一種汽車輪胎模具用低熔點合金的製作方法
2023-06-05 06:29:56 1
本發明涉及一種汽車輪胎模具用低熔點合金，涉及模具金屬製備技術領域。
背景技術：
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在當今快速發展的模具行業中，錫鉍合金的使用量是巨大的。人們利用鉍錫合金材料熔點低、流動性好、澆鑄成形方便、無收縮及材料可以反覆使用等優點,運用在汽車輪胎製造的行業中，為汽車輪胎製造業起到了無可替代的作用。傳統的錫鉍合金由於熔點低，流動性好，可以採用鑄造的方法制模，制模周期短，機加工工時少，尤其是形狀複雜的拉延模，其優越性更明顯。鉍錫低熔點合金模具用過之後，可以重熔再鑄新模，因而節省了大量的模具材料。低熔點合金由於有冷脹性能，亦可用來做凸模、凹模、導柱導套等的緊固材料。由於上述特點，低熔點的錫鉍合金在鑄造方法制模工藝中得到廣泛應用。
但是隨著汽車行業的發展,輪胎也隨著時間也不斷的更新，對輪胎的質量要求也越來越高,不管是從輪胎的設計以及輪胎的花紋都提出了更高的要求，逐漸趨向於整體化、流線形、大圓角和曲線形發展。為此,對輪胎模具的製造提出了硬度高、製造速度快和精密度高的要求，而目前傳統的低熔點的鉍錫合金很難滿足這些要求。
技術實現要素：
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本發明所要解決的技術問題是：提供一種合金硬度高、製造速度快和精密度高且能反覆熔鑄使用的汽車輪胎模具用低熔點合金。
為了解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：
一種汽車輪胎模具用低熔點合金，其特徵在於：按重量百分比，包括以下組分：Bi 20%-70%、Ni 0%-0.5%、Ce 0%-1%、Ge 0%-1%、餘量為Sn以及小於0.05%的雜質。
作為優選，按重量百分比，包括以下組分：Bi 35%-65%、Ni 0.05%-0.4%、Ce 0.001%-0.5%、Ge 0.05%-0.5%、餘量為Sn以及小於0.05%的雜質。
作為優選，按重量百分比，包括以下組分：Bi 60%、Ni 0.1%、Ce 0.005%、Ge 0.015%、餘量為Sn以及小於0.05%的雜質。
作為優選，所述合金的製作方法包括以下三個步驟，
步驟一：按照合金重量份的比例要求，分別取95重量份的錫錠投入坩堝中，首先加溫並保持溫度在350℃，再向坩堝中加入1㎝厚的矽酸鈉，分別再取5重量份的Ce和/或5重量份的Ge加入其中，升溫並保持1300℃±100℃，持續1.5小時，並不斷用木棒攪拌，全部熔化後得Ce和/或Ge與錫的中間合金，待自然冷卻至300℃後澆鑄成合金條待用；
步驟二：領取錫錠於不鏽鋼熔爐中，升溫至300℃，按照重量百分比添加單質Bi以及步驟一中的Ce和/或Ge與錫的中間合金一起投入錫爐中，同時加入300g木屑，在攪拌的狀態下逐漸升溫至350℃，並保持此溫度攪拌30min，攪拌停止後撈出合金液體表面的浮渣；
步驟三：在350℃的溫度下，將步驟二的熔爐中的錫液通過標準模具澆鑄成1Kg/條的合金條。
與現有技術相比，本發明的有益之處是：所述汽車輪胎模具用低熔點合金具有以下優點;
1、合金鑄模時流動性能好，反覆熔鑄性能穩定，無毒性，對操作者無害，對環境無汙染，多元共晶合金、熔點低，易熔化，制模方便；
2.合金強度高，模具使用壽命長；
3.合金流動性能好，合金熔化後充填能力強，成模清晰，表面光滑；
4.合金膨脹收縮率小，能保證成模精度；
5.合金與標準樣件不粘連，分模容易；
7.合金模具用完可重熔，合金可反覆使用；
