專利名稱：一種鋁合金汽車輪轂的低壓鑄造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鑄造領(lǐng)域，特別涉及低壓鑄造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
汽車車輪在行駛過程中高速回轉(zhuǎn)，并承載著汽車重量、驅(qū)動扭矩和路面不平產(chǎn)生的各種復(fù)雜應(yīng)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(chǎn)品規(guī)定的安全性和可靠性要求。汽車車輪材料最初采用鋼板，焊接后通過成型擠壓形成汽車車輪，由于制造工藝復(fù)雜，質(zhì)量重以及車輪表面質(zhì)量不能滿足現(xiàn)代汽車發(fā)展的要求，汽車車輪材料已經(jīng)由鋁合金取代了鋼板；由于重量輕、耐腐蝕、加工方法簡單、良好的常溫和低溫沖擊韌性以及優(yōu)良的外觀質(zhì)量等特性，鋁合金在汽車車輪上的應(yīng)用不斷增加，到2005年超過 60 %的轎車使用了鋁合金車輪。鋁合金車輪的制造方法有鍛壓法和鑄造法。鋁合金車輪的鍛壓制造方法利用了大噸位熱模鍛設(shè)備，獲得的車輪內(nèi)部組織致密性高，缺陷少，力學(xué)性能好，滿足了汽車車輪的使用要求；但全套鍛壓設(shè)備投資都在一億元左右，并且制造成本高，加上鍛壓工藝復(fù)雜，在經(jīng)濟上沒有規(guī)?；瘧?yīng)用的前景。目前鋁合金車輪廣泛采用低壓鑄造法生產(chǎn)，合金牌號為A356. 2。A356. 2為亞共晶鋁硅合金，其含硅量為7%左右，其常規(guī)組織為不均勻的a枝晶間分布著粗大的塊狀和針狀硅，硅的形態(tài)引起應(yīng)力集中現(xiàn)象，降低了鋁合金的抗拉強度等力學(xué)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(guī)則硅形態(tài)的有害作用，在實際工作中，采用添加含鈉的鹽或含鍶中間合金等變質(zhì)劑對鋁合金溶體進行處理，以改變硅在鋁合金中的分布和形態(tài)；但在低壓鑄造的生產(chǎn)條件下，處理好的鋁合金溶體在一定時間內(nèi)必須保持穩(wěn)定的變質(zhì)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(zhì)存在著變質(zhì)衰退現(xiàn)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致密性下降，往往導(dǎo)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(xué)性能的降低；因此鋁合金車輪對a枝晶的形態(tài)分布也有要求。理想的汽車車輪用鋁合金組織應(yīng)由細小均勻的a枝晶和細小均勻的圓形或橢圓形硅顆粒組成。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種鋁合金汽車輪轂的低壓鑄造方法，通過設(shè)計合金成分、優(yōu)化低壓鑄造工藝，使得制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硅組成的組織，提高鋁合金汽車輪轂的性能。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)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、配制鋁合金，其材料成分質(zhì)量百分數(shù)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(zhì)元素總量不超過0.5%，其余為Al ；b、將配制好的鋁合金，在熔化爐中加熱進行熔化，待合金完全熔化后，將鋁液溫度調(diào)整到760°C 770°C，采用Al-Ti-B-C細化劑進行細化處理，加入量為熔煉合金總質(zhì)量的 0. 0. 2% ；將鋁液溫度調(diào)整到750°C 760°C，采用稀土變質(zhì)劑進行變質(zhì)處理，加入量為熔煉合金總質(zhì)量的0. 3% 0. 5%;將鋁液溫度調(diào)整到710V 730°C，采用精煉劑進行精煉處理，加入量為熔煉合金總質(zhì)量的0.5% 0.6%;最后撇渣，并將鋁合金液轉(zhuǎn)入低壓鑄造機保溫爐中，并將合金液溫度調(diào)到695°C 700°C待澆；C、合模，并鎖緊模具，設(shè)定低壓鑄造工藝參數(shù)，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(shè)備中，加熱到535士5°C，保溫時間Mi 他，在30s內(nèi)浸入水中，水溫應(yīng)控制70°C以上，將經(jīng)過時效處理后的汽車輪轂鑄件冷卻至室溫，并在室溫狀態(tài)下停留他，再轉(zhuǎn)入鋁合金時效處理設(shè)備中，時效溫度165士5°C，保溫時間Mi 他，取出空冷即可。