阅读说明：本技术 一种轻量化发动机壳体及其制造方法 (Lightweight engine shell and manufacturing method thereof ) 是由 金华君 章晓海 于 2019-12-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种轻量化发动机壳体及其制造方法,涉及发动机壳体制造技术领域,其技术方案要点包括如下质量百分比的组分：Si：5.2-6.4%；Cu：0.95-1.03%；Fe：0.8-0.9%；Zn：0.32-0.46%；Mn：0.06-0.12%；Mg：0.10-0.15%；Ti：0.03-0.05%；Sn：0.015-0.024%；余量为Al。本发明具有获得在达到轻量化目的的同时仍旧具备高强度特性的发动机壳体,进而在该发动机壳体安装至车体上时,将在不影响车身强度的情况下,助于车身自重的降低,提升燃油经济性的效果。(The invention discloses a lightweight engine shell and a manufacturing method thereof, relating to the technical field of engine shell manufacturing, and the key points of the technical scheme are that the lightweight engine shell comprises the following components in percentage by mass: si: 5.2 to 6.4 percent; cu: 0.95 to 1.03 percent; fe: 0.8-0.9%; zn: 0.32-0.46%; mn: 0.06-0.12%; mg: 0.10 to 0.15 percent; ti: 0.03-0.05%; sn: 0.015-0.024%; the balance being Al. The invention has the advantages that the engine shell which achieves the aim of light weight and still has high strength characteristic is obtained, and when the engine shell is installed on a vehicle body, the effect of reducing the self weight of the vehicle body and improving the fuel economy is facilitated under the condition of not influencing the strength of the vehicle body.)

一种轻量化发动机壳体及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种发动机壳体制造技术领域，更具体地说它涉及一种轻量化发动机壳体及其制造方法。

背景技术

发动机是一种能够把其它形式的能转化为机械能的机器。为了有效地减轻整车重量，目前正在逐渐采用铝合金取代灰铸铁进行发动机壳体的铸造。

公开号为CN110195176A的中国专利公开了一种高强韧压铸铝合金及其制备方法，其特征是各成分的质量百分比组成：Si 9-11.5%，Cu2-4%，Ni0.2-0.5%，Mg0.2-0.5%，Ti0.1-0.5%, Fe0.5-1.3%, Mn<0.5%，Sr0.02-0.3%，SiC2-5%，Sm0.03-0.2%，其余为铝。

但是通过该压铸铝合金及其制备方法锻造出的发动机壳体的强度不足且质量大，进而将影响到汽车的行驶性能，有待改进。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种轻量化发动机壳体，该轻量化发动机壳体具有在保持强度的同时达到轻量化目的的效果。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种轻量化发动机壳体，包括如下质量百分比的组分：Si：5.2-6.4%；Cu：0.95-1.03%；Fe：0.8-0.9%；Zn：0.32-0.46%；Mn：0.06-0.12%；Mg：0.10-0.15%；Ti：0.03-0.05%；Sn：0.015-0.024%；余量为Al。

本发明进一步设置为：所述发动机壳体的外表面镀有铝层，所述铝层的厚度为1-2丝。

本发明还提供一种轻量化发动机壳体的制造方法，包括如下步骤：

步骤1、将按质量百分比为5.2-6.4%的Si、0.95-1.03%的Cu、0.8-0.9%的Fe、0.32-0.46%的Zn、0.06-0.12%的Mn、0.10-0.15%的Mg、0.03-0.05%的Ti、0.015-0.024%的Sn以及用作余量的Al加入混料机内混合均匀并形成原料混合物；

