改善鋁合金輪轂內部結構的方法與流程

2023-04-25 23:42:01 2

本發明涉及金屬材料領域，尤其涉及一種改善鋁合金輪轂內部結構的方法。

背景技術：

現有的鋁合金輪轂的加工方法包括：鋁錠的熔融精煉、鑄造成型以及機加工。熔融精煉後的鋁液的質量直接決定了鋁合金輪轂的質量，鋁液的質量主要由鋁液中的氫含量和鋁液中夾雜物的含量所決定。鋁液中的氫含量和鋁液中夾雜物的含量決定了鋁合金輪轂表面的針孔情況、鋁液的流動性和凝固時的收縮性。

但現有的鋁液中的氫含量以及夾雜物的含量普遍偏高，直接影響了鋁合金輪轂的質量，導致鋁合金輪轂的合格率偏低，進而增大了生產成本。

技術實現要素：

針對上述技術問題，本發明設計開發了一種改善鋁合金輪轂內部結構的方法，最終用於製作鋁合金輪轂的鋁液中氫含量和夾雜物含量較低，從而保證鋁合金輪轂無針孔和渣孔，結構均一穩定。

本發明提供的技術方案為：

一種改善鋁合金輪轂內部結構的方法，包括：

步驟一、對鋁錠進行一次熔鍊形成一次鋁液，一次熔煉溫度為800-850℃，一次熔煉時間為20-30min，所述鋁錠包括以下按質量份數計的以下成分：si8-9份，mg0.2-0.4份，ti0.02-0.04份，fe0.03-0.05份，cu0.01-0.02份，zn0.01-0.02份，其餘為al；

步驟二、向一次鋁液中加入清渣劑，所述清渣劑包括氯化鈉、氯化鉀和碳酸鈉，其中，氯化鈉、氯化鉀和碳酸鈉的質量比為1:0.2-0.4:0.2-0.4，所述清渣劑與所述鋁錠的質量比為0.3-0.5:1000份，之後進行二次熔煉，二次熔煉溫度為600-650℃，二次熔煉時間為3-5h，之後靜置排渣；在向一次鋁液中加入清渣劑時，通過氮氣向所述一次鋁液中噴入清渣劑，且所述氮氣的噴射壓力為0.3-0.4mpa，並且在進行二次熔煉時，持續向所述一次鋁液中通入壓力為0.1-0.2mpa的氮氣，同時保證在所述一次鋁液的表面吹送氮氣；

步驟三、先將經排渣的二次鋁液的溫度下降至550℃，並維持經排渣的二次鋁液在550℃靜置1-1.5h，再向經排渣的二次鋁液中加入精煉劑進行精煉，所述精煉劑為氟鋁酸鈉，所述精煉劑與所述鋁錠的質量比為0.3-0.5:1000份，精煉溫度為700-730℃，精煉時間為20-40min；在向經排渣的二次鋁液中加入精煉劑時，通過壓力為0.5-0.7mpa的氮氣向經排渣的二次鋁液中噴入精煉劑，持續向經排渣的二次鋁液中通入壓力為0.3-0.4mpa的氮氣；

步驟四、利用步驟三製得的鋁液澆鑄製成鋁合金輪轂。

優選的是，所述的改善鋁合金輪轂內部結構的方法中，所述步驟一中，一次熔煉溫度為850℃，一次熔煉時間為30min。

優選的是，所述的改善鋁合金輪轂內部結構的方法中，所述步驟二中，氯化鈉、氯化鉀和碳酸鈉的質量比為1:0.4:0.4，所述清渣劑與所述鋁錠的質量比為0.5:1000份。

優選的是，所述的改善鋁合金輪轂內部結構的方法中，所述步驟二中，二次熔煉溫度為650℃，二次熔煉時間為5h。

優選的是，所述的改善鋁合金輪轂內部結構的方法中，所述步驟三中，所述精煉劑與所述鋁錠的質量比為0.5:1000份。

優選的是，所述的改善鋁合金輪轂內部結構的方法中，所述步驟三中，精煉溫度為730℃，精煉時間為40min。

本發明所述的改善鋁合金輪轂內部結構的方法通過對工藝參數進行研究和設計，降低了最終鋁液內的氫含量和夾雜物的含量，從而提高鋁合金的流動性以及凝固收縮性，進而避免所製備得到的鋁合金輪轂形成針孔和渣孔，使其結構均一穩定，延長其使用壽命。

