本发明涉及压铸领域，更具体地，涉及一种汽车轻量化顶盖铝合金壳体及其制备方法。
背景技术：
汽车顶盖壳体铝铸件为材料硬度和表面质量以及产品尺寸精度要求很高的产品，该产品易变形，在压铸工艺设计上需要考虑使用高速压铸工艺、顶出、铝液精炼处理以及尺寸精度控制等。目前市场上汽车顶盖壳体铝铸件产品气孔和变形较大，废品率较高，造成了不必要的制造成本提高。为了满足市场需求和质量攻关，需要对产品内部质量以及产能进行精密研发。
汽车顶盖壳体铝铸件的使用环境为压力大于100公斤力的油压，要求产品在上述压力下无变形和渗漏，要求在铸造过程中壳体的内部孔隙率＜2％才能很好满足强度和密度要求，而现有技术中压铸件的孔隙率在6％左右，所以在压铸工艺上还需要更加严谨的设计。
技术实现要素：
本发明的目的是针对上述已有技术中不足，提供一种汽车轻量化顶盖铝合金壳体及其制备方法。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
根据本发明提供一种汽车轻量化顶盖铝合金壳体，由以下重量百分比的组分组成：硅8.0-11.0％，铁1.0-1.2％，铜2.0-4.0％，镁≤0.75％，锌≤1.35％，铬≤0.30％，镍≤0.65％，锡≤0.40％，钛≤0.35％，铅≤0.50％，锰≤0.80％，余量为铝。
优选地，由以下重量百分比的组分组成：硅8.0-11.0％，铁1.1-1.2％，铜2.0-4.0％，镁≤0.75％，锌≤1.35％，铬≤0.30％，镍≤0.65％，锡≤0.40％，钛≤0.35％，铅≤0.50％，锰≤0.80％，余量为铝。
优选地，由以下重量百分比的组分组成：硅9-10％，铁1.1-1.2％，铜3.0-4.0％，镁0.35-0.75％，锌1.1-1.35％，铬0.15-0.30％，镍0.30-0.65％，锡0.30-0.40％，钛0.25-0.35％，铅0.40-0.50％，锰0.60-0.80％，余量为铝。
优选地，由以下重量百分比的组分组成：硅8.0％，铁1.1％，铜2.5％，镁0.35％，锌1.0％，铬0.10％，镍0.25％，锡0.20％，钛0.15％，铅0.20％，锰0.55％，余量为铝。
优选地，由以下重量百分比的组分组成：硅11.0％，铁1.2％，铜4.0％，镁0.75％，锌1.35％，铬0.25％，镍0.65％，锡0.35％，钛0.35％，铅0.45％，锰0.80％，余量为铝。
优选地，由以下重量百分比的组分组成：硅10.5％，铁1.1％，铜3.5％，镁0.65％，锌1.30％，铬0.20％，镍0.55％，锡0.35％，钛0.20％，铅0.40％，锰0.70％，余量为铝。
优选地，由以下重量百分比的组分组成：硅9.5％，铁1.1％，铜3％，镁0.70％，锌1.2％，铬0.25％，镍0.35％，锡0.40％，钛0.30％，铅0.45％，锰0.75％，余量为铝。
本发明还一种如上所述的汽车轻量化顶盖铝合金壳体的制备方法，包括以下步骤：
1)将熔炼炉加热升温至600℃以上，按照配比重量将硅、铁、铜、镁、锌、铬、镍、锡、钛、铅、锰和铝加入到炉膛内；
2)继续加热混合物料，待混合物料的温度上升至690℃±10℃时，加入用量为混合物料的0.1％-0.8％的低温二合一精炼剂进行精炼，用钟罩将精炼剂压入混合物料液体中进行圆周搅拌5-15分钟，静止10-15分钟准备压铸；
3)将模具固定在压铸机的动定模板上，将模具预热至160～250℃，在模具型腔内均匀喷上一层水基涂料，涂型厚度为0.005-0.008mm，加热并保持模具温度为120-180℃；
