技术领域
[0001] 本
发明涉及铝硅合金铸造汽车焊接
机器人技术设备领域，特别涉及一种铝硅合金汽车焊接八角管抓具组件铸造工艺方法。
背景技术
[0002] 随着汽车工业生产的自动化程度的提高，装备制造的机器人应用更加广泛，企业为了降低成本、提高生产效率，对于焊接机器人相关的八角管抓具设备及其配件的
精度和使用寿命要求越来越高。
[0003]
现有技术中，汽车八角管抓具包括控制系统、
框架组件、八角管抓具组件。德珂斯公司一直采用传统的锌
铝合金ZL401进行八角管抓具铸造生产，其缺点在于：1.因锌铝合金中锌和铝的比重差异过大，故在熔炼和浇铸过程中容易产生分离，导致锌元素沉淀，导致铸件强度与锌铝合金国际标准有差异；2.由于锌铝合金中，锌的
凝固温度较低，约385℃，故锌铝合金在高压或重
力铸造生产之后，由于脱模工艺温度在350℃左右，在顶杆作用下，铸件产品没有完全凝固，脱模后的产品容易产生微裂缝，因此导致安全隐患存在。德珂斯使用锌铝合金铸造八角管抓具，在装配之后交付客户，在汽车装配使用过程中，经常导致八角管抓具组件发生突然断裂，甚至影响汽车安装流
水线停产，直接影响汽车的生产装配效率和效益。
发明内容
[0004] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种铝硅合金汽车焊接八角管抓具组件铸造工艺方法，针对现有技术中的不足，采用铝硅合金和适配该铝硅合金的铸造工艺来铸造生产汽车焊接八角管抓具组件，铝硅合金流动性好、强度高、凝固温度高、不易产生微裂缝，保证了产品
质量；经使用验证事实证明，德珂斯自从采用本发明生产的产品之后，两年内未发生过一件由于八角管抓具组件断裂而导致的生产事故。
[0005] 为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种铝硅合金汽车焊接八角管抓具组件铸造工艺方法，包括铝硅合金配料、铝硅合金熔炼、微量元素调制、铝硅合金混炼、试棒检测、模具预热、模具
喷涂、产品浇铸、铸模冷却、开模、产品冷却、后道清理、T6
热处理、
表面处理、检验封装入库，其特征在于：
[0006] 1、所述铝硅合金配料，Al:83％—95％，Si:5％—14％的配比过磅称重，配成铝硅合金主料；
[0007] 2、所述铝硅合金熔炼，将步骤1中铝硅合金主料置于双温控全自动
天然气熔炼炉内，并使用节能环保的高温
燃烧器进行加热，所述高温燃烧器采用混合气体燃烧，其燃烧点温度高，燃烧过程中无废气排出，节能环保；将
石墨坩埚预热，
烘烤至200℃左右，使石墨坩埚完全干燥、无水分；在石墨坩埚内加入配比好的铝硅合金主料，盖上锅盖的70％，以便于节约
能源，熔炼温度为750℃，获得铝硅合金主料熔体；
[0008] 3、所述微量元素调制，步骤2中铝硅合金主料熔体熔炼约一小时后，在石墨坩埚内的已
熔化成液体状的主料熔体内，按照铝硅合金配方规定量加入的微量元素Mg、Mn、Ti、Sr、Ni、Cr、Cu、稀土；
[0009] 4、所述铝硅合金混炼，进一步的，将石墨坩埚锅盖全部盖好，在搅拌条件下，至少混炼15分钟；对铝硅熔体进行除气、除杂、精炼，最后搅拌均匀，得到铝硅合金熔体；
[0010] 5、所述试棒检测，待铝硅合金熔体温度达到合理浇铸温度时，首先浇铸试棒，并对试棒进行物理性能、化学成分的检测，达标后方可批量浇铸产品，确保产品达到表面光洁、无杂质、无气孔的优良品质；
[0011] 6、所述模具预热，采用自行设计的重力铸造机，并在重力铸造机上的铸造平台上装配模架与型腔一体式成型的
铁模或
钢模产品模具，对模具烘烤预热，模具加温至250℃—300℃；
