压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件的低变形热处理方法

摘要

本申请公开了一种压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件的低变形热处理方法，包括：(1)先将压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件升温到410～420℃，升温速度8‑10℃/min，保温1h；再升到460‑490℃，升温速度8‑10℃/min，保温1h；保温结束后，先用风机给压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件施加强气流空气，在压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件的温度降低到300℃以下后，采用淋喷方法对压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件进行进一步冷却；(2)两级时效处理步骤：将压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件放到热处理炉内，并随炉升温到150℃，并保温0.5h，升温速度设定为5℃/min；再以5℃/min的升温速度将炉温从150℃升到最终时效温度，所述最终时效温度为190‑230℃，并保温1h。本申请可有效控制压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件的变形。

权利要求

1.一种压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件的低变形热处理方法，其特征在于，压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件的壁厚为2mm 4mm，压铸AlSi10MnMg合金的包括的元素及相应~的质量百分比含量为：

Si：10.5%；

Mn：0.48%；

Mg：0.2% 0.5%；

~

Fe：小于0.15%；

Sr：0.015%；

Ti：0.072%；

Al为余量；

低变形热处理方法包括：

（1）两级固溶处理步骤：

先将压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件放到热处理炉内，并随炉升温到410 420℃，升温~速度控制在8‑10℃/min，保温时间设定为1h；

再将炉温升到最终固溶温度，所述最终固溶温度为460‑490℃，升温速度控制在8‑10℃/min，保温时间设定为1h；

保温结束后，对压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件进行冷却操作，先将压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件移到空气中，并在空气下冷却，冷却过程中，用风机给压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件施加强气流空气，在压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件的温度降低到300℃以下后，采用淋喷方法对压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件进行进一步冷却；

（2）两级时效处理步骤：

将压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件放到热处理炉内，并随炉升温到150℃，并保温

0.5h，升温速度设定为5℃/min；

再以5℃/min的升温速度将炉温从150℃升到最终时效温度，所述最终时效温度为190‑

230℃，并保温1h；

两级固溶处理步骤中的冷却操作通过冷却装置进行，所述冷却装置包括：风机，用于吹风；

喷淋头，用于喷水；

多自由度的机械手；

夹持机构，安装在所述机械手上，用于夹持待冷却的零件，使零件先与风机配合进行第一段冷却，然后再与喷淋头配合第二段冷却；

所述夹持机构包括安装架以及设置在安装架上的四组夹持组件，所述夹持组件包括依次设置的第一夹持组件、第二夹持组件、第三夹持组件和第四夹持组件，所述夹持组件包括：两个相对设置的夹块，两个夹块用于夹紧零件，两个夹块分别为第一夹块和第二夹块，所述夹块的工作面具有凹口，所述夹块具有冷却通道，所述凹口的底壁具有与所述冷却通道连通的通孔，所述冷却通道的入口用于与管路连接，工作时，通过管路向冷却通道输送空气或水；

第一伸缩元件，固定在安装架上，与所述第一夹块连接，用于驱动第一夹块靠近或远离第二夹块；以及第二伸缩元件，固定在安装架上，与所述第二夹块连接，用于驱动第二夹块靠近或远离第一夹块。

2.如权利要求1所述的压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件的低变形热处理方法，其特征在于，压铸AlSi10MnMg合金的Mg的质量百分比为0.35%，最终固溶温度为475℃。

3.如权利要求1所述的压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件的低变形热处理方法，其特征在于，压铸AlSi10MnMg合金的Mg的质量百分比为0.35%，最终时效温度为210℃。

说明书

压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件的低变形热处理方法

技术领域

[0001] 本发明涉及压铸铝合金零件领域，具体涉及压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件的低变形热处理方法。

背景技术

[0002] 2021 年国家明确提出双碳目标，这使得汽车工业不得不聚焦如何提升能源利用效率、减少二氧化碳排放，而汽车轻量化设计是节能减排的有效措施。汽车轻量化可以通过3个方面综合应用来实现，分别是材料轻量化、结构轻量化和工艺轻量化。随着设计方法和制造工艺的不断改进与成熟，汽车轻量化正重点向着提高材料轻量化的使用方向发展。研究指出铝合金结构件的使用可有效实现汽车轻量化。

[0003] 当前铝合金压铸技术得到长足发展，很多铝合金压铸已经在汽车上得到应用。由于真空压铸技术的成熟应用，压铸铝合金可进行热处理以达到强韧化目的。

[0004] 对于AlSi10MnMg合金而言，Mg含量的改变可以有效调控合金的热处理性能，然而Mg含量改变后，保持热处理后的AlSi10MnMg合金薄壁零部件处于低变形状态相关的热处理工艺尚不成熟。

发明内容

[0005] 本发明针对上述问题，提出了一种压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件的低变形热处理方法。

[0006] 本发明采取的技术方案如下：

[0007] 一种压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件的低变形热处理方法，压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件的壁厚为2mm 4mm，压铸AlSi10MnMg合金的包括的元素及相应的质量百分比含~量为：

