CN103556014A - 一种活络模铝钛硼铝镁合金花纹块铸造材料及制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种活络模铝钛硼铝镁合金花纹块铸造材料及制作方法。其技术方案是包括以下重量份的成分制成：纯铝锭99.85%；硅0.20%、铁0.10%、铜0.01%、锰0.10%、镁3.80%、络0.01％、镍0.0050％、锌0.0047%、铍0.00018％、铋0.0032％、锂0.0108％、钠0.00063％，钛合金粉T15.2：0.0030％，铝钛硼ALTi5B1：0.0025%。有益效果是：1、模具铸造件冷却收缩轮廓曲面精确，表面精密性好，无针孔，缩松、冷隔等铸造缺陷；2、花纹棱角清晰，表面光洁度好；3、耐腐蚀，不粘粘垢，抗喷砂清洗；4、强度高，韧性好，加工不易产生塑性变形；5、耐磨损、抗模具开合冲击使用寿命长；6、铝钛硼铝镁合金为自主配料，合金元素配量精确，成品率高，降低了企业的成本支出。

Description

一种活络模铝钛硼铝镁合金花纹块铸造材料及制作方法

技术领域

本发明涉及一种子午线轮胎活络模铸造材料，特别涉及一种活络模铝钛硼铝镁合金花纹块铸造材料及制作方法。

背景技术

    子午线轮胎是衡量一个国家汽车轮胎工业技术现代化水平的标准，在当今世界已成为汽车轮胎工业发展的方向。而高端子午线轮胎活络模作为轮胎硫化的专用模具，主要为半钢铸铝铝合金花纹块，是轮胎模具花纹块应用的理想材料。我国稀土资源丰富，蕴藏量居世界首位。研究稀土在铝合金凝固过程中的行为，开展稀土在金属及合金中的应用基础研究，对于开发我国稀土资源，发展新型工程材料，具有重要意义。近几年稀土在铝合金中的应用引起了国内外的高度重视；但这些研究通常是一般铸造条件下进行的，因而无法严格控制工艺条件，这些条件的波动会掩盖稀土的作用。我公司科研人员和生产技术人员利用近代分析手段，采用自行设计制造的高温度梯度定向凝固装置和固液态力学行为测定装置及光谱仪的分析比对，对稀土金属铝钛硼（ALTI5B1）对铝合金凝固组织、枝晶间距、微观偏析、固液态强度和热裂倾向的影响，以及合金中添加稀土含量、凝固参数、枝晶间距与铝合金力学性能的关系等进行深入系统的研究，通过对稀土铝合金的界面现象、形态、稳定理论及前沿熔质再分