铝合金商用车发动机支架，目前欧美、日本等许多汽车企业已规模化使用锻造铝合金商用车发动机支架，由现有的铸铁件向铝合金件的升级换代，以实现支架产品的轻量化和低成本化。
由于我国企业未能完全掌握商用车发动机铝合金支架的生产技术，因此除进口汽车及部分合资中高端车采用锻造铝合金商用车发动机支架外，国内汽车仍然使用球墨铸铁商用车发动机支架。
但是，现有的球墨铸铁商用车发动机支架难以达到较好的性能要求，很难满足现有的市场需求。
技术实现要素：
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种铝合金发动机支架铸造方法及其加工装置，通过采用挤压铸造工艺来替代部分锻造工艺，解决了由于锻造成型困难而导致发动机支架无法达到性能要求问题。
本发明所采用的技术方案：
一种铝合金发动机支架铸造方法，包括以下步骤：
s1、铝液熔炼，熔炼温度为730℃～740℃之间；
s2、合模与浇注，模具合模后，将铝液浇入铸造机的料筒中，浇注温度为690℃～700℃之间；
s3、挤压铸造，将料筒中的铝液挤压到模具型腔中，填充速度在50mm/s～180mm/s，铝液在100mpa铸造压力下结晶凝固，保压时间为60s-80s；
s4、开模取出制件。
进一步地，步骤s2中，在模具合模前进行预热，预热温度大于100℃。
进一步地，模具的工作温度控制在150℃～280℃之间。
进一步地，还包括步骤s5：将制件加热到520℃并保温10分钟，之后继续加热到535℃保温6小时；在15秒钟之内淬入60℃水中；淬后放入170℃保温炉中，保温6小时，之后出炉冷却。
一种铝合金发动机支架铸造用加工装置，包括铸造机台、模具、料筒以及送汤机器人，所述模具设置于铸造机台上，所述料筒与所述铸造机台转动连接，所述料筒在摆动范围内分别与所述模具的浇口或所述送汤机器人对接。
进一步地，所述模具的内浇口设置在制件的侧部，所述内浇口的截面行为呈l形，所述内浇口与直浇道等截面积。
进一步地，所述模具包括动模和定模，所述动模和定模的腔壁上分别单独设置有冷却水道，所述冷却水道通过面冷、线冷以及点冷三种冷却方式复合形成。
进一步地，还包括喷淋头，所述喷淋头设置在所述模具的上方。
有益效果：本发明提供一种铝合金发动机支架铸造方法，通过该方法制造出来的铝合金发动机支架具备良好的力学性能，足以满足国内汽车的使用需求。同时提供一种用于制造该铝合金发动机支架的加工装置，使用该装置便于实现铝合金发动机支架的自动化生产。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明：
图1为一种铝合金发动机支架铸造用加工装置的整体结示意图；
图2为铝合金发动机支架的立体结构示意图；
图3为图2的正视图；
图4为布设于腔壁内部的冷却水道的第一视角示意图；
图5为布设于腔壁内部的冷却水道的第二视角示意图。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1至图5，本发明实施例提供一种铝合金发动机支架铸造方法，该铝合金发动机支架10的具体结构如图2所示。为了实现图2所示铝合金发动机支架10的制造，参照以下步骤：
s1、铝液熔炼，熔炼温度为730℃～740℃之间。具体可分两次精炼，精炼后将铝液静置15-30分钟。
该铝液选材为zl101a(gb/t1173)，该材料使用范围空间较大，对产品整体性能变化范围影响较大，为了改善产品稳定性，调控材料范围，进一步缩小材料某些元素的占比。通过调控材料，缩小部分材料元素的范围，使得材料的热处理后力学性能更加稳定。
具体地，控制zl101a材料的各组分为：硅si：6.5～7.5，镁mg：0.25～0.45，钛ti:0.08-0.20，铝al：余量。其中包含杂质为：铁：0.000～0.200，铜cu：≤0.1，锰mn：≤0.10，锌zn：≤0.1，锆zr：≤0.20，锡sn：≤0.01，铅pb：≤0.03。控制杂质总和≤0.7。
s2、合模与浇注，模具30合模后，将上述铝液浇入铸造机的料筒40中，浇注温度为690℃～700℃之间。作为优选，在模具30合模前进行预热处理，预热温度大于100℃。同时，保证模具30的工作温度控制在150℃～280℃之间。模具30的预热温度不大于模具30的工作温度。
挤压铸造生产前应将模具30预热到一定温度，在生产过程中要保持模具30在一定温度范围内，这对改善制件的成型性和提高模具30寿命有很大好处，模具30的预热采用模温机加热。浇注温度对制件的成型、尺寸精度、表面粗糙度和力学性能及模具30使用寿命都有直接影响。
s3、挤压铸造，将料筒40中的铝液挤压到模具型腔中，填充速度在50mm/s～180mm/s，铝液在100mpa铸造压力下结晶凝固，保压时间为60s-80s；
正确选用充填速度对设计模具30和获得合格制件十分重要。充填速度过小会使制件的轮廓不清，甚至不能成型；充填速度选择过大会引起制件粘模和内部气孔，进而使制件的力学性能下降。影响充填速度的主要因素有压机的压制速度，压制比压和模具30的内浇道截面积等。在压机确定后，模具30的压套是根据制件的大小确定的，一般不易调整。所以，充填速度主要是通过调整压射速度和内浇道截面积来实现。