步骤2、将原料混合物加入初石墨坩埚钳内，控制温度为720-740℃，溶解原料混合物并形成待铸熔融液；

步骤3、将待铸熔融液导入铸造机内进行铸造，冷却后获得铸件胚料；

步骤4、对铸件胚料依次进行去毛刺、抛丸、侧漏以及炭化清洗，在干燥处理后获得成品壳体；

步骤5、取成品壳体酸洗；

步骤6、对酸洗的成品壳体镀锡铜层；

步骤7、将镀有锡铜层的成品壳体置入670℃的铝水中，在转动器驱动成品壳体以60r/min的转速下，转动30s，令成品壳体镀上一层铝层；

步骤8、冷却并获得发动机壳体。

本发明进一步设置为：所述锡铜层的厚度小于1丝，且锡铜层内锡与铜的比例为2：（3-4）。

本发明进一步设置为：在步骤5中，所述酸洗包括依次在3%的稀硫酸中浸泡1min后再放入50%硝酸中浸泡3min。

本发明进一步设置为：在步骤4中，所述抛丸工序采用吊挂式抛丸机，并对铸件胚料进行挂抛处理，抛丸采用0.2mm不锈钢丸。

本发明进一步设置为：在步骤4中，所述炭化清洗包括依次进行的真空清洗、脱气清洗以及蒸汽清洗。

本发明进一步设置为：所述炭化清洗的设定温度为180-220℃。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、通过1-2丝厚度的铝层在空气中氧化后于发动机壳体的外表面形成一层致密的氧化层，使得该发动机壳体具有高强度的特性；

2、获得的发动机壳体通过先镀一层锡铜层，再在铝水中镀铝层，通过铝层替换锡铜层内锡料，以提升铝层与发动机壳体的连接结构强度，在达到轻量化目的的同时仍旧具备高强度；

3、获得的发动机壳体具有在达到轻量化目的的同时仍旧具备高强度的特性，进而在该发动机壳体安装至车体上时，将在不影响车身强度的情况下，助于车身自重的降低，提升燃油经济性。

具体实施方式

实施例一

一种轻量化发动机壳体，包括如下质量百分比的组分：Si：5.2%；Cu：0.95%；Fe：0.8%；Zn：0.32%；Mn：0.06%；Mg：0.10%；Ti：0.03%；Sn：0.015%；余量为Al。

与此同时，在发动机壳体的外表面镀有厚度为1-2丝的铝层，进而当铝层在空气中氧化后将在发动机壳体的外表面形成一层致密的氧化层，使得该发动机壳体具有高强度的特性。

本发明还提供一种轻量化发动机壳体的制造方法，包括如下步骤：

步骤1、将按质量百分比为5.2%的Si、0.95%的Cu、0.8%的Fe、0.32%的Zn、0.06%的Mn、0.10%的Mg、0.03%的Ti、0.015%的Sn以及用作余量的Al加入混料机内混合均匀并形成原料混合物；

步骤2、将原料混合物加入初石墨坩埚钳内，控制温度为720℃，溶解原料混合物并形成待铸熔融液；

步骤3、将待铸熔融液导入铸造机内进行铸造，冷却后获得铸件胚料；

步骤4、对铸件胚料依次进行去毛刺、抛丸、侧漏以及炭化清洗，炭化清洗包括在设定温度为180℃下，依次进行的真空清洗、脱气清洗以及蒸汽清洗，再在干燥处理后获得成品壳体；

步骤5、取成品壳体酸洗，酸洗包括依次在3%的稀硫酸中浸泡1min后再放入50%硝酸中浸泡3min；

步骤6、对酸洗的成品壳体镀锡铜层，锡铜层的厚度小于1丝，且锡铜层内锡与铜的比例为2：3；

步骤7、将镀有锡铜层的成品壳体置入670℃的铝水中，在转动器驱动成品壳体以60r/min的转速下，转动30s，令成品壳体镀上一层铝层；

步骤8、冷却并获得发动机壳体。

需要提及的是，在步骤4中，所述抛丸工序采用吊挂式抛丸机，并对铸件胚料进行挂抛处理，抛丸采用0.2mm不锈钢丸。

实施例二

一种轻量化发动机壳体，包括如下质量百分比的组分：Si：5.4%；Cu：0.97%；Fe：0.83%；Zn：0.36%；Mn：0.08%；Mg：0.11%；Ti：0.04%；Sn：0.017%；余量为Al。

与此同时，在发动机壳体的外表面镀有厚度为1-2丝的铝层，进而当铝层在空气中氧化后将在发动机壳体的外表面形成一层致密的氧化层，使得该发动机壳体具有高强度的特性。

本发明还提供一种轻量化发动机壳体的制造方法，包括如下步骤：

步骤1、将按质量百分比为5.4%的Si、0.97%的Cu、0.83%的Fe、0.36%的Zn、0.08%的Mn、0.11%的Mg、0.04%的Ti、0.017%的Sn以及用作余量的Al加入混料机内混合均匀并形成原料混合物；

