[發明專利]鑄態鋁合金輪轂低壓鑄造制備方法

在審

• 申請號: 201711273901.8
• 申請日: 2017-12-06
• 公開（公告）號: CN107952948A
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 邱豐;董柏欣;查敏;常芳
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B22D18/04
• 分類號: B22D18/04;C22C21/02;C22C1/03;C22C1/06
• 代理公司: 北京匯捷知識產權代理事務所(普通合伙)11531
• 代理人: 李宏偉

技術領域

本發明涉及鋁合金加工和制備領域，具體涉及鑄態鋁合金輪轂低壓鑄造制備方法。

背景技術

目前，隨著我國汽車行業的快速發展，追求更輕、更快、更環保的理念逐漸成為汽車行業的核心戰略目標。汽車自主創新迫切需要先進、輕量化、高強韌性的汽車關鍵零部件的材料和制造技術。鋁合金作為一種密度低、比強度高、耐腐蝕性較好的合金，將逐漸代替部分鋼，成為輕量化發展的重要組成部分。鋁合金結構件及其材質的生產和研發，尤其是大型復雜鋁合金結構件及其材質的研發至關重要，關系到乘用車輕量化發展進程、技術創新及輕量化的成敗，有著重要的現實意義。目前研發可應用于乘用車的鋁合金輪轂大多為低壓鑄工藝制備的，后續需要對鋁合金輪轂進行熱處理，熱處理過程較為復雜，高耗能，且高溫下熱處理鋁合金的變形嚴重，后續還需對熱處理后鋁合金件進行校正，也會進一步增加對能耗、工裝、工時、人工的要求，延長了制造周期，增加了制造成本。基于以上原因，目前的汽車制造產業急需一種新型的無需后續熱處理的高強韌鑄態鋁合金輪轂制備工藝。本發明涉及的技術方案是通過鋁合金成分設計、熔煉、精煉，隨后加入Al-5Ti-B中間合金強化鋁合金，同時嚴格控制Fe、Ti、Zn雜質元素的含量，制備一種新型不經熱處理的高強韌鑄態鋁合金輪轂。經過本專利涉及的工藝制備的鑄態鋁合金輪轂表現出優異的強度和塑性，滿足使用要求。本方案所涉及的鑄態鋁合金輪轂低壓鑄造制備方法，不經過熱處理，大量節省熱處理時和熱處理后校正所需的工裝、工時、人工，減少能源能耗，簡化鋁合金輪轂的生產工藝流程、降低制備成本，具有重要的應用價值。

發明內容

本發明所要解決的問題是提供一種新型鑄態鋁合金輪轂低壓鑄造制備方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種鑄態鋁合金輪轂低壓鑄造制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)步驟一、鋁合金配比及熔煉：

以純鋁、Al-Si₁₂中間合金、純鎂、純銅、Al-Mn₁₀中間合金、Al-Sr₁₀中間合金為原料備料。按照鋁合金的成分為：Si：9.30wt.％～10.2wt.％；Mg：1.50wt.％～2.70wt.％；Cu：0.00wt.％～1.00wt.％；Mn：0.00wt.％～0.30wt.％；Sr：0.000wt.％～0.010wt.％；Zn：≤0.15wt.％；Ti：≤0.10wt.％；Fe：≤0.15wt.％；余量為Al，配制鋁合金。將配制鋁合金的原料一起加入到干燥的熔煉爐中，加熱到溫度為1003-1023K條件下熔煉0.5h～1h，得到鋁合金熔液。

(2)步驟二、鋁合金精煉：

經熔煉的鋁液轉至保溫爐保溫，然后進行爐內精煉，在溫度為1003-1023K條件下，將旋轉吹氣探頭伸入保溫爐底部，由旋轉吹氣探頭向鋁液通入氯氣和氬氣進行精煉，吹氣處理5-10min，精煉時采用在線測氫儀測定鋁液的液態氫含量。

(3)步驟三、強化鋁合金處理：

氣體凈化熔體結束后加入Al-5Ti-B中間合金。中間合金加入量為0.1-0.4wt.％，機械攪拌2-5min；將超聲波探頭下降至液面以下100mm并保溫3-8min；隨后開啟超聲波設備，對混合合金液采用超聲處理3-10min，輔助顆粒分散均勻。超聲處理后的合金液加入0.05-0.10wt.％鋁合金精煉劑進行除氣精煉、扒渣、靜置5-10min；經過最后除渣處理的鋁液轉入鑄造機保溫爐。

(4)步驟四、低壓鑄造成型：

將金屬型模具預熱至753K-773K，并保溫0.5小時；鋁液轉入鑄造機保溫爐后，溫度控制在953-973K，保溫15min-30min。低壓鑄造開始，加壓至0.03～0.06MPa鋁液進入升液管進行升液，升液時間為5～10s；加壓至0.07～0.12MPa至鋁液充滿模具型腔，然后將壓力調整至0.06～0.08MPa進行保壓，冷卻，保壓時間為120～300s。然后開模，頂出鑄件。

優選的，步驟三中所述精煉劑成分為：35-50wt.％KCl、30-40wt.％MgCl₂、5-10wt.％AlF₃、10-15wt.％Na₃AlF6、5-10wt.％Mg₃N₂、2-5wt.％Na₂CO₃、2-5wt.％C₂Cl₆。