4)将步骤3)处理完成的混合物料液体压入模具内，进行超低速压铸，抽真空设备启动，在压射过程中将型腔内空气抽出，25秒左右冷却后取出零件，放入托盘，经8小时的自热时效，得到半成品；
5)将步骤4)中的到的半成品冷却后进行切边、手工清理、X探伤、抛丸、进行终清洗烘干和最终检验，得到汽车轻量化顶盖铝合金壳体产品。
进一步地，步骤3)中的模具的型腔表面设置有凸起，所述凸起的高度为0.20mm。
进一步地，步骤4)中的超低速压铸的工艺参数为：系统压力为12-15MPa，增压时间为10-20s，吹气时间为3-5s，压铸温度为640-660℃，高速位置压铸速度大于5m/s。
本发明的制造方法中使用的模具上增加了关键部位的冷却措施，减小了产品由于壁厚不同造成的应力不同，从而降低了产品的变形，稳定了产品内部质量和尺寸精度的要求。
本发明的汽车轻量化顶盖铝合金壳体针对壳体材料进行成分设计，现有技术中铝合金铸件中Fe含量在0.8％左右，为了满足产品顶出变形因素，成分设计时将Fe含量提升到了1.1％左右，大大降低了产品粘连模具(粘模)的程度，从而避免了从模具中取出产品时因粘模力导致的变形。
本发明对所使用的模具进行了特殊的设计：现有技术中，产品表面容易产生起泡、起皮，造成产品在装配后高温、高压下起皮脱落。针对上述缺陷，在模具设计时将型腔表面制作出高度为0.20mm的凸起，完全杜绝压铸时产品表面起泡的缺陷，在400℃高温下，产品依然不会出现鼓泡、脱皮现象。
本发明的汽车轻量化顶盖铝合金壳体的铝液的处理方式采用了低温精炼处理，解决了由于普通精炼需要提升铝液温度再降温过程导致的能源消耗。
本发明制造方法中使用抽真空设备应用于压铸过程，使得产品内部气孔小于0.3mm。
本发明的汽车轻量化顶盖铝合金壳体在铸造过程中壳体的内部孔隙率＜2％，很好满足强度和密度要求。
具体实施方式
实施例1
一种汽车轻量化顶盖铝合金壳体，由以下重量百分比的组分组成：硅9.5％，铁1.1％，铜3％，镁0.70％，锌1.2％，铬0.25％，镍0.35％，锡0.40％，钛0.30％，铅0.45％，锰0.75％，余量为铝。
将熔炼炉加热升温至600℃以上，按照上述配比重量将硅、铁、铜、镁、锌、铬、镍、锡、钛、铅、锰和铝加入到炉膛内；继续加热混合物料，待混合物料的温度上升至690℃±10℃时，加入用量为混合物料的0.1％-0.8％的低温二合一精炼剂进行精炼，用钟罩将精炼剂压入混合物料液体中进行圆周搅拌5-15分钟，静止10～15分钟准备压铸；将模具固定在压铸机的动定模板上，其中，模具的型腔表面设置有高度为0.20mm的凸起，将模具预热至160～250℃，在模具型腔内均匀喷上一层水基涂料，涂型厚度为0.005～0.008mm，加热并保持模具温度为120-180℃；将处理完成的混合物料液体压入模具内，进行超低速压铸，超低速压铸的工艺参数为：系统压力为12-15MPa，增压时间为10～20s，吹气时间为3～5s，压铸温度为640-660℃，高速位置压铸速度大于5m/s。启动抽真空设备，在压射过程中将型腔内空气抽出，25秒左右冷却后取出零件，放入托盘，经8小时的自热时效，得到半成品；将得到的半成品冷却后进行切边、手工清理、X探伤、抛丸、进行终清洗烘干和最终检验，得到汽车轻量化顶盖铝合金壳体产品。
其中，模具在产品关键部位(例如产品壁厚不同处)增加了冷却措施，例如抽芯水冷措施。
与现有产品相比，本发明的汽车轻量化顶盖铝合金壳体在使用环境为压力大于100公斤力的油压下无变形和渗漏，在铸造过程中壳体的内部孔隙率＜1％；产品的组织结构相均匀，产品内部气孔小于0.2mm；孔位置度为0.05mm；产品表面不产生起泡、起皮，产品在装配后高温、高压下不易起皮脱落。
