[发明专利]一种钢-铝复合结构铝合金主动轮总成毛坯的差压铸造方法

说明书

本发明涉及一种钢‑铝复合结构铝合金主动轮总成毛坯的差压铸造方法，其特征在于包括以下步骤：(1)合金配料；(2)合金熔炼；(3)铸型预热；(4)铸型安装；(5)差压铸造。与现有技术相比，本发明的优点在于：(1)通过设计合理的差压铸造方案，实现了自上而下的凝固顺序及铝合金液在压力下结晶，铝合金主动轮的铸件热节部位未见缩孔及疏松等铸造缺陷，内部质量达到Ⅰ类铸件的水平；(2)通过设计合理的差压铸造工艺参数，实现了低速充型和压力结晶，力学性能显著提高；(3)与重力铸造工艺相比，减少了浇注系统和补缩冒口的重量，提高了金属材料利用率；(4)钢齿套在差压铸造过程中直接实现了与铝合金基体的镶铸，简化了工艺流程。

技术领域

本发明涉及履带式重型车辆制造技术领域，具体指一种钢-铝复合结构铝合金主动轮总成毛坯的差压铸造方法。

背景技术

主动轮作为履带式重型车辆的重要结构件，其功能是将发动机和传动装置的动力转换成扭矩推动履带实现车辆前进或倒退，在工作过程中承受大的载荷，受力复杂且工作环境恶劣。国外履带式重型车辆采用钢主动轮或铝合金主动轮，其设计结构、制造材料和成形工艺未见具体报道。国内履带式重型车辆也采用钢主动轮或铝合金主动轮，如：采用ZG32Cr06和砂型铸造工艺制造的钢主动轮，采用ZL205A合金和砂型铸造工艺制造的铝合金主动轮。

国内履带式重型车辆钢主动轮或铝合金主动轮在制造和使用过程中存在的主要问题如下：

(1)采用ZG32Cr06和砂型铸造工艺制造钢主动轮、采用ZL205A合金和砂型铸造工艺制造铝合金主动轮，均存在浇注系统和补缩冒口的重量较大、金属材料利用率低、生产成本较高的问题；

(2)钢主动轮的结构重量偏高，不能满足履带式重型车辆在轻量化方面的更高要求；

(3)铝合金主动轮的铸件热节部位易出现缩孔及疏松等铸造缺陷，力学性能偏低，使用可靠性差；

(4)国内履带式重型车辆铝合金主动轮为整体式结构，结构尺寸偏大。

为了解决上述问题，发明人尝试用差压铸造技术来制造推进装置用铝合金外壳，详见专利申请号为CN201810127942.4(公告号为CN108453240A)的发明专利《一种装甲车辆水上推进装置用铝合金壳体的差压铸造方法》公开的一种装甲车辆水上推进装置用铝合金壳体的差压铸造方法，步骤：a、材料；b、合金熔炼；c、组装铸型；d、差压铸造；e、热处理；f、机械加工。采用差压铸造工艺制造的装甲车辆水上推进装置用铝合金壳体与普通的砂型铸造和常规低压铸造制造的铝合金壳体相比，具有以下优点：(1)采用差压铸造工艺制造的推进装置用铝合金壳体，经过X光和超声波检测，内部组织致密，没有发现夹渣、疏松、缩孔、气孔和裂纹等铸造缺陷；(2)力学性能显著提高，其抗拉强度Rm提高10％～20％，达到450MPa～480MPa；断后伸长率A提高30％～50％，达到8.0％～12.0％；(3)铸件合格率显著提高，达到96％以上。

但是上述方案仍存在钢齿套在差压铸造过程中的镶铸问题，铸件仍存在缩孔、疏松、气孔等铸造缺陷，需要进行改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种可改善铸件内部质量、提高铸件力学性能、提高金属材料利用率以及简化工艺流程的钢-铝复合结构铝合金主动轮总成毛坯的差压铸造方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种钢-铝复合结构铝合金主动轮总成毛坯的差压铸造方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)合金配料：采用高强韧Al-Cu合金，化学成份的质量百分数范围为：Cu 3.8～4.8％，Mn 0.2～0.5％，Ti 0.15～0.35％，Cd 0.2～0.4％，B 0.03～0.07％，其余为Al；

(2)合金熔炼：按照上述化学成份质量百分数范围的要求，采用电阻坩埚炉进行熔炼；