[0012] 7、所述模具喷涂，将步骤6中的模具采用德国杜邦的铸造涂料，目数为250目以上，均匀喷涂至模具型腔表面；铸造涂料的功效是：①产品表面光亮、无瑕疵；②涂料具有一定保温性能，不会在短时间内瞬间冷却，使产品
冷隔；③涂料具有一定透气性，在产品浇铸过程中有良好的排气性，确保产品无气孔；
[0013] 8、所述产品浇铸，依据不同产品的浇铸温度，按照工艺规定，将步骤4中的铝硅合金熔体转移至步骤6、7中的重力铸造机上的模具内，进行浇铸作业，获得产品铸模；所述重力铸造机，操作简单、性能优良，把对人员操控技能的要求降到最低限度，与传统浇铸一般是两个人或三个人浇铸一个产品相比，本发明仅需要一人即可，简短两天培训即可上岗；同时一个人至少管理两台机器；
[0014] 9、所述铸模冷却，将步骤8中的产品铸模进行自然冷却，冷却时间为40分钟左右，所述铝硅合金熔体的凝固温度为630℃；
[0015] 10、所述开模，不同的产品开模时间也有所不同，依据产品开模工艺规定的时间，在步骤9中的铸模冷却到300℃—350℃时，进行开模作业，此温度条件下，铝硅合金铸件已经完全
固化；得到铸件体；
[0016] 11、所述产品冷却，将步骤10中的铸件体进行24小时自然冷却；
[0017] 12、所述后道清理，对步骤11中的铸件体由切割工将产品浇口、冒口等不需要的水口量，用带锯切割机进行
切除；同时由打磨工进行适当的清理、去毛刺；得到组件产品；
[0018] 13、所述T6热处理，将步骤12中的组件产品进行T6热处理，使其物理性能达到客户所需的设计最佳状态；
[0019] 14、所述表面处理，将步骤13中以过T6热处理后的组件产品放置在抛丸机中，通过直径0.4mm的
不锈钢钢丸，进行若干分钟的表面抛丸处理，使产品表面达到精品状态；
[0020] 15、所述检验封装入库，对经过表面处理的组件产品进行检验，封装产品和生产过程中的化学报告、物理性能报告、硬度报告；将步骤15中的产品加盖合格章入库待交付客户。
[0021] 一种铝硅合金汽车焊接八角管抓具组件铸造工艺方法中的所述铝硅合金的组成与配比为：(按照重量百分比计)
[0022] 主料配比范围为：
[0023] Al 83—95％；
[0024] Si 5-14％；
[0025] 微量元素配比范围为：Mg:0.01-0.8％，Mn:0.01-0.8％，Ti:0.01-0.6％，Sr:0.01-0.2％，Ni:0.01-0.5％，Cr:0.01-0.5％，Cu：0.01-0.5％，稀土:0.01-0.2％；
[0026] 优选的，一种铝硅合金汽车焊接八角管抓具组件铸造工艺方法中的所述铝硅合金的组成与配比为：(按照重量百分比计)
[0027] 主料配比范围为：
[0028] Al 87-94％；
[0029] Si 6-12％；
[0030] 微量元素配比范围为：Mg:0.1-0.4％，Mn:0.1-0.4％，Ti:0.1-0.3％，Sr:0.05-0.1％，Ni:0.01-0.5％，Cr:0.01-0.5％，Cu：0.01-0.5％，稀土:0.01-0.2％；
[0031] 一种铝硅合金汽车焊接八角管抓具组件铸造工艺方法制造的组件试棒的力学性能为：
抗拉强度：＞300MPa；延伸率：＞3％；硬度：＞95HB；本发明铝硅合金组件热处理后的力学性能远超于锌铝合金的150％；其抗拉强度、延伸率和布氏硬度大大超越现有技术中德珂斯所采用的锌铝合金ZL401，经过德珂斯及其他供应商对产品进行破坏性试验，结果也大大超越了锌铝合金ZL401的性能。