本实施例中，模具30内不同的切换点的内浇道截面设置成不同，进而使得不同切换点的填充速度不同。此方法有利于结合制件的实际造型和尺寸来实现制件的稳定铸造。具体地，本实施例中，模具30内的充填速度在第一切换点(20mm处)、第二切换点(93mm处)和第三切换点(261mm处)速度均为180mm/秒，在第四切换点(271mm处)和第五切换点(361mm处)速度为80mm/秒，第六切换点(371mm处)速度为50mm/秒。其中，增压阀开度40％，成形比压100mpa，持续时间10～15秒。
s4、完成铸造后，开模取出制件。
作为优选，还包括步骤s5：将制件加热到520℃并保温10分钟，之后继续加热到535℃保温6小时；在15秒钟之内淬入60℃水中；淬后放入170℃保温炉中，保温6小时，之后出炉冷却。通过对铝合金发动机支架10进行热处理，改变其合金的组织，其主要目的是提高合金的力学性能，增强耐腐蚀性能，改善加工性能，增加尺寸的稳定性。
一种铝合金发动机支架铸造用加工装置，用以执行上述方法来加工铝合金发动机支架10。具体地，该加工装置主要由铸造机台20、模具30、料筒40以及送汤机器人50组成。其中模具30安装在铸造机台20上，料筒40与铸造机台20转动连接使得料筒40可相对铸造机台20摆动。料筒40在摆动范围内分别可以与模具30的浇口或送汤机器人50对接。料筒40与送汤机器人50对接实现铝液填充，料筒40与模具30的浇口对接，实现铝液的注入。
作为优选，模具30的内浇口101设置在制件的侧部，内浇口101的截面行为呈l形，内浇口101与直浇道等截面积。在浇注系统的设计中，内浇口101的设计尤为重要。应有利于液流的平稳流动和压力传递，实现制件在压力下顺利充填和顺序凝固。内浇口101设计包含内浇口101的位置、形状、大小等内容。内浇口101开设应保证制件内部少产生或不产生气孔、缩孔等缺陷；使制件外观无冷隔和表面光滑完整。内浇口101的位置的选择是设计浇注系统中首先要考虑的问题。
本发明支架的浇道开设在车架的侧面，内浇口101与直浇道等截面积，无横浇道。内浇口101截面形状为l形状，尺寸：106mm×90mm，厚度为50mm。内浇口101和直浇道长度为(工件至料柄长度)60mm，料柄直径140mm，料柄厚度45mm～50mm。
进一步地，模具30包括动模和定模，动模和定模的腔壁上分别单独设置有冷却水道102，冷却水道102通过面冷、线冷以及点冷三种冷却方式复合形成。因制件所需的冷却时间随其壁厚增加而急速增长。本实施例中，冷却水孔距型腔的距离为20mm，太近则冷却不均匀，太远则冷却效率低；冷却水孔直径为φ12mm。冷却水道102从模温高区域流向模温低区域。为防止冷却水道102漏水,在动、定模上分别单独设置了冷却系统，以便调节控制制件的变形等问题；冷却水道102的联结方式采用并联式，即冷却介质从入口流入主干水道，分成若干分支，然后汇入出水主干水道排出；并使进出口主干水道φd的横截面积应大于各支路φd的横截面积之和；型腔的冷却形式采用面冷、线冷和点冷多层循环式冷却。
作为优选，该加工装置还包括喷淋头60，喷淋头60设置在模具30的上方。开模取出制件后，在模具30表面喷涂浓度比例为30:1的脱模剂，再倾斜料筒40至待浇注状态，以便进行下一个工作循环。
本发明提供的一种铝合金发动机支架铸造方法，通过该方法制造出来的铝合金发动机支架10具备良好的力学性能，足以满足国内汽车的使用需求。同时通过本发明加工装置制造该铝合金发动机支架10，便于实现铝合金发动机支架10的自动化生产。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
1.一种铝合金发动机支架铸造方法，其特征在于，包括以下步骤：
s1、铝液熔炼，熔炼温度为730℃～740℃之间；
s2、合模与浇注，模具合模后，将铝液浇入铸造机的料筒中，浇注温度为690℃～700℃之间；
s3、挤压铸造，将料筒中的铝液挤压到模具型腔中，填充速度在50mm/s～180mm/s，铝液在100mpa铸造压力下结晶凝固，保压时间为60s-80s；
s4、开模取出制件。
2.根据权利要求1所述的铝合金发动机支架铸造方法，其特征在于：步骤s2中，在模具合模前进行预热，预热温度大于100℃。
3.根据权利要求2所述的铝合金发动机支架铸造方法，其特征在于：模具的工作温度控制在150℃～280℃之间。
4.根据权利要求1所述的铝合金发动机支架铸造方法，其特征在于，还包括步骤s5：将制件加热到520℃并保温10分钟，之后继续加热到535℃保温6小时；在15秒钟之内淬入60℃水中；淬后放入170℃保温炉中，保温6小时，之后出炉冷却。
5.一种铝合金发动机支架铸造用加工装置，其特征在于：包括铸造机台、模具、料筒以及送汤机器人，所述模具设置于铸造机台上，所述料筒与所述铸造机台转动连接，所述料筒在摆动范围内分别与所述模具的浇口或所述送汤机器人对接。
6.根据权利要求5所述的铝合金发动机支架铸造用加工装置，其特征在于：所述模具的内浇口设置在制件的侧部，所述内浇口的截面行为呈l形，所述内浇口与直浇道等截面积。
7.根据权利要求5所述的铝合金发动机支架铸造用加工装置，其特征在于：所述模具包括动模和定模，所述动模和定模的腔壁上分别单独设置有冷却水道，所述冷却水道通过面冷、线冷以及点冷三种冷却方式复合形成。
8.根据权利要求5所述的铝合金发动机支架铸造用加工装置，其特征在于：还包括喷淋头，所述喷淋头设置在所述模具的上方。
技术总结