[發(fā)明專利]低壓鑄造汽車車輪用鋁合金組織的復(fù)合細(xì)化

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710020056.3
• 申請日: 2007-02-09
• 公開（公告）號: CN101240381A
• 公開（公告）日: 2008-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 管建國;于赟;李萍;胡因行;孔祥建
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇凱特汽車部件有限公司
• 主分類號: C22C1/03
• 分類號: C22C1/03;C22C21/00
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種低壓鑄造汽車車輪的鋁合金熔體處理，應(yīng)用于生產(chǎn)高性能鋁合金汽車車輪。

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(jì)上沒有規(guī)模化應(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(jìn)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(xì)小均勻的a枝晶和細(xì)小均勻的圓形或橢圓形硅顆粒組成。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對汽車車輪對A356.2合金組織的要求和低壓鑄造的工藝特性，設(shè)計一種添加多種合金元素的工藝方法，對A356.2合金進(jìn)行組織復(fù)合細(xì)化處理，獲得由細(xì)小均勻的a枝晶和細(xì)小均勻的蠕蟲狀或球狀硅組成的組織，減少生產(chǎn)過程的廢品率，生產(chǎn)出高質(zhì)量的鋁合金車輪。

為實現(xiàn)這樣的目的，采用從熔化爐熔化后倒入有攪拌裝置的中轉(zhuǎn)包，在對鋁合金溶體進(jìn)行精煉除氣除渣，并加入鎂等合金元素調(diào)整成份之后，在鋁液表面覆蓋保護(hù)性熔鹽的條件下，添加細(xì)化a枝晶和變質(zhì)硅的各種合金；經(jīng)過攪拌均勻化，獲得合格的鋁合金溶體；鋁合金液體倒入低壓鑄造爐的保溫爐，在低壓鑄造機上制造鋁合金汽車車輪。本發(fā)明的內(nèi)容在于選擇復(fù)合細(xì)化的合金元素和獲得細(xì)化組織效果的工藝技術(shù)方案。

本發(fā)明的具體的技術(shù)工藝路線：

選擇細(xì)化a枝晶的合金化元素及其載體：通過添加異質(zhì)核心增加鋁合金凝固時結(jié)晶核心，經(jīng)工藝試驗選擇Al₃Zr和ZrB最終形成這二種成份作為異質(zhì)核心，這兩種金屬化合物熔點高，顆粒細(xì)小且高度彌散分布在鋁液中；鋁合金凝固時，作為形核核心細(xì)化a枝晶，并且具有長效作用，促使鋁合金鑄件組織的a枝晶均勻細(xì)小。分別選擇B₂O₃和含Zr5％的鋁鋯中間合金作為加入載體，首先按比例稱量一定重量的B₂O₃，在烘箱內(nèi)250℃烘干，通過高壓氮氣吹入中轉(zhuǎn)包的液體鋁合金中，攪拌5分鐘，使得B₂O₃粉狀和Al充分反應(yīng)，生成B原子分散在鋁液體內(nèi)；之后加入塊狀的鋁鋯中間合金并攪拌10分鐘，中間合金熔化后釋放出Zr原子，分別于鋁和鋁中的B反應(yīng)生成彌散分布的微小Al₃Zr和ZrB質(zhì)點。