[發(fā)明專利]鋁合金輪轂的低壓鑄造工藝

有效

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• 申請日: 2016-08-26
• 公開（公告）號: CN106086546B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發(fā)明（設計）人: 李政霖
• 申請（專利權）人: 山東金馬汽車裝備科技有限公司
• 主分類號: C22C21/02
• 分類號: C22C21/02;B22D18/04;B22D27/04
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技術領域

本發(fā)明涉及汽車零部件加工領域，具體地，涉及鋁合金輪轂的低壓鑄造工藝。

背景技術

隨著社會的發(fā)展，汽車已成為人們出行不可或缺的交通工具，汽車輪轂作為汽車中重要的配件，其質量不僅僅影響汽車的美觀，而且會影響汽車的安全。鋁合金輪轂由于具有重量輕、強度大、制動平衡性能好、精度高、導熱性好、汽車油耗低等許多優(yōu)點，已經被廣泛應用于汽車輪轂制造領域。

盡管鋁合金輪轂的性能要比鋼質輪轂好很多，但是鋁合金成分以及鑄造工藝的差異也使得鋁合金輪轂的性能差距頗大。目前，市場上主要的鋁合金輪轂產品中普遍存在鎂、鐵、鋅含量多，熔煉中容易出現(xiàn)燒損，且材料質地脆、易斷裂；而硅含量多，熔點低，抗拉強度達不到要求。為了滿足人們對汽車輪轂性能越來越高的要求，如何提高鋁合金輪轂的強度、硬度和塑性等也成為了鋁合金輪轂開發(fā)的新的挑戰(zhàn)。

目前鋁合金鑄件產品生產多采用低壓鑄造工藝，低壓鑄造具有模具成本低、壽命長等優(yōu)點，一般工藝流程為：首先在保溫桶上將鋁棒融化成鋁液；接著通入干燥的壓縮氣體，使融化的鋁液在低壓下進入模具型腔內，并充滿型腔；最后等鋁液凝固成型后將鑄件頂出。但低壓鑄造生產的鑄件硬度低、致密性差、抗拉強度小和延伸率低也是低壓鑄造的明顯缺點。

CN105364424A公開了一種鋁合金輪轂的加工方法，該方法通過改變鋁合金成分減少鎂、鐵、硅的含量并增加銅的含量，盡管該方法對抗拉強度有一定的加強，但是會降低鋁合金輪轂的硬度，以及增加鑄造過程中鑄件熱裂的幾率。

因此，本領域仍需一種能夠提高鋁合金輪轂硬度、抗拉強度和延伸率的鋁合金輪轂的鑄造工藝。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的鋁合金輪轂制造工藝中的缺陷，提供一種鋁合金輪轂的低壓鑄造工藝，該鑄造工藝能夠有效提高鋁合金輪轂的硬度、抗拉強度和延伸率等性能。

本發(fā)明的發(fā)明人通過研究發(fā)現(xiàn)，通過提高鋁合金中鎂的含量可以有效提高鋁合金輪轂的力學性能，并且通過“保溫-差異化冷卻”的低壓鑄造工藝克服鋁合金鎂含量過高出現(xiàn)的充型不完整、縮孔、熱裂與縮烈缺陷，使得組織致密，從而顯著提高鋁合金鑄件的力學性能。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種鋁合金輪轂的低壓鑄造工藝，其中，低壓鑄造工藝包括以下步驟：

1)將鋁合金材料進行熔煉得到鋁液，鋁液主要成份的重量百分比為Si 6.8～7.2、Mg 4.5～5、Ti 0.1～0.15、Fe 0.05～0.1以及余量的Al，所述熔煉的溫度為800～950℃；

2)將模具預熱至500℃，并保溫0.5小時；

3)將步驟1)的鋁液在720～730℃開始出爐，并經高純度氮氣除氣15分鐘，之后轉入低壓鑄造機保溫爐670～695℃保溫1小時；加壓至0.04～0.06Mpa鋁液進入升液管進行升液，升液時間為5～10s；加壓至0.08～0.1Mpa至鋁液充滿模具型腔，然后將壓力調整至0.06～0.07Mpa進行保壓，保壓時間為200～300s。

在本發(fā)明中，優(yōu)選情況下，在步驟1)中，所述熔煉的溫度為850～900℃。要得到Mg含量較高的鋁合金，可以采用本領域的常規(guī)方法，例如使用商購的鋁合金加入鎂粉進行熔煉即可。

在本發(fā)明中，優(yōu)選地，在步驟3)中，轉入低壓鑄造機保溫爐680℃保溫1小時。保溫使得鋁合金鋁液更加均勻，保障了鑄件性能均衡。

優(yōu)選地，在步驟3)中，加壓至0.04Mpa鋁液進入升液管進行升液；加壓至0.09Mpa至鋁液充滿模具型腔；壓力調整至0.07Mpa進行保壓。

為了使得鋁合金的共晶化程度更好，以提高鋁合金輪轂的力學性質，優(yōu)選情況下，低壓鑄造工藝還包括步驟4)：待鋁液充滿模具型腔，模具的下模以1.5～2℃/s的速度進行冷卻至400℃，然后再以0.4～0.7℃/s的速度冷卻至280℃，再空冷至室溫；模具的邊模以0.8～1.2℃/s的速度冷卻至410℃，然后以0.5～0.7℃/s的速度冷卻至300℃，再空冷至室溫；模具的上模以0.6～0.8℃/s的速度冷卻至420℃，然后以0.3～0.5℃/s的速度冷卻至300℃，再空冷至室溫。在步驟4)中所提到的溫度點都是指模具的表面溫度，該溫度能夠間接反映鑄件的問題。采用上述冷卻方法不同部位進行不同冷卻使得整個鑄件整體達到均一的效果。上述冷卻方法與上述保壓過程相互配合，使得鑄件硬度、抗拉強度和延伸率有效提高的同時，組織致密，并且不會出現(xiàn)充型不完整、縮孔、熱裂與縮烈等缺陷。在本發(fā)明中模具“上模”、“邊?！?、“下?！睘楸绢I域低壓鑄造中常用的描述，以鋁液從升液管進入模具的方向為“上”。