8.合金鑄模時成模快，可較大程度上減少模具堆放空間。
具體實施方式：
下面將對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬於本發明保護的範圍：
實施例1：一種汽車輪胎模具用低熔點合金，按重量百分比，包括以下組分：Bi 58%、Ni 0.055%、Ce 0.01%、餘量為Sn以及小於0.05%的雜質。
通過上述重量百分比製成的低熔點合金，合金的密度高、可塑性高且在高溫下具有一定的抗氧化能力，合金鑄模後的表面質量較好。
實施例2：一種汽車輪胎模具用低熔點合金，按重量百分比，包括以下組分：Bi 40%、Ni 0.03%、Ce 0.005%、Ge 0.01%、餘量為Sn以及小於0.05%的雜質。
通過上述重量百分比製成的低熔點合金，合金的密度高、可塑性高且在高溫下的抗氧化能力強，合金鑄模後的表面質量高。
實施例3：一種汽車輪胎模具用低熔點合金，按重量百分比，包括以下組分：Bi 60%、Ni 0.1%、Ce 0.005%、Ge 0.015%、餘量為Sn以及小於0.05%的雜質。
通過上述重量百分比製成的低熔點合金，合金的密度高、可塑性高且在高溫下的抗氧化能力強，合金鑄模後的表面質量高。
對比例1，一種錫鉍合金，按重量百分比，包括以下組分：Bi 55%、餘量為Sn以及小於0.05%的雜質。
通過上述重量百分比製成的合金，合金的密度低、可塑性低且在高溫下的抗氧化能力較差，合金鑄模後的表面質量差。
對比例2，一種錫鉍合金，按重量百分比，包括以下組分：Bi 60%、Ce 0.1%、Ge 0.3%、餘量為Sn以及小於0.05%的雜質。
通過上述重量百分比製成的合金，合金的密度低、可塑性低且在高溫下具有較好的抗氧化能力，合金鑄模後的表面質量較好。
對比例3，一種錫鉍合金，按重量百分比，包括以下組分：Bi 60%、Ni 0.2%、餘量為Sn以及小於0.05%的雜質。
通過上述重量百分比製成的合金，合金的密度高、可塑性高且在高溫下具有抗氧化能力較差，合金鑄模後的表面質量較差。
上述實施例1-4所述的汽車輪胎模具用低熔點合金的製作方法包括以下三個步驟，
步驟一：按照合金重量份的比例要求，分別取95重量份的錫錠投入坩堝中，首先加溫並保持溫度在350℃，再向坩堝中加入1㎝厚的矽酸鈉，分別再取5重量份的Ce和/或5重量份的Ge加入其中，升溫並保持1300℃±100℃，持續1.5小時，並不斷用木棒攪拌，全部熔化後得Ce和/或Ge與錫的中間合金，待自然冷卻至300℃後澆鑄成合金條待用；
步驟二：領取錫錠於不鏽鋼熔爐中，升溫至300℃，按照重量百分比添加單質Bi以及步驟一中的Ce和/或Ge與錫的中間合金一起投入錫爐中，同時加入300g木屑，在攪拌的狀態下逐漸升溫至350℃，並保持此溫度攪拌30min，攪拌停止後撈出合金液體表面的浮渣；
步驟三：在350℃的溫度下，將步驟二的熔爐中的錫液通過標準模具澆鑄成1Kg/條的合金條。
因此，從實施例與對比例中可以明顯看出，通過金屬元素鎳的添加，可以細化合金晶粒，共晶成分更加均勻，製造模具時流動性大大增加，提高了合金的可塑造性能；金屬元素鈰、鍺的添加，可以增加合金材料的抗氧化性能和蠕變性能，一定程度上也可以細化合金晶粒，提高了合金高溫下抗氧化的性能，提高了模具的表面質量，而上述錫鉍合金屬於環保型合金，屬於多元共晶金屬，在常溫下，呈固態、銀白色，熔點為46℃-138度，固液體積收縮率為0.051%，具有較強的滲透性，對於紋路複雜的輪胎模具來說其優越性更加明顯，在汽車輪胎模具製造行業有著廣泛的市場前景。
需要強調的是：以上僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。