步骤2、将原料混合物加入初石墨坩埚钳内，控制温度为730℃，溶解原料混合物并形成待铸熔融液；

步骤3、将待铸熔融液导入铸造机内进行铸造，冷却后获得铸件胚料；

步骤4、对铸件胚料依次进行去毛刺、抛丸、侧漏以及炭化清洗，炭化清洗包括在设定温度为180℃下，依次进行的真空清洗、脱气清洗以及蒸汽清洗，再在干燥处理后获得成品壳体；

步骤5、取成品壳体酸洗，酸洗包括依次在3%的稀硫酸中浸泡1min后再放入50%硝酸中浸泡3min；

步骤6、对酸洗的成品壳体镀锡铜层，锡铜层的厚度小于1丝，且锡铜层内锡与铜的比例为2：3；

步骤7、将镀有锡铜层的成品壳体置入670℃的铝水中，在转动器驱动成品壳体以60r/min的转速下，转动30s，令成品壳体镀上一层铝层；

步骤8、冷却并获得发动机壳体。

需要提及的是，在步骤4中，所述抛丸工序采用吊挂式抛丸机，并对铸件胚料进行挂抛处理，抛丸采用0.2mm不锈钢丸。

实施例三

一种轻量化发动机壳体，包括如下质量百分比的组分：Si：5.8%；Cu：0.99%；Fe：0.85%；Zn：0.39%；Mn：0.09%；Mg：0.13%；Ti：0.04%；Sn：0.02%；余量为Al。

与此同时，在发动机壳体的外表面镀有厚度为1-2丝的铝层，进而当铝层在空气中氧化后将在发动机壳体的外表面形成一层致密的氧化层，使得该发动机壳体具有高强度的特性。

本发明还提供一种轻量化发动机壳体的制造方法，包括如下步骤：

步骤1、将按质量百分比为5.8%的Si、0.99%的Cu、0.85%的Fe、0.39%的Zn、0.09%的Mn、0.13%的Mg、0.04%的Ti、0.02%的Sn以及用作余量的Al加入混料机内混合均匀并形成原料混合物；

步骤2、将原料混合物加入初石墨坩埚钳内，控制温度为730℃，溶解原料混合物并形成待铸熔融液；

步骤3、将待铸熔融液导入铸造机内进行铸造，冷却后获得铸件胚料；

步骤4、对铸件胚料依次进行去毛刺、抛丸、侧漏以及炭化清洗，炭化清洗包括在设定温度为180℃下，依次进行的真空清洗、脱气清洗以及蒸汽清洗，再在干燥处理后获得成品壳体；

步骤5、取成品壳体酸洗，酸洗包括依次在3%的稀硫酸中浸泡1min后再放入50%硝酸中浸泡3min；

步骤6、对酸洗的成品壳体镀锡铜层，锡铜层的厚度小于1丝，且锡铜层内锡与铜的比例为2：3.5；

步骤7、将镀有锡铜层的成品壳体置入670℃的铝水中，在转动器驱动成品壳体以60r/min的转速下，转动30s，令成品壳体镀上一层铝层；

步骤8、冷却并获得发动机壳体。

需要提及的是，在步骤4中，所述抛丸工序采用吊挂式抛丸机，并对铸件胚料进行挂抛处理，抛丸采用0.2mm不锈钢丸。

实施例四

一种轻量化发动机壳体，包括如下质量百分比的组分：Si：6.1%；Cu：1.01%；Fe：0.88%；Zn：0.42%；Mn：0.1%；Mg：0.14%；Ti：0.04%；Sn：0.022%；余量为Al。

与此同时，在发动机壳体的外表面镀有厚度为1-2丝的铝层，进而当铝层在空气中氧化后将在发动机壳体的外表面形成一层致密的氧化层，使得该发动机壳体具有高强度的特性。

本发明还提供一种轻量化发动机壳体的制造方法，包括如下步骤：

步骤1、将按质量百分比为6.1%的Si、1.01%的Cu、0.88%的Fe、0.42%的Zn、0.1%的Mn、0.14%的Mg、0.04%的Ti、0.022%的Sn以及用作余量的Al加入混料机内混合均匀并形成原料混合物；

步骤2、将原料混合物加入初石墨坩埚钳内，控制温度为730℃，溶解原料混合物并形成待铸熔融液；

步骤3、将待铸熔融液导入铸造机内进行铸造，冷却后获得铸件胚料；

步骤4、对铸件胚料依次进行去毛刺、抛丸、侧漏以及炭化清洗，炭化清洗包括在设定温度为180℃下，依次进行的真空清洗、脱气清洗以及蒸汽清洗，再在干燥处理后获得成品壳体；