[0032] 一种铝硅合金汽车焊接八角管抓具组件铸造工艺方法中铝硅合金的替代方案为：本发明中的铝硅合金材料也可以用A356、A357、AlSi10Mg等现有技术材料，经
过热处理来代替；所述A356、A357、AlSi10Mg材料通过热处理，虽然不能完全达到本发明的组件试棒的抗拉强度：＞300MPa延伸率：＞3％硬度：＞95HB要求，但是在某种程度上，通过采用本发明的铸造工艺方法其组件产品的力学性能仍勉强超过锌铝合金ZL401的技术要求，也可应用在汽车焊接八角管抓具生产线上。
[0033] 本发明中的铝硅合金中的化学成分是为物理性能配套服务，在改革开放30年后，本公司为全球数百家有特殊要求的客户服务，因而积累了对材料、化学成分、物理性能的技术要求的专业性经验。正是因为这份专业性，同时结合了德珂斯出现的问题及要求，才有幸为德珂斯推荐铝硅系列的材料；通过微量元素的调制及T6热处理后，铝硅合金的物理性能完全有能力达到锌铝合金的150％，因此能够解决德珂斯产品的断裂现象。
[0034] 采用铝硅合金进行组件铸造生产，由于铝硅合金收缩性小，流动性强，不易产生
缩孔；并通过合理配比及T6热处理后，其强度可超过锌铝合金的1.5倍以上，可保证产品质量；而对于传统锌铝合金部分产品需要使用顶针开模，产品会因受力而导致产品微裂缝，造成产品使用中断裂；本发明采用铝硅合金，其凝固温度在630℃左右，铁模或钢模的开模温度在300℃—350℃之间，因此产品的开模温度300℃以上，此时铝硅合金已经完全处于凝固，不会产生微裂缝，而影响产品质量；故铝硅合金恰恰可以避免锌铝合金断裂现象出现。
[0035] 本发明铝硅合金铸件试棒与现有技术中的锌铝合金铸件试棒力学性能对比：
[0036]
[0037] 由对比数据可见，铝硅合金热处理后的力学性能远超于锌铝合金的150％；由于德珂斯公司在国内采购ZL401铸件时为汽车装配企业提供的产品组件经常断裂，严重影响八角管抓具的使用及公司的信誉；而本公司根据德珂斯提供的产品牌号的力学性能及浇铸问题，采用本发明铝硅合金经过热处理进行替代，产品试棒的抗拉、延伸、布什硬度等大大超越了德珂斯所采用的锌铝合金ZL401，在与德珂斯及其他供应商产品进行破坏性试验时，结果也大大超越了锌铝合金ZL401。
[0038] 本发明的
铸造模具、铸造工艺、铸造产品的特点是：
[0039] 一、模具的优点：模具型腔与模架一体成形、无缝对接，经过CNC加工处理，最后模具型腔内表面经过
抛光处理，容易起模，使模具更光亮、精度更高；使用寿命达到10万模以上的终身
制模具。
[0040] 二、工艺方法优点：与现有技术中的锌铝合金铸造过程相比，锌铝合金的凝固温度较低，在450℃左右.锌铝合金在使用铁模或钢模生产开模时，模具温度在300℃—350℃之间，模温较高，所以产品的开模温度在300℃以上，此工况下，锌铝合金尚未完全凝固冷却，容易产生微裂缝肉眼无法识别，有安全隐患，故在使用过程中容易断裂；而有部分产品需要使用顶针，产品会因受力而导致产品微裂缝，造成产品断裂；本发明采用铝硅合金，铝硅合金的凝固温度在630℃左右，铁模或钢模的开模温度在300℃—350℃之间，产品的开模温度在300℃以上，铝硅合金完全凝固，不易产生微裂缝，影响产品质量；故铝硅合金恰恰可以避免锌铝合金断裂现象出现。使用铁模或钢模，置于相应的铸造工作平台上，实际生产德珂斯公司的八角管系列配件产品时效率高，约两分至两分半一模，以24小时三班倒计算，可生产约五百模产品，每个工人可操控两至三付铁模或钢模进行生产。
[0041] 由于以上这些
硬件及工艺过程相配合，故目前制作出的所有产品都能满足顾客要求，甚至超越预期效果，得到客户的良好评价，以致订单一旦接纳后，从未有过
