一種鋁合金汽車輪轂的低壓鑄造方法
2023-05-12 05:07:36
專利名稱：一種鋁合金汽車輪轂的低壓鑄造方法
技術領域：
本發明涉及鑄造領域，特別涉及低壓鑄造領域。
背景技術：
汽車車輪在行駛過程中高速迴轉，並承載著汽車重量、驅動扭矩和路面不平產生的各種複雜應力，要求車輪材料有高強度、高彈性模量和高的疲勞強度，以滿足汽車產品規定的安全性和可靠性要求。汽車車輪材料最初採用鋼板，焊接後通過成型擠壓形成汽車車輪，由於製造工藝複雜，質量重以及車輪表面質量不能滿足現代汽車發展的要求，汽車車輪材料已經由鋁合金取代了鋼板；由於重量輕、耐腐蝕、加工方法簡單、良好的常溫和低溫衝擊韌性以及優良的外觀質量等特性，鋁合金在汽車車輪上的應用不斷增加，到2005年超過 60 %的轎車使用了鋁合金車輪。鋁合金車輪的製造方法有鍛壓法和鑄造法。鋁合金車輪的鍛壓製造方法利用了大噸位熱模鍛設備，獲得的車輪內部組織緻密性高，缺陷少，力學性能好，滿足了汽車車輪的使用要求；但全套鍛壓設備投資都在一億元左右，並且製造成本高，加上鍛壓工藝複雜，在經濟上沒有規模化應用的前景。目前鋁合金車輪廣泛採用低壓鑄造法生產，合金牌號為A356. 2。A356. 2為亞共晶鋁矽合金，其含矽量為7%左右，其常規組織為不均勻的a枝晶間分布著粗大的塊狀和針狀矽，矽的形態引起應力集中現象，降低了鋁合金的抗拉強度等力學性能和延伸率等閃讓塑性，同時加大了凝固時的熱裂和縮松傾向，降低了鋁合金車輪的機械性能；為減少不規則矽形態的有害作用，在實際工作中，採用添加含鈉的鹽或含鍶中間合金等變質劑對鋁合金溶體進行處理，以改變矽在鋁合金中的分布和形態；但在低壓鑄造的生產條件下，處理好的鋁合金溶體在一定時間內必須保持穩定的變質效果才能滿足鋁合金車輪性能的均勻一致，鈉鹽和鍶合金變質存在著變質衰退現象。同時，粗大的不均勻的a枝晶會造成鋁合金車輪的熱裂傾向，增大了縮松，造成鋁合金車輪的組織緻密性下降，往往導致鋁合車輪因漏氣而報廢，粗大的不均勻的a枝晶也造成了鋁合金的力學性能的降低；因此鋁合金車輪對a枝晶的形態分布也有要求。理想的汽車車輪用鋁合金組織應由細小均勻的a枝晶和細小均勻的圓形或橢圓形矽顆粒組成。
發明內容
針對現有技術的不足，本發明的目的之一在於提供一種鋁合金汽車輪轂的低壓鑄造方法，通過設計合金成分、優化低壓鑄造工藝，使得製備的汽車輪轂具有細小均勻的a枝晶和細小均勻的蠕蟲狀或球狀矽組成的組織，提高鋁合金汽車輪轂的性能。為實現上述目的，本發明採用的技術方案如下一種鋁合金汽車輪轂的低壓鑄造方法，包括如下步驟a、配製鋁合金，其材料成分質量百分數配比為Si :6. 8% 7.2%，Mg :0. 6% 1. 0%, Ti 0. 0. 2%, Cu 0. 5%~ 0. 8%, Zn :0. 2 0. 5% ；Fe、Mn、Sn、Pb 等雜質元素總量不超過0.5%，其餘為Al ；b、將配製好的鋁合金，在熔化爐中加熱進行熔化，待合金完全熔化後，將鋁液溫度調整到760°C 770°C，採用Al-Ti-B-C細化劑進行細化處理，加入量為熔煉合金總質量的 0. 0. 2% ；將鋁液溫度調整到750°C 760°C，採用稀土變質劑進行變質處理，加入量為熔煉合金總質量的0. 3% 0. 5%;將鋁液溫度調整到710V 730°C，採用精煉劑進行精煉處理，加入量為熔煉合金總質量的0.5% 0.6%;最後撇渣，並將鋁合金液轉入低壓鑄造機保溫爐中，並將合金液溫度調到695°C 700°C待澆；C、合模，並鎖緊模具，設定低壓鑄造工藝參數，即升液壓力0. 03MPa 0. 04MPa,升液速率30mm/s 50mm/s，充型壓力0. 07MPa 0. 08MPa,充型速率50mm/s 80mm/s，保壓壓力0. 14MPa 0. 15MPa，保壓時間20s 30s，卸壓，完成升液、充型、保壓、卸壓整個澆注過程，開模，取出鑄件；d、對獲得的汽車輪轂鑄件，進行固溶處理加不完全人工時效的熱處理工藝，即將汽車輪轂鑄件放入鋁合金固溶處理設備中，加熱到535士5°C，保溫時間Mi 他，在30s內浸入水中，水溫應控制70°C以上，將經過時效處理後的汽車輪轂鑄件冷卻至室溫，並在室溫狀態下停留他，再轉入鋁合金時效處理設備中，時效溫度165士5°C，保溫時間Mi 他，取出空冷即可。