[0008] Si：10.5%；

[0009] Mn：0.48%；

[0010] Mg：0.2% 0.5%；~

[0011] Fe：小于0.15%；

[0012] Sr：0.015%；

[0013] Ti：0.072%；

[0014] Al为余量；

[0015] 低变形热处理方法包括：

[0016] （1）两级固溶处理步骤：

[0017] 先将压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件放到热处理炉内，并随炉升温到410 420℃，~升温速度控制在8‑10℃/min，保温时间设定为1h；

[0018] 再将炉温升到最终固溶温度，所述最终固溶温度为460‑490℃，升温速度控制在8‑10℃/min，保温时间设定为1h；

[0019] 保温结束后，对压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件进行冷却操作，先将压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件移到空气中，并在空气下冷却，冷却过程中，用风机给压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件施加强气流空气，在压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件的温度降低到300℃以下后，采用淋喷方法对压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件进行进一步冷却；

[0020] （2）两级时效处理步骤：

[0021] 将压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件放到热处理炉内，并随炉升温到150℃，并保温0.5h，升温速度设定为5℃/min；

[0022] 再以5℃/min的升温速度将炉温从150℃升到最终时效温度，所述最终时效温度为190‑230℃，并保温1h。

[0023] 采用两级固溶加两级时效工艺对压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件进行热处理，结合对固溶后的薄壁零部件采用的新型冷却方式（风冷加淋喷方法冷却），可有效控制压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件的变形。

[0024] 于本发明其中一实施例中，压铸AlSi10MnMg合金的Mg的质量百分比为0.2%，最终固溶温度为460℃。

[0025] 于本发明其中一实施例中，压铸AlSi10MnMg合金的Mg的质量百分比为0.2%，最终时效温度为190℃。

[0026] 于本发明其中一实施例中，压铸AlSi10MnMg合金的Mg的质量百分比为0.35%，最终固溶温度为475℃。

[0027] 于本发明其中一实施例中，压铸AlSi10MnMg合金的Mg的质量百分比为0.35%，最终时效温度为210℃。

[0028] 于本发明其中一实施例中，压铸AlSi10MnMg合金的Mg的质量百分比为0.5%，最终固溶温度为490℃。

[0029] 于本发明其中一实施例中，压铸AlSi10MnMg合金的Mg的质量百分比为0.5%，最终时效温度为230℃。

[0030] 于本发明其中一实施例中，所述冷却操作的冷却速度不低于100℃/min。

[0031] 于本发明其中一实施例中，两级固溶处理步骤中的冷却操作通过冷却装置进行，所述冷却装置包括：

[0032] 风机，用于吹风；

[0033] 喷淋头，用于喷水；

[0034] 多自由度的机械手；

[0035] 夹持机构，安装在所述机械手上，用于夹持待冷却的零件，使零件先与风机配合进行第一段冷却，然后再与喷淋头配合第二段冷却。

[0036] 于本发明其中一实施例中，所述夹持机构包括安装架以及设置在安装架上的四组夹持组件，所述夹持组件包括依次设置的第一夹持组件、第二夹持组件、第三夹持组件和第四夹持组件，所述夹持组件包括：

[0037] 两个相对设置的夹块，两个夹块用于夹紧零件，两个夹块分别为第一夹块和第二夹块，所述夹块的工作面具有凹口，所述夹块具有冷却通道，所述凹口的底壁具有与所述冷却通道连通的通孔，所述冷却通道的入口用于与管路连接，工作时，通过管路向冷却通道输送空气或水；

[0038] 第一伸缩元件，固定在安装架上，与所述第一夹块连接，用于驱动第一夹块靠近或远离第二夹块；以及

[0039] 第二伸缩元件，固定在安装架上，与所述第二夹块连接，用于驱动第二夹块靠近或远离第一夹块；

[0040] 所述夹持机构具有第一工作位和第二工作位，在第一工作位时，第一夹持组件和第二夹持组件夹持住零件，第二夹持组件和第三夹持组件不再夹紧零件；在第二工作位时，第一夹持组件和第二夹持组件不再夹持住零件，第二夹持组件和第三夹持组件夹紧零件。

[0041] 本发明的有益效果是：采用两级固溶加两级时效工艺对压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件进行热处理，结合对固溶后的薄壁零部件采用的新型冷却方式（风冷加淋喷方法冷却），可有效控制压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件的变形。

附图说明

[0042] 图1是压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件的示意图；

[0043] 图2是夹持组件的简单示意图。

[0044] 1、安装架；2、第一夹持组件；3、第二夹持组件；4、第三夹持组件；5、第四夹持组件；6、第一夹块；7、第二夹块；8、工作面；9、凹口；10、通孔；11、第一伸缩元件；12、第二伸缩元件。

具体实施方式

[0045] 为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

[0046] 在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0047] 在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

[0048] 下面结合各附图，对本发明做详细描述。

[0049] 实施例1

[0050] 一种压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件的低变形热处理方法，本实施例中，如图1所示，压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件为减震塔，其壁厚为2mm 4mm，压铸AlSi10MnMg合金的~包括的元素及相应的质量百分比含量为：