本發(fā)明方法的有益效果為1.通過優(yōu)化合金成分設(shè)計，為得到良好的組織和優(yōu)異的性能提供了基礎(chǔ)。2.在所設(shè)計的合金成分的基礎(chǔ)上，通過添加適當含量的Al-Ti-B-C細化劑和稀土變質(zhì)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(chǔ)上，優(yōu)化了低壓鑄造工藝參數(shù)和熱處理參數(shù)，從而使得制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硅組成的組織，提高鋁合金汽車輪轂的性能。下面通過實施例，對本發(fā)明的技術(shù)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、配制鋁合金，其材料成分質(zhì)量百分數(shù)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(zhì)元素總量不超過0. 5%，其余為Al ；b、將配制好的鋁合金，在熔化爐中加熱進行熔化，待合金完全熔化后，將鋁液溫度調(diào)整到760°C，采用Al-Ti-B-C細化劑進行細化處理，加入量為熔煉合金總質(zhì)量的0. 2% ； 將鋁液溫度調(diào)整到750°C °C，采用稀土變質(zhì)劑進行變質(zhì)處理，加入量為熔煉合金總質(zhì)量的 0. 5% ；將鋁液溫度調(diào)整到710°C，采用精煉劑進行精煉處理，加入量為熔煉合金總質(zhì)量的 0.6% ；最后撇渣，并將鋁合金液轉(zhuǎn)入低壓鑄造機保溫爐中，并將合金液溫度調(diào)到695°C待澆；C、合模，并鎖緊模具，設(shè)定低壓鑄造工藝參數(shù)，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(shè)備中，加熱到^(TC，保溫時間他，在30s內(nèi)浸入水中， 水溫應(yīng)控制70°C以上，將經(jīng)過時效處理后的汽車輪轂鑄件冷卻至室溫，并在室溫狀態(tài)下停留他，再轉(zhuǎn)入鋁合金時效處理設(shè)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(chǎn)的大型汽車輪轂零件，其組織致密，室溫抗拉強度達到340MPa，斷后伸長率為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、配制鋁合金，其材料成分質(zhì)量百分數(shù)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(zhì)元素總量不超過0. 5%，其余為Al ；b、將配制好的鋁合金，在熔化爐中加熱進行熔化，待合金完全熔化后，將鋁液溫度調(diào)整到770。C，采用Al-Ti-B-C細化劑進行細化處理，加入量為熔煉合金總質(zhì)量的0. 1 % ；將鋁液溫度調(diào)整到760°C，采用稀土變質(zhì)劑進行變質(zhì)處理，加入量為熔煉合金總質(zhì)量的0. 3%； 將鋁液溫度調(diào)整到730°C，采用精煉劑進行精煉處理，加入量為熔煉合金總質(zhì)量的0. 5% ；最后撇渣，并將鋁合金液轉(zhuǎn)入低壓鑄造機保溫爐中，并將合金液溫度調(diào)到700°C待澆；C、合模，并鎖緊模具，設(shè)定低壓鑄造工藝參數(shù)，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(shè)備中，加熱到535°C，保溫時間8h，在30s內(nèi)浸入水中， 水溫應(yīng)控制70°C以上，將經(jīng)過時效處理后的汽車輪轂鑄件冷卻至室溫，并在室溫狀態(tài)下停留他，再轉(zhuǎn)入鋁合金時效處理設(shè)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(chǎn)的大型汽車輪轂零件，其組織致密，室溫抗拉強度達到345MPa，斷后伸長率為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、配制鋁合金，其材料成分質(zhì)量百分數(shù)配比為=Si :7.0%,Mg:0.8%,Ti :0. 