本發明方法的有益效果為1.通過優化合金成分設計，為得到良好的組織和優異的性能提供了基礎。2.在所設計的合金成分的基礎上，通過添加適當含量的Al-Ti-B-C細化劑和稀土變質劑，進一步保證了獲得良好的微觀組織。3.在大量實驗的基礎上，優化了低壓鑄造工藝參數和熱處理參數，從而使得製備的汽車輪轂具有細小均勻的a枝晶和細小均勻的蠕蟲狀或球狀矽組成的組織，提高鋁合金汽車輪轂的性能。下面通過實施例，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。
具體實施例方式實施例一一種鋁合金汽車輪轂的低壓鑄造方法，包括如下步驟a、配製鋁合金，其材料成分質量百分數配比為Si :6.8%, Mg:1.0%, Ti :0. 1%, Cu :0. 8%, Zn :0. 2% ；Fe, Mn, Sn, Pb等雜質元素總量不超過0. 5%，其餘為Al ；b、將配製好的鋁合金，在熔化爐中加熱進行熔化，待合金完全熔化後，將鋁液溫度調整到760°C，採用Al-Ti-B-C細化劑進行細化處理，加入量為熔煉合金總質量的0. 2% ； 將鋁液溫度調整到750°C °C，採用稀土變質劑進行變質處理，加入量為熔煉合金總質量的 0. 5% ；將鋁液溫度調整到710°C，採用精煉劑進行精煉處理，加入量為熔煉合金總質量的 0.6% ；最後撇渣，並將鋁合金液轉入低壓鑄造機保溫爐中，並將合金液溫度調到695°C待澆；C、合模，並鎖緊模具，設定低壓鑄造工藝參數，即升液壓力0.03MPa，升液速率 50mm/s,充型壓力0. 07MPa,充型速率80mm/s，保壓壓力0. 14MPa，保壓時間30s，卸壓，完成升液、充型、保壓、卸壓整個澆注過程，開模，取出鑄件；
d、對獲得的汽車輪轂鑄件，進行固溶處理加不完全人工時效的熱處理工藝，即將汽車輪轂鑄件放入鋁合金固溶處理設備中，加熱到^(TC，保溫時間他，在30s內浸入水中， 水溫應控制70°C以上，將經過時效處理後的汽車輪轂鑄件冷卻至室溫，並在室溫狀態下停留他，再轉入鋁合金時效處理設備中，時效溫度170°C，保溫時間他，取出空冷即可。該實施例生產的大型汽車輪轂零件，其組織緻密，室溫抗拉強度達到340MPa，斷後伸長率為9%。實施例二一種鋁合金汽車輪轂的低壓鑄造方法，包括如下步驟a、配製鋁合金，其材料成分質量百分數配比為Si 7. 2%, Mg :0. 6%, Ti :0. 2%, Cu :0. 5%, Zn :0. 5% ；Fe, Mn, Sn, Pb等雜質元素總量不超過0. 5%，其餘為Al ；b、將配製好的鋁合金，在熔化爐中加熱進行熔化，待合金完全熔化後，將鋁液溫度調整到770。C，採用Al-Ti-B-C細化劑進行細化處理，加入量為熔煉合金總質量的0. 1 % ；將鋁液溫度調整到760°C，採用稀土變質劑進行變質處理，加入量為熔煉合金總質量的0. 3%； 將鋁液溫度調整到730°C，採用精煉劑進行精煉處理，加入量為熔煉合金總質量的0. 5% ；最後撇渣，並將鋁合金液轉入低壓鑄造機保溫爐中，並將合金液溫度調到700°C待澆；C、合模，並鎖緊模具，設定低壓鑄造工藝參數，即升液壓力0.04MPa，升液速率 30mm/s,充型壓力0. 08MPa,充型速率50mm/s，保壓壓力0. 15MPa，保壓時間20s，卸壓，完成升液、充型、保壓、卸壓整個澆注過程，開模，取出鑄件；d、對獲得的汽車輪轂鑄件，進行固溶處理加不完全人工時效的熱處理工藝，即將汽車輪轂鑄件放入鋁合金固溶處理設備中，加熱到535°C，保溫時間8h，在30s內浸入水中， 水溫應控制70°C以上，將經過時效處理後的汽車輪轂鑄件冷卻至室溫，並在室溫狀態下停留他，再轉入鋁合金時效處理設備中，時效溫度165°C，保溫時間他，取出空冷即可。該實施例生產的大型汽車輪轂零件，其組織緻密，室溫抗拉強度達到345MPa，斷後伸長率為9. 5%。實施例三一種鋁合金汽車輪轂的低壓鑄造方法，包括如下步驟a、配製鋁合金，其材料成分質量百分數配比為=Si :7.0%,Mg:0.8%,Ti :0. 15%, Cu :0. 6%, Zn :0. 