具體實施方式

下面對本發明做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據以實施。

本發明提供一種改善鋁合金輪轂內部結構的方法，包括：

步驟一、對鋁錠進行一次熔鍊形成一次鋁液，一次熔煉溫度為800-850℃，一次熔煉時間為20-30min，所述鋁錠包括以下按質量份數計的以下成分：si8-9份，mg0.2-0.4份，ti0.02-0.04份，fe0.03-0.05份，cu0.01-0.02份，zn0.01-0.02份，其餘為al；

步驟二、向一次鋁液中加入清渣劑，所述清渣劑包括氯化鈉、氯化鉀和碳酸鈉，其中，氯化鈉、氯化鉀和碳酸鈉的質量比為1:0.2-0.4:0.2-0.4，所述清渣劑與所述鋁錠的質量比為0.3-0.5:1000份，之後進行二次熔煉，二次熔煉溫度為600-650℃，二次熔煉時間為3-5h，之後靜置排渣；在向一次鋁液中加入清渣劑時，通過氮氣向所述一次鋁液中噴入清渣劑，且所述氮氣的噴射壓力為0.3-0.4mpa，並且在進行二次熔煉時，持續向所述一次鋁液中通入壓力為0.1-0.2mpa的氮氣，同時保證在所述一次鋁液的表面吹送氮氣；

步驟三、先將經排渣的二次鋁液的溫度下降至550℃，並維持經排渣的二次鋁液在550℃靜置1-1.5h，再向經排渣的二次鋁液中加入精煉劑進行精煉，所述精煉劑為氟鋁酸鈉，所述精煉劑與所述鋁錠的質量比為0.3-0.5:1000份，精煉溫度為700-730℃，精煉時間為20-40min；在向經排渣的二次鋁液中加入精煉劑時，通過壓力為0.5-0.7mpa的氮氣向經排渣的二次鋁液中噴入精煉劑，持續向經排渣的二次鋁液中通入壓力為0.3-0.4mpa的氮氣；

步驟四、利用步驟三製得的鋁液澆鑄製成鋁合金輪轂。

本發明先對鋁錠進行一次熔煉，且一次熔煉的溫度在相對於較高的溫度下進行，並持續一段時間，以促使其中的氣體排出；之後向一次鋁液中加入清渣劑，再進行二次熔煉，二次熔煉時間較長，在二次熔煉過程中，清渣劑充分作用，除去二次鋁液中所含的夾雜物。在精煉環節，精確控制精煉溫度精確時間以及精煉劑的用量，以促使精煉劑充分作用，除去夾雜物和氫。

通過氮氣向一次鋁液中噴入清渣劑，同時控制氮氣的壓力在0.3-0.4mpa，促使清渣劑均勻混入一次鋁液內，促使清渣劑充分發揮作用。並且在二次熔煉的過程中，還持續向一次鋁液中通入氮氣，且氮氣壓力比之前有所減小，以促使清渣劑與一次鋁液各部位均勻反應，同時避免氧氣與一次鋁液發生氧化作用。

在進行精煉之前，還先將經排渣的二次鋁液的溫度降低至550℃，在該溫度下靜置一段時間，之後再加入精煉劑進行精煉，該過程有助於促進精煉劑的充分反映，同時有助於控制鋁液在結晶時晶粒的細化，避免成渣。並且控制通過氮氣送入精煉劑，在加完精煉劑後，減小壓力，繼續通氮氣，以促進精煉劑的反應。

本發明提高了最終鋁液的流動性和凝固收縮性，避免在製備鋁合金輪轂時產生針孔和渣孔。

優選的是，所述的改善鋁合金輪轂內部結構的方法中，所述步驟一中，一次熔煉溫度為850℃，一次熔煉時間為30min。

優選的是，所述的改善鋁合金輪轂內部結構的方法中，所述步驟二中，氯化鈉、氯化鉀和碳酸鈉的質量比為1:0.4:0.4，所述清渣劑與所述鋁錠的質量比為0.5:1000份。