实施例2
在本实施例中，汽车轻量化顶盖铝合金壳体，由以下重量百分比的组分组成：硅8.0％，铁1.1％，铜2.5％，镁0.35％，锌1.0％，铬0.10％，镍0.25％，锡0.20％，钛0.15％，铅0.20％，锰0.55％，余量为铝。
上述汽车轻量化顶盖铝合金壳体通过与实施例1相同的方法得到。
与现有产品相比，本发明的汽车轻量化顶盖铝合金壳体在使用环境为压力大于100公斤力的油压下无变形和渗漏，在铸造过程中壳体的内部孔隙率＜2％；产品的组织结构相均匀，产品内部气孔小于0.3mm；孔位置度为0.05mm；产品表面不产生起泡、起皮，产品在装配后高温、高压下不易起皮脱落。
实施例3
在本实施例中，汽车轻量化顶盖铝合金壳体，由以下重量百分比的组分组成：硅11.0％，铁1.2％，铜4.0％，镁0.75％，锌1.35％，铬0.25％，镍0.65％，锡0.35％，钛0.35％，铅0.45％，锰0.80％，余量为铝。
上述汽车轻量化顶盖铝合金壳体通过与实施例1相同的方法得到。
与现有产品相比，本发明的汽车轻量化顶盖铝合金壳体在使用环境为压力大于100公斤力的油压下无变形和渗漏，在铸造过程中壳体的内部孔隙率＜2％；产品的组织结构相均匀，产品内部气孔小于0.25mm；孔位置度为0.05mm；产品表面不产生起泡、起皮，产品在装配后高温、高压下不易起皮脱落。
实施例4
在本实施例中，汽车轻量化顶盖铝合金壳体，由以下重量百分比的组分组成：硅10.5％，铁1.1％，铜3.5％，镁0.65％，锌1.30％，铬0.20％，镍0.55％，锡0.35％，钛0.20％，铅0.40％，锰0.70％，余量为铝。
上述汽车轻量化顶盖铝合金壳体通过与实施例1相同的方法得到。
与现有产品相比，本发明的汽车轻量化顶盖铝合金壳体在使用环境为压力大于100公斤力的油压下无变形和渗漏，在铸造过程中壳体的内部孔隙率＜2％；产品的组织结构相均匀，产品内部气孔小于0.28mm；孔位置度为0.05mm；产品表面不产生起泡、起皮，产品在装配后高温、高压下不易起皮脱落。
实施例5
在本实施例中，汽车轻量化顶盖铝合金壳体，由以下重量百分比的组分组成：硅10.5％，铁1.0％，铜4.0％，镁0.65％，锌1.30％，铬0.20％，镍0.25％，锡0.35％，钛0.15％，铅0.40％，锰0.10％，余量为铝。。
上述汽车轻量化顶盖铝合金壳体通过与实施例1相同的方法得到。
与现有产品相比，本发明的汽车轻量化顶盖铝合金壳体在使用环境为压力大于100公斤力的油压下无变形和渗漏，在铸造过程中壳体的内部孔隙率＜2％；产品的组织结构相均匀，产品内部气孔小于0.3mm；孔位置度为0.05mm；产品表面不产生起泡、起皮，产品在装配后高温、高压下不易起皮脱落。
实施例1-5中使用的精炼剂可以是型号为HYJD-1F HYJD-2F的精炼剂，例如由中山华钰有色冶金材料有限公司生产。
本发明以控制顶盖壳体的成分、组织相结构的均匀性、气孔大小、承受压力、表面光洁度指标为基础，通过分析影响产品质量的原料选择、生产设备对生产工艺参数调整，生产过程中相关因素对产品质量要求为调整思路和方法，在铝合金材料配合比、压铸工艺，模具的开发设计以及辅助设备抽真空工艺应用。生产过程自动操作相关技术数据确定，通过小试和中试论证各相关因素以及各参数的合理、协调，达到端盖的生产工艺。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。