35% ；Fe、Mn、SnJb等雜質元素總量不超過0. 5%，其餘為Al ；b、將配製好的鋁合金，在熔化爐中加熱進行熔化，待合金完全熔化後，將鋁液溫度調整到765°C，採用Al-Ti-B-C細化劑進行細化處理，加入量為熔煉合金總質量的0. 15% ； 將鋁液溫度調整到755°C，採用稀土變質劑進行變質處理，加入量為熔煉合金總質量的 0. 35% ；將鋁液溫度調整到720°C，採用精煉劑進行精煉處理，加入量為熔煉合金總質量的 0. 55% ；最後撇渣，並將鋁合金液轉入低壓鑄造機保溫爐中，並將合金液溫度調到698°C待澆；C、合模，並鎖緊模具，設定低壓鑄造工藝參數，即升液壓力0. 035MPa,升液速率 40mm/s，充型壓力0. 075MPa，充型速率65mm/s，保壓壓力0. 145MPa，保壓時間25s，卸壓，完成升液、充型、保壓、卸壓整個澆注過程，開模，取出鑄件；d、對獲得的汽車輪轂鑄件，進行固溶處理加不完全人工時效的熱處理工藝，即將汽車輪轂鑄件放入鋁合金固溶處理設備中，加熱到535°C，保溫時間幾，在30s內浸入水中，水溫應控制70°C以上，將經過時效處理後的汽車輪轂鑄件冷卻至室溫，並在室溫狀態下停留他，再轉入鋁合金時效處理設備中，時效溫度165°C，保溫時間幾，取出空冷即可。該實施例生產的大型汽車輪轂零件，其組織緻密，室溫抗拉強度達到350MPa，斷後伸長率為10%。申請人:聲明，本發明通過上述實施例來說明本發明的詳細工藝設備和工藝流程， 但本發明並不局限於上述詳細工藝設備和工藝流程，即不意味著本發明必須依賴上述詳細工藝設備和工藝流程才能實施。所屬技術領域的技術人員應該明了，對本發明的任何改進， 對本發明產品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發明的保護範圍和公開範圍之內。
權利要求
1. 一種鋁合金汽車輪轂的低壓鑄造方法，包括如下步驟a、配製鋁合金，其材料成分質量百分數配比為Si6. 8% 7. 2%,Mg :0. 6% 1. 0%, Ti :0. 0. 2%，Cu :0. 5% 0. 8%，Zn :0. 2 0. 5% ；Fe、Mn、Sn、Pb 等雜質元素總量不超過0.5%，其餘為Al ；b、將配製好的鋁合金，在熔化爐中加熱進行熔化，待合金完全熔化後，將鋁液溫度調整到760°C 770°C，採用Al-Ti-B-C細化劑進行細化處理，加入量為熔煉合金總質量的 0. 0. 2% ；將鋁液溫度調整到750°C 760°C，採用稀土變質劑進行變質處理，加入量為熔煉合金總質量的0. 3% 0. 5%;將鋁液溫度調整到710V 730°C，採用精煉劑進行精煉處理，加入量為熔煉合金總質量的0. 5% 0. 6%;最後撇渣，並將鋁合金液轉入低壓鑄造機保溫爐中，並將合金液溫度調到695°C 700°C待澆；C、合模，並鎖緊模具，設定低壓鑄造工藝參數，即升液壓力0. 03MPa 0. 04MPa,升液速率30mm/s 50mm/s，充型壓力0. 07MPa 0. 08MPa,充型速率50mm/s 80mm/s，保壓壓力 0. 14MPa 0. 15MPa，保壓時間20s 30s，卸壓，完成升液、充型、保壓、卸壓整個澆注過程， 開模，取出鑄件；d、對獲得的汽車輪轂鑄件，進行固溶處理加不完全人工時效的熱處理工藝，即將汽車輪轂鑄件放入鋁合金固溶處理設備中，加熱到535士5°C，保溫時間Mi 他，在30s內浸入水中，水溫應控制70°C以上，將經過時效處理後的汽車輪轂鑄件冷卻至室溫，並在室溫狀態下停留他，再轉入鋁合金時效處理設備中，時效溫度165 士 5°C，保溫時間Mi 他，取出空冷即可。
全文摘要
本發明公開了鋁合金汽車輪轂的低壓鑄造方法。本發明方法通過優化合金成分設計，添加適當含量的Al-Ti-B-C細化劑和稀土變質劑，優化了低壓鑄造工藝參數和熱處理參數，從而使得製備的汽車輪轂具有細小均勻的a枝晶和細小均勻的蠕蟲狀或球狀矽組成的組織，提高鋁合金汽車輪轂的性能。
文檔編號C22C21/04GK102366828SQ20111030627
公開日2012年3月7日 申請日期2011年10月10日 優先權日2011年10月10日
發明者陳偉軍 申請人:陳偉軍