断层现象。
[0042] 三、产品的优点：通过自主设计的高质量铸造模具和工艺方法，故生产出的产品尺寸精度高、效率高、质量稳定、节约能源、
变形量小、外形美观、成品率高；与传统铸造工艺相比，本发明铸造工艺生产出的产品质量提高5个等级，效率提高500％，能源下降40％。
[0043] 通过上述技术方案，本发明技术方案的有益效果是：采用铝硅合金和铸造工艺来铸造生产汽车焊接八角管抓具组件，铝硅合金流动性好、强度高、凝固温度高、不易产生微裂缝，保证了产品质量；经使用验证事实证明，德珂斯自从采用本发明的材料及工艺方法铸造出的产品之后，两年内未发生过一件由于八角管抓具组件断裂而导致的生产事故；本发明自主研发设计的铝硅合金、高精度模具和铸造工艺方法所生产出来的铸件产品，生产效率高、成本低、节能环保，产品质量稳定可靠，完全达到客户的标准，得到客户的一致好评和赞赏，本发明工艺方法及铸件产品完全具备与高端产品相配套的生产能力；因订单不断而经济效益大幅提升，为铸造行业增光添彩。
附图说明
[0044] 为了更清楚地说明本发明
实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0045] 图1为本发明实施例所公开的一种铝硅合金汽车焊接八角管抓具组件铸造工艺方法示意图。
具体实施方式
[0046] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0047] 根据图1，本发明提供了一种铝硅合金汽车焊接八角管抓具组件铸造工艺方法，包括铝硅合金配料、铝硅合金熔炼、微量元素调制、铝硅合金混炼、试棒检测、模具预热、模具喷涂、产品浇铸、铸模冷却、开模、产品冷却、后道清理、T6热处理、表面处理、检验封装入库。
[0048] 1、所述铝硅合金配料，Al:83％—95％，Si:5％—14％的配比过磅称重，配成铝硅合金主料；
[0049] 2、所述铝硅合金熔炼，将步骤1中铝硅合金主料置于双温控全自动天然气熔炼炉内，并使用节能环保的高温燃烧器进行加热，所述高温燃烧器采用混合气体燃烧，其燃烧点温度高，燃烧过程中无废气排出，节能环保；将石墨坩埚预热，烘烤至200℃左右，使石墨坩埚完全干燥、无水分；在石墨坩埚内加入配比好的铝硅合金主料，盖上锅盖的70％，以便于节约能源，熔炼温度为750℃，获得铝硅合金主料熔体；
[0050] 3、所述微量元素调制，步骤2中铝硅合金主料熔体熔炼约一小时后，在石墨坩埚内的已熔
化成液体状的主料熔体内，按照铝硅合金配方规定量加入的微量元素Mg、Mn、Ti、Sr、Ni、Cr、Cu、稀土；
[0051] 4、所述铝硅合金混炼，进一步的，将石墨坩埚锅盖全部盖好，在搅拌条件下，至少混炼15分钟；对铝硅熔体进行除气、除杂、精炼，最后搅拌均匀，得到铝硅合金熔体；
[0052] 5、所述试棒检测，待铝硅合金熔体温度达到合理浇铸温度时，首先浇铸试棒，并对试棒进行物理性能、化学成分的检测，达标后方可批量浇铸产品，确保产品达到表面光洁、无杂质、无气孔的优良品质；
[0053] 6、所述模具预热，采用自行设计的重力铸造机，并在重力铸造机上的铸造平台上装配模架与型腔一体式成型的铁模或钢模产品模具，对模具烘烤预热，模具加温至250℃—300℃；
[0054] 7、所述模具喷涂，将步骤6中的模具采用德国杜邦的铸造涂料，目数为250目以上，均匀喷涂至模具型腔表面；铸造涂料的功效是：①产品表面光亮、无瑕疵；②涂料具有一定保温性能，不会在短时间内瞬间冷却，使产品冷隔；③涂料具有一定透气性，在产品浇铸过程中有良好的排气性，确保产品无气孔；
