[发明专利]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

本发明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。

说明书

本发明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。本发明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(permanent mould casting)来进行生产。永久铸模(permanent mould)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(nucleus point)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JP H11 293430 A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(treatment means)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JP H05 171327 A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JP 2001 288547 A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。