高性能变速器箱体铝合金
阅读说明：本技术 高性能变速器箱体铝合金 (High-performance transmission box aluminum alloy ) 是由 冉志刚 张超 于 2020-12-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及金属材料领域,具体公开了高性能变速器箱体铝合金,铝合金包括硅、铜、锰、镁、铁、锌、镍、锡、铅、钛和铝,铝合金包括4-5.8wt％的铜、0.3-0.7wt％的镁以及93.5-95.7wt％的硅、铜、锰、镁、铁、锌、镍、锡和铝。本方案通过对铜和镁含量的控制,能够有效的调整铝合金的硬度值和抗拉强度值,在采用以上组份的铝合金对变速器箱体进行制造后,变速器箱体的抗拉强度值达到245-253MPa,硬度达到104-106HB,有效的提升了变速器箱体的性能。(The invention relates to the field of metal materials, and particularly discloses a high-performance transmission box aluminum alloy which comprises 4-5.8 wt% of copper, 0.3-0.7 wt% of magnesium and 93.5-95.7 wt% of silicon, copper, manganese, magnesium, iron, zinc, nickel, tin and aluminum. According to the scheme, the hardness value and the tensile strength value of the aluminum alloy can be effectively adjusted by controlling the contents of copper and magnesium, after the transmission box body is manufactured by adopting the aluminum alloy with the components, the tensile strength value of the transmission box body reaches 245-plus-253 MPa, the hardness reaches 104-plus-106 HB, and the performance of the transmission box body is effectively improved.)
技术领域
本发明属于金属材料领域，具体涉及高性能变速器箱体铝合金。
背景技术
变速器箱体外形不规则较复杂，所以一般采用铝合金经专用模具压铸而成，通过铝合金制成的变速器箱体具有减震性好,成本低的优点。
但是常规的铝合金材料硬度值在90HB左右，抗拉强度值在200-220MPa左右；当要求变速器箱体具有高性能时，原有的铝合金的强度和硬度较低，影响成品变速器箱体的强度和硬度，影响变速器箱体的使用。
发明内容
本发明意在提供高性能变速器箱体铝合金，以解决原有的铝合金材料硬度较低，抗拉强度值较低，影响高性能变速器箱体的强度和硬度的问题。
为了达到上述目的，本发明的基础方案如下：高性能变速器箱体铝合金，铝合金包括硅、铜、锰、镁、铁、锌、镍、锡、铅、钛和铝，铝合金包括4-5.8wt％的铜、0.3-0.7wt％的镁以及93.5-95.7wt％的硅、铜、锰、镁、铁、锌、镍、锡和铝。
基础方案的原理及其优点：通过对铜和镁含量的控制，能够有效的调整铝合金的硬度值和抗拉强度值，在采用以上组份的铝合金对变速器箱体进行制造后，变速器箱体的抗拉强度值达到245-253MPa，硬度达到104-106HB，相较于常规的变速器箱体硬度值在90HB左右，抗拉强度值在200-220MPa，本铝合金制成的变速器箱体的抗拉强度值提升了12-15％，硬度值提升了15-17％，有效的提升了变速器箱体的性能。
进一步，93.5-95.7wt％的硅、铜、锰、镁、铁、锌、镍、锡和铝中包含8-11wt％的硅、小于0.6wt％的锰、小于1.5wt％的铁、小于0.6wt％的镍、小于4wt％的锌、小于0.42wt％的锡和余量的铝。
对硅、铜、锰、镁、铁、锌、镍、锡和铝的含量进行进一步的限定，使得硅、铜、锰、镁、铁、锌、镍、锡和铝的用量与铜和镁的用量相匹配，协同作用，使得铝合金的抗拉强度和硬度稳步提升。
进一步，铝合金包括4.5-5.6wt％的铜、0.35-0.65wt％的镁以及93.75-95.15wt％的硅、铜、锰、镁、铁、锌、镍、锡和铝。
采用4.5-5.6wt％的铜和0.35-0.65wt％的镁，能够进一步精准将变速器箱体的抗拉强度值提升到250MPa以上，相应的硬度也能够达到105HB，精准的控制铝合金的抗拉强度和硬度，相应的强度和硬度更加符合高性能变速器箱体的要求。
进一步，93.9-94.6wt％的硅、铜、锰、镁、铁、锌、镍、锡和铝中包含8.5-10.5wt％的硅、小于0.55wt％的锰、小于1.4wt％的铁、小于0.55wt％的镍、小于3.5wt％的锌、小于0.40wt％的锡和余量的铝。
通过上述设置，硅、铜、锰、镁、铁、锌、镍和锡的用量进一步进行了细化，能够进一步的保证铝合金的抗拉强度和硬度，同时铜、镁、硅、铜、锰、镁、铁、锌、镍、锡和铝的用量均比较均衡，相应的成本也得到有效的控制。