[0055] 8、所述产品浇铸，依据不同产品的浇铸温度，按照工艺规定，将步骤4中的铝硅合金熔体转移至步骤6、7中的重力铸造机上的模具内，进行浇铸作业，获得产品铸模；所述重力铸造机，操作简单、性能优良，把对人员操控技能的要求降到最低限度，与传统浇铸一般是两个人或三个人浇铸一个产品相比，本发明仅需要一人即可，简短两天培训即可上岗；同时一个人至少管理两台机器；
[0056] 9、所述铸模冷却，将步骤8中的产品铸模进行自然冷却，冷却时间为40分钟左右，所述铝硅合金熔体的凝固温度为630℃；
[0057] 10、所述开模，不同的产品开模时间也有所不同，依据产品开模工艺规定的时间，在步骤9中的铸模冷却到300℃—350℃时，进行开模作业，此温度条件下，铝硅合金铸件已经完全固化；得到铸件体；
[0058] 11、所述产品冷却，将步骤10中的铸件体进行24小时自然冷却；
[0059] 12、所述后道清理，对步骤11中的铸件体由切割工将产品浇口、冒口等不需要的水口量，用带锯切割机进行切除；同时由打磨工进行适当的清理、去毛刺；得到组件产品；
[0060] 13、所述T6热处理，将步骤12中的组件产品进行T6热处理，使其物理性能达到客户所需的设计最佳状态；
[0061] 14、所述表面处理，将步骤13中以过T6热处理后的组件产品放置在抛丸机中，通过直径0.4mm的不锈钢钢丸，进行若干分钟的表面抛丸处理，使产品表面达到精品状态；
[0062] 15、所述检验封装入库，对经过表面处理的组件产品进行检验，封装产品和生产过程中的化学报告、物理性能报告、硬度报告；将步骤15中的产品加盖合格章入库待交付客户。
[0063] 一种铝硅合金汽车焊接八角管抓具组件铸造工艺方法中的所述铝硅合金的组成与配比为：(按照重量百分比计)
[0064] 主料配比范围为：Al 87-94％；Si 6-12％；
[0065] 微量元素配比范围为：Mg:0.1-0.4％，Mn:0.1-0.4％，Ti:0.1-0.3％，Sr:0.05-0.1％，Ni:0.01-0.5％，Cr:0.01-0.5％，Cu:0.01-0.5％，稀土:0.01-0.2％；
[0066] 一种铝硅合金汽车焊接八角管抓具组件铸造工艺方法制造的组件试棒的力学性能为：抗拉强度：＞300MPa；延伸率：＞3％；硬度：＞95HB；本发明铝硅合金组件热处理后的力学性能远超于锌铝合金的150％；其抗拉强度、延伸率和布氏硬度大大超越现有技术中德珂斯所采用的锌铝合金ZL401，经过德珂斯及其他供应商对产品进行破坏性试验，结果也大大超越了锌铝合金ZL401的性能。
[0067] 通过上述具体实施例，本发明的有益效果是：采用铝硅合金和铸造工艺来铸造生产汽车焊接八角管抓具组件，铝硅合金流动性好、强度高、凝固温度高、不易产生微裂缝，保证了产品质量；经使用验证事实证明，德珂斯自从采用我司发明的材料及工艺方法铸造出的产品之后，两年内未发生过一件由于八角管抓具组件断裂而导致的生产事故；本发明自主研发设计的铝硅合金、高精度模具和铸造工艺方法所生产出来的铸件产品，生产效率高、成本低、节能环保，产品质量稳定可靠，完全达到客户的标准，得到客户的一致好评和赞赏，本发明工艺方法及铸件产品完全具备与高端产品相配套的生产能力；因订单不断而经济效益大幅提升，为铸造行业增光添彩。
[0068] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种
修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