優選的是，所述的改善鋁合金輪轂內部結構的方法中，所述步驟二中，二次熔煉溫度為650℃，二次熔煉時間為5h。

優選的是，所述的改善鋁合金輪轂內部結構的方法中，所述步驟三中，所述精煉劑與所述鋁錠的質量比為0.5:1000份。

優選的是，所述的改善鋁合金輪轂內部結構的方法中，所述步驟三中，精煉溫度為730℃，精煉時間為40min。

實施例一

步驟一、對鋁錠1000kg進行一次熔鍊形成一次鋁液，一次熔煉溫度為800℃，一次熔煉時間為20min，所述鋁錠包括以下按質量份數計的以下成分：si8-9份，mg0.2-0.4份，ti0.02-0.04份，fe0.03-0.05份，cu0.01-0.02份，zn0.01-0.02份，其餘為al；

步驟二、向一次鋁液中加入清渣劑，所述清渣劑包括氯化鈉、氯化鉀和碳酸鈉，其中，氯化鈉、氯化鉀和碳酸鈉的質量比為1:0.2:0.2，所述清渣劑與所述鋁錠的質量比為0.3:1000份，之後進行二次熔煉，二次熔煉溫度為600℃，二次熔煉時間為3h，之後靜置排渣；在向一次鋁液中加入清渣劑時，通過氮氣向所述一次鋁液中噴入清渣劑，且所述氮氣的噴射壓力為0.3mpa，並且在進行二次熔煉時，持續向所述一次鋁液中通入壓力為0.1mpa的氮氣，同時保證在所述一次鋁液的表面吹送氮氣；

步驟三、先將經排渣的二次鋁液的溫度下降至550℃，並維持經排渣的二次鋁液在550℃靜置1.5h，再向經排渣的二次鋁液中加入精煉劑進行精煉，所述精煉劑為氟鋁酸鈉，所述精煉劑與所述鋁錠的質量比為0.3:1000份，精煉溫度為700℃，精煉時間為20min；在向經排渣的二次鋁液中加入精煉劑時，通過壓力為0.5mpa的氮氣向經排渣的二次鋁液中噴入精煉劑，持續向經排渣的二次鋁液中通入壓力為0.4mpa的氮氣；

步驟四、利用步驟三製得的鋁液澆鑄製成鋁合金輪轂。

實施例二

步驟一、對鋁錠1000kg進行一次熔鍊形成一次鋁液，一次熔煉溫度為850℃，一次熔煉時間為30min，所述鋁錠包括以下按質量份數計的以下成分：si8-9份，mg0.2-0.4份，ti0.02-0.04份，fe0.03-0.05份，cu0.01-0.02份，zn0.01-0.02份，其餘為al；

步驟二、向一次鋁液中加入清渣劑，所述清渣劑包括氯化鈉、氯化鉀和碳酸鈉，其中，氯化鈉、氯化鉀和碳酸鈉的質量比為1:0.4:0.4，所述清渣劑與所述鋁錠的質量比為0.5:1000份，之後進行二次熔煉，二次熔煉溫度為650℃，二次熔煉時間為5h，之後靜置排渣；在向一次鋁液中加入清渣劑時，通過氮氣向所述一次鋁液中噴入清渣劑，且所述氮氣的噴射壓力為0.3mpa，並且在進行二次熔煉時，持續向所述一次鋁液中通入壓力為0.1mpa的氮氣，同時保證在所述一次鋁液的表面吹送氮氣；

步驟三、先將經排渣的二次鋁液的溫度下降至550℃，並維持經排渣的二次鋁液在550℃靜置1.5h，再向經排渣的二次鋁液中加入精煉劑進行精煉，所述精煉劑為氟鋁酸鈉，所述精煉劑與所述鋁錠的質量比為0.5:1000份，精煉溫度為730℃，精煉時間為40min；在向經排渣的二次鋁液中加入精煉劑時，通過壓力為0.7mpa的氮氣向經排渣的二次鋁液中噴入精煉劑，持續向經排渣的二次鋁液中通入壓力為0.4mpa的氮氣；