进一步，铝合金包括5-5.5wt％的铜、0.4-0.6wt％的镁以及93.9-94.6wt％的硅、铜、锰、镁、铁、锌、镍、锡和铝。
采用5-5.5wt％的铜和0.4-0.6wt％的镁，使得铜和镁的用量达到最佳，也能够让最终成型的变速器箱体的抗拉强度和硬度达到最佳。
进一步，93.9-94.6wt％的硅、铜、锰、镁、铁、锌、镍、锡和铝中包含9-10wt％的硅、小于0.5wt％的锰、小于1.3wt％的铁、小于0.5wt％的镍、小于3wt％的锌、小于0.35wt％的锡和余量的铝。
通过上述设置，硅、铜、锰、镁、铁、锌、镍、锡和铝的用量配比达到最佳，能够精准让变速器箱体成型，同时提升变速器箱体的抗拉强度和硬度。
附图说明
图1为本发明高性能变速器箱体铝合金加工时熔化设备的结构示意图；
图2为图1中进料单元的放大图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细的说明：
说明书附图中的附图标记包括：炉体10、进料口101、出料口102、电磁线圈201、测温电偶202、导向料斗301、挡片302、称重传感器303、电磁铁304、嵌槽305、支撑台40、液压伸缩杆401、支撑柱402、出料斗403、传送带404、转动轮405、砂模50。
高性能变速器箱体铝合金，铝合金包括5-5.5wt％的铜、0.4-0.6wt％的镁、9-10wt％的硅、小于0.5wt％的锰、小于1.3wt％的铁、小于0.5wt％的镍、小于3wt％的锌、小于0.35wt％的锡和余量的铝。
同时采用附图1和附图2中所示的熔化设备对铝合金进行加工，熔化设备包括炉体10、加热单元、支护单元、进料单元和成型单元，加热单元包括电源、电磁线圈201和测温电偶202，炉体10的内壁内设有供电磁线圈201绕设的安装腔，电磁线圈201与安装腔的内壁胶接，电磁线圈201的端部穿过炉体10的侧壁与电源电联接，测温电偶202竖直设置，测温电偶202的上端与炉体10的内壁焊接，测温电偶202的下端可位于合金液内。
如图2所示，进料单元包括导向料斗301、两个挡片302、两个称重传感器303、处理器、两个可吸引挡片302的电磁铁304以及控制电磁铁304开启和关闭的控制器，炉体10的顶部上设有进料口101，导向料斗301竖直焊接在进料口101处，导向料斗301的上端呈竖直筒状，导向料斗301的下端呈漏斗状，导向料斗301的下端内壁上设有两个嵌槽305，两个嵌槽305位于导向料斗301的左右两侧上，两个导向料斗301沿导向料斗301的竖直中线对称设置，挡片302的一端与导向料斗301嵌槽305的顶部处铰接，挡片302的另一端可与另一个挡片302的另一端拼合，当两个挡片302拼合时，两个挡片302位于同一水平面上，挡片302与导向料斗301的铰接处设有扭簧；同时两个称重传感器303分别水平焊接在挡片302内，电磁铁304焊接在嵌槽305的内壁上，称重传感器303和控制器均与处理器电连接。
如图1所示，支护单元包括支撑台40、液压伸缩杆401和支撑柱402，支撑台40的纵截面呈“L”型，液压伸缩杆401的下端与支撑台40下侧的上表面铰接，液压伸缩杆401的上端与炉体10的下表面铰接，支撑柱402的下端与支撑台40上侧的上表面铰接，支撑柱402的上端与炉体10的下表面铰接，支撑柱402位于炉体10的右侧；液压伸缩杆401收缩时，炉体10的下表面处于水平状态。
如图1所示，成型单元包括出料斗403、传送带404、带动转送带转动的转动轮405以及若干砂模50，炉体10的右侧上端上设有出料口102，出料斗403焊接在出料口102处；砂模50设置在传送带404上，砂模50可与出料斗403相对，传送带404所在的竖直平面与炉体10所在的转动平面垂直。
在采用熔化设备对铝合金进行熔化加工时，将铜、镁、硅、铜、锰、镁、铁、锌、镍、锡和铝按顺序的放置到挡片302，在进行铜的投入时，两个挡片302均呈拼合的水平状态，在将铜放置到挡片302上时，挡片302上的称重传感器303能对铜的重量进行测量，当铜的量达到指定的重量时，称重传感器303将重量信号传递至处理器处，处理器向控制器发出打开信号，此时控制器控制电磁铁304开启，挡片302在电磁铁304的吸引力作用下，挡片302绕铰接处转动并且被限位至嵌槽305内，实现对进料口101的开启，待铜进入到炉体10后，控制器控制电磁铁304关闭，在扭簧的作用下两个挡片302再次转动至水平的拼合状态，然后可对后续的其他金属元素进行放入，且能够有效的控制各个金属的用量。
待铜、镁、硅、铜、锰、镁、铁、锌、镍、锡和铝均投入到炉体10内后，启动电磁线圈201，电磁线圈201对炉体10内的铜、镁、硅、铜、锰、镁、铁、锌、镍、锡和铝进行热熔，铜、镁、硅、铜、锰、镁、铁、锌、镍、锡和铝热熔后形成合金液，测温电偶202能对合金液的温度进行检测，使得合金液达到所需的熔化温度，待铜、镁、硅、铜、锰、镁、铁、锌、镍、锡和铝均熔化混合后，伸长液压伸缩杆401，液压伸缩杆401顶升炉体10的左端，炉体10在支撑柱402的支撑下向右翻转，此时炉体10的右上端倾斜向下，位于炉体10内的合金液通过出料口102和出料斗403进入到传送带404上的砂模50上，使得合金液进入到砂模50内，砂模50对合金液进行冷却定型；待一个砂模50内装满合金液后，转动轮405带动传送带404转动，传送带404带动砂模50水平移动，使得下一个砂模50与出料斗403相对，实现铝合金的快速成型。
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