[0051] Si：10.5%；

[0052] Mn：0.48%；

[0053] Mg：0.2%；

[0054] Fe：小于0.15%；

[0055] Sr：0.015%；

[0056] Ti：0.072%；

[0057] Al为余量；

[0058] 低变形热处理方法包括：

[0059] （1）两级固溶处理步骤：

[0060] 先将压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件放到热处理炉内，并随炉升温到410 420℃，~升温速度控制在8‑10℃/min，保温时间设定为1h；

[0061] 再将炉温升到最终固溶温度，所述最终固溶温度为460℃，升温速度控制在8‑10℃/min，保温时间设定为1h；

[0062] 保温结束后，对压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件进行冷却操作，先将压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件移到空气中，并在空气下冷却，冷却过程中，用风机给压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件施加强气流空气，在压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件的温度降低到300℃以下后，采用淋喷方法对压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件进行进一步冷却；

[0063] （2）两级时效处理步骤：

[0064] 将压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件放到热处理炉内，并随炉升温到150℃，并保温0.5h，升温速度设定为5℃/min；

[0065] 再以5℃/min的升温速度将炉温从150℃升到最终时效温度，所述最终时效温度为190℃，并保温1h。

[0066] 热处理前后的压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件的力学性能见表1，热处理后压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件的边缘最大变形量件表2。

[0067] 实际运用时，两级固溶处理步骤中的冷却操作通过冷却装置进行，冷却装置包括：

[0068] 风机，用于吹风；

[0069] 喷淋头，用于喷水；

[0070] 多自由度的机械手；

[0071] 夹持机构，安装在机械手上，用于夹持待冷却的零件，使零件先与风机配合进行第一段冷却，然后再与喷淋头配合第二段冷却。

[0072] 实施例2

[0073] 本实施例与实施例1的区别在于压铸AlSi10MnMg合金的Mg的含量变为0.35%，最终固溶温度为475℃，最终时效温度为210℃。

[0074] 本实施例热处理前后的压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件的力学性能见表1，热处理后压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件的边缘最大变形量件表2。

[0075] 实施例3

[0076] 本实施例与实施例1的区别在于压铸AlSi10MnMg合金的Mg的含量变为0.5%，最终固溶温度为490℃，最终时效温度为230℃。

[0077] 本实施例热处理前后的压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件的力学性能见表1，热处理后压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件的边缘最大变形量件表2。

[0078] 表1 压铸AlSi10MnMg合金热处理前后的力学性能

[0079]

[0080] 表2 热处理后压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件边缘最大变形量

[0081]

[0082] 由表1可知，热处理前，Mg含量对压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件的强度和延伸率均有较大影响，Mg含量提高后，合金强度提高，延伸率下降。经过本申请的热处理方法处理后，压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件的强度明显降低，塑性明显提高，需要说明的是即使Mg含量有较大差异，但是压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件的强度和延伸率差异不大，这归功于本申请热处理方案的设计。此外，更重要的是，经过本申请热处理方法得到的压铸AlSi10MnMg合金薄壁零部件的变形得到有效控制，边缘最大变形量不超过0.4%。

[0083] 实施例4

[0084] 如图2所示，本实施例公开了一种夹持机构，能够用于实施例1中。本实施例的夹持机构包括安装架1以及设置在安装架1上的四组夹持组件，夹持组件包括依次设置的第一夹持组件2、第二夹持组件3、第三夹持组件4和第四夹持组件5，夹持组件包括：

[0085] 两个相对设置的夹块，两个夹块用于夹紧零件，两个夹块分别为第一夹块6和第二夹块7，夹块的工作面8具有凹口9，本申请所说的工作面8指的是与零件配合的那个面，夹块具有冷却通道（在内部，图中未标出），凹口9的底壁具有与冷却通道连通的通孔10，冷却通道的入口用于与管路连接，工作时，通过管路向冷却通道输送空气或水；

[0086] 第一伸缩元件11，固定在安装架1上，与第一夹块6连接，用于驱动第一夹块6靠近或远离第二夹块7；以及

[0087] 第二伸缩元件12，固定在安装架1上，与第二夹块7连接，用于驱动第二夹块7靠近或远离第一夹块6；

[0088] 夹持机构具有第一工作位和第二工作位，在第一工作位时，第一夹持组件2和第二夹持组件3夹持住零件，第二夹持组件3和第三夹持组件4不再夹紧零件；在第二工作位时（见图2），第一夹持组件2和第二夹持组件3不再夹持住零件，第二夹持组件3和第三夹持组件4夹紧零件。

[0089] 传统的夹持机构夹紧零件时，被夹持区域不能够很好的快速降温，本申请通过设置四组夹持组件，能够通过切换不同的夹持组件使得能够更换被夹持区，从而可以有效解决现有技术的问题；其次，本实施例的夹块，通过凹口9、通孔10、冷却通道的设计，能够与外部管路配合，从而在风冷时可以通过通孔10向零件吹风，在水冷时可以通过通孔10向零件喷水，实现对被夹持区域进行加强冷却的效果。本实施例的夹持机构用于冷却装置时，能够实现更可靠均匀的冷却。

[0090] 以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利保护范围，凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。