步驟四、利用步驟三製得的鋁液澆鑄製成鋁合金輪轂。

實施例三

步驟一、對鋁錠1000kg進行一次熔鍊形成一次鋁液，一次熔煉溫度為800℃，一次熔煉時間為30min，所述鋁錠包括以下按質量份數計的以下成分：si8-9份，mg0.2-0.4份，ti0.02-0.04份，fe0.03-0.05份，cu0.01-0.02份，zn0.01-0.02份，其餘為al；

步驟二、向一次鋁液中加入清渣劑，所述清渣劑包括氯化鈉、氯化鉀和碳酸鈉，其中，氯化鈉、氯化鉀和碳酸鈉的質量比為1:0.4:0.4，所述清渣劑與所述鋁錠的質量比為0.5:1000份，之後進行二次熔煉，二次熔煉溫度為620℃，二次熔煉時間為5h，之後靜置排渣；在向一次鋁液中加入清渣劑時，通過氮氣向所述一次鋁液中噴入清渣劑，且所述氮氣的噴射壓力為0.4mpa，並且在進行二次熔煉時，持續向所述一次鋁液中通入壓力為0.2mpa的氮氣，同時保證在所述一次鋁液的表面吹送氮氣；

步驟三、先將經排渣的二次鋁液的溫度下降至550℃，並維持經排渣的二次鋁液在550℃靜置1.5h，再向經排渣的二次鋁液中加入精煉劑進行精煉，所述精煉劑為氟鋁酸鈉，所述精煉劑與所述鋁錠的質量比為0.5:1000份，精煉溫度為710℃，精煉時間為40min；在向經排渣的二次鋁液中加入精煉劑時，通過壓力為0.7mpa的氮氣向經排渣的二次鋁液中噴入精煉劑，持續向經排渣的二次鋁液中通入壓力為0.4mpa的氮氣；

步驟四、利用步驟三製得的鋁液澆鑄製成鋁合金輪轂。

實施例四

步驟一、對鋁錠1000kg進行一次熔鍊形成一次鋁液，一次熔煉溫度為820℃，一次熔煉時間為30min，所述鋁錠包括以下按質量份數計的以下成分：si8-9份，mg0.2-0.4份，ti0.02-0.04份，fe0.03-0.05份，cu0.01-0.02份，zn0.01-0.02份，其餘為al；

步驟二、向一次鋁液中加入清渣劑，所述清渣劑包括氯化鈉、氯化鉀和碳酸鈉，其中，氯化鈉、氯化鉀和碳酸鈉的質量比為1:0.2:0.2，所述清渣劑與所述鋁錠的質量比為0.3:1000份，之後進行二次熔煉，二次熔煉溫度為600℃，二次熔煉時間為3h，之後靜置排渣；在向一次鋁液中加入清渣劑時，通過氮氣向所述一次鋁液中噴入清渣劑，且所述氮氣的噴射壓力為0.4mpa，並且在進行二次熔煉時，持續向所述一次鋁液中通入壓力為0.2mpa的氮氣，同時保證在所述一次鋁液的表面吹送氮氣；

步驟三、先將經排渣的二次鋁液的溫度下降至550℃，並維持經排渣的二次鋁液在550℃靜置1.5h，再向經排渣的二次鋁液中加入精煉劑進行精煉，所述精煉劑為氟鋁酸鈉，所述精煉劑與所述鋁錠的質量比為0.3:1000份，精煉溫度為700℃，精煉時間為25min；在向經排渣的二次鋁液中加入精煉劑時，通過壓力為0.7mpa的氮氣向經排渣的二次鋁液中噴入精煉劑，持續向經排渣的二次鋁液中通入壓力為0.4mpa的氮氣；