15%, Cu :0. 6%, Zn :0. 35% ；Fe、Mn、SnJb等雜質(zhì)元素總量不超過0. 5%，其余為Al ；b、將配制好的鋁合金，在熔化爐中加熱進行熔化，待合金完全熔化后，將鋁液溫度調(diào)整到765°C，采用Al-Ti-B-C細化劑進行細化處理，加入量為熔煉合金總質(zhì)量的0. 15% ； 將鋁液溫度調(diào)整到755°C，采用稀土變質(zhì)劑進行變質(zhì)處理，加入量為熔煉合金總質(zhì)量的 0. 35% ；將鋁液溫度調(diào)整到720°C，采用精煉劑進行精煉處理，加入量為熔煉合金總質(zhì)量的 0. 55% ；最后撇渣，并將鋁合金液轉(zhuǎn)入低壓鑄造機保溫爐中，并將合金液溫度調(diào)到698°C待澆；C、合模，并鎖緊模具，設(shè)定低壓鑄造工藝參數(shù)，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(shè)備中，加熱到535°C，保溫時間幾，在30s內(nèi)浸入水中，水溫應(yīng)控制70°C以上，將經(jīng)過時效處理后的汽車輪轂鑄件冷卻至室溫，并在室溫狀態(tài)下停留他，再轉(zhuǎn)入鋁合金時效處理設(shè)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(chǎn)的大型汽車輪轂零件，其組織致密，室溫抗拉強度達到350MPa，斷后伸長率為10%。申請人:聲明，本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(fā)明的詳細工藝設(shè)備和工藝流程， 但本發(fā)明并不局限于上述詳細工藝設(shè)備和工藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細工藝設(shè)備和工藝流程才能實施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對本發(fā)明的任何改進， 對本發(fā)明產(chǎn)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(fā)明的保護范圍和公開范圍之內(nèi)。
權(quán)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、配制鋁合金，其材料成分質(zhì)量百分數(shù)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(zhì)元素總量不超過0.5%，其余為Al ；b、將配制好的鋁合金，在熔化爐中加熱進行熔化，待合金完全熔化后，將鋁液溫度調(diào)整到760°C 770°C，采用Al-Ti-B-C細化劑進行細化處理，加入量為熔煉合金總質(zhì)量的 0. 0. 2% ；將鋁液溫度調(diào)整到750°C 760°C，采用稀土變質(zhì)劑進行變質(zhì)處理，加入量為熔煉合金總質(zhì)量的0. 3% 0. 5%;將鋁液溫度調(diào)整到710V 730°C，采用精煉劑進行精煉處理，加入量為熔煉合金總質(zhì)量的0. 5% 0. 6%;最后撇渣，并將鋁合金液轉(zhuǎn)入低壓鑄造機保溫爐中，并將合金液溫度調(diào)到695°C 700°C待澆；C、合模，并鎖緊模具，設(shè)定低壓鑄造工藝參數(shù)，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(shè)備中，加熱到535士5°C，保溫時間Mi 他，在30s內(nèi)浸入水中，水溫應(yīng)控制70°C以上，將經(jīng)過時效處理后的汽車輪轂鑄件冷卻至室溫，并在室溫狀態(tài)下停留他，再轉(zhuǎn)入鋁合金時效處理設(shè)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(fā)明公開了鋁合金汽車輪轂的低壓鑄造方法。本發(fā)明方法通過優(yōu)化合金成分設(shè)計，添加適當含量的Al-Ti-B-C細化劑和稀土變質(zhì)劑，優(yōu)化了低壓鑄造工藝參數(shù)和熱處理參數(shù)，從而使得制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硅組成的組織，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(yōu)先權(quán)日2011年10月10日
發(fā)明者陳偉軍 申請人:陳偉軍