步骤5、取成品壳体酸洗，酸洗包括依次在3%的稀硫酸中浸泡1min后再放入50%硝酸中浸泡3min；

步骤6、对酸洗的成品壳体镀锡铜层，锡铜层的厚度小于1丝，且锡铜层内锡与铜的比例为2：4；

步骤7、将镀有锡铜层的成品壳体置入670℃的铝水中，在转动器驱动成品壳体以60r/min的转速下，转动30s，令成品壳体镀上一层铝层；

步骤8、冷却并获得发动机壳体。

需要提及的是，在步骤4中，所述抛丸工序采用吊挂式抛丸机，并对铸件胚料进行挂抛处理，抛丸采用0.2mm不锈钢丸。

实施例五

一种轻量化发动机壳体，包括如下质量百分比的组分：Si：6.4%；Cu：1.03%；Fe：0.9%；Zn：0.46%；Mn：0.12%；Mg：0.15%；Ti：0.05%；Sn：0.024%；余量为Al。

与此同时，在发动机壳体的外表面镀有厚度为1-2丝的铝层，进而当铝层在空气中氧化后将在发动机壳体的外表面形成一层致密的氧化层，使得该发动机壳体具有高强度的特性。

本发明还提供一种轻量化发动机壳体的制造方法，包括如下步骤：

步骤1、将按质量百分比为6.4%的Si、1.03%的Cu、0.9%的Fe、0.46%的Zn、0.12%的Mn、0.15%的Mg、0.05%的Ti、0.024%的Sn以及用作余量的Al加入混料机内混合均匀并形成原料混合物；

步骤2、将原料混合物加入初石墨坩埚钳内，控制温度为740℃，溶解原料混合物并形成待铸熔融液；

步骤3、将待铸熔融液导入铸造机内进行铸造，冷却后获得铸件胚料；

步骤4、对铸件胚料依次进行去毛刺、抛丸、侧漏以及炭化清洗，炭化清洗包括在设定温度为180℃下，依次进行的真空清洗、脱气清洗以及蒸汽清洗，再在干燥处理后获得成品壳体；

步骤5、取成品壳体酸洗，酸洗包括依次在3%的稀硫酸中浸泡1min后再放入50%硝酸中浸泡3min；

步骤6、对酸洗的成品壳体镀锡铜层，锡铜层的厚度小于1丝，且锡铜层内锡与铜的比例为2：4；

步骤7、将镀有锡铜层的成品壳体置入670℃的铝水中，在转动器驱动成品壳体以60r/min的转速下，转动30s，令成品壳体镀上一层铝层；

步骤8、冷却并获得发动机壳体。

需要提及的是，在步骤4中，所述抛丸工序采用吊挂式抛丸机，并对铸件胚料进行挂抛处理，抛丸采用0.2mm不锈钢丸。

对比例一

对比例一与实施例三的区别在于，对比例一在经过步骤5的成品壳体酸洗后，直接进行步骤7，即对酸洗后的成品壳体镀铝。

对比例二

对比例二与实施例三的区别在于，对比例二在完成步骤4后完成发动机壳体的制造并得到发动机壳体，即未在发动机壳体表面镀铝层。

对上述实施例1-5及对比例1-2所得的发动机壳体进行性能测试，测试结果如下：

表1：实施例1-5及对比例1-2的发动机壳体的性能

	抗拉强度（Mpa）	屈服强度（Mpa）	伸长率（%）	硬度（HV）
					实施例一	1236	957	18	290
实施例二	1242	959	17	294
					实施例三	1249	960	18	298
实施例四	1247	956	17	292
					实施例五	1241	953	17	291
对比例一	1186	901	13	218
					对比例二	1031	842	22	128

综上所述，通过本发明的方法获得的发动机壳体的表面镀铝，在增加铝合金的百分比以达到轻量化目的的同时，通过表面致密的氧化铝层具备高强度的特性，进而在该发动机壳体安装至车体上时，将在不影响车身强度的情况下，助于车身自重的降低，提升燃油经济性。

以上所述仅为本发明的优选实施例，本发明的保护范围并不仅仅局限于上述实施例，但凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干修改和润饰，这些修改和润饰也应视为本发明的保护范围。