步驟四、利用步驟三製得的鋁液澆鑄製成鋁合金輪轂。

實施例五

步驟一、對鋁錠1000kg進行一次熔鍊形成一次鋁液，一次熔煉溫度為820℃，一次熔煉時間為25min，所述鋁錠包括以下按質量份數計的以下成分：si8-9份，mg0.2-0.4份，ti0.02-0.04份，fe0.03-0.05份，cu0.01-0.02份，zn0.01-0.02份，其餘為al；

步驟二、向一次鋁液中加入清渣劑，所述清渣劑包括氯化鈉、氯化鉀和碳酸鈉，其中，氯化鈉、氯化鉀和碳酸鈉的質量比為1:0.4:0.4，所述清渣劑與所述鋁錠的質量比為0.3:1000份，之後進行二次熔煉，二次熔煉溫度為650℃，二次熔煉時間為5h，之後靜置排渣；在向一次鋁液中加入清渣劑時，通過氮氣向所述一次鋁液中噴入清渣劑，且所述氮氣的噴射壓力為0.4mpa，並且在進行二次熔煉時，持續向所述一次鋁液中通入壓力為0.2mpa的氮氣，同時保證在所述一次鋁液的表面吹送氮氣；

步驟三、先將經排渣的二次鋁液的溫度下降至550℃，並維持經排渣的二次鋁液在550℃靜置1h，再向經排渣的二次鋁液中加入精煉劑進行精煉，所述精煉劑為氟鋁酸鈉，所述精煉劑與所述鋁錠的質量比為0.5:1000份，精煉溫度為730℃，精煉時間為40min；在向經排渣的二次鋁液中加入精煉劑時，通過壓力為0.7mpa的氮氣向經排渣的二次鋁液中噴入精煉劑，持續向經排渣的二次鋁液中通入壓力為0.4mpa的氮氣；

步驟四、利用步驟三製得的鋁液澆鑄製成鋁合金輪轂。

實施例六

步驟一、對鋁錠1000kg進行一次熔鍊形成一次鋁液，一次熔煉溫度為850℃，一次熔煉時間為30min，所述鋁錠包括以下按質量份數計的以下成分：si8-9份，mg0.2-0.4份，ti0.02-0.04份，fe0.03-0.05份，cu0.01-0.02份，zn0.01-0.02份，其餘為al；

步驟二、向一次鋁液中加入清渣劑，所述清渣劑包括氯化鈉、氯化鉀和碳酸鈉，其中，氯化鈉、氯化鉀和碳酸鈉的質量比為1:0.3:0.3，所述清渣劑與所述鋁錠的質量比為0.5:1000份，之後進行二次熔煉，二次熔煉溫度為650℃，二次熔煉時間為5h，之後靜置排渣；在向一次鋁液中加入清渣劑時，通過氮氣向所述一次鋁液中噴入清渣劑，且所述氮氣的噴射壓力為0.4mpa，並且在進行二次熔煉時，持續向所述一次鋁液中通入壓力為0.2mpa的氮氣，同時保證在所述一次鋁液的表面吹送氮氣；

步驟三、先將經排渣的二次鋁液的溫度下降至550℃，並維持經排渣的二次鋁液在550℃靜置1h，再向經排渣的二次鋁液中加入精煉劑進行精煉，所述精煉劑為氟鋁酸鈉，所述精煉劑與所述鋁錠的質量比為0.4:1000份，精煉溫度為700℃，精煉時間為20min；在向經排渣的二次鋁液中加入精煉劑時，通過壓力為0.5mpa的氮氣向經排渣的二次鋁液中噴入精煉劑，持續向經排渣的二次鋁液中通入壓力為0.3mpa的氮氣；

步驟四、利用步驟三製得的鋁液澆鑄製成鋁合金輪轂。

表1給出實施例一至實施例六中夾雜物和氫含量，同時給出了最終鋁液的凝固收縮性和流動性。

表1

儘管本發明的實施方案已公開如上，但其並不僅僅限於說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用於各種適合本發明的領域，對於熟悉本領域的人員而言，可容易地實現另外的修改，因此在不背離權利要求及等同範圍所限定的一般概念下，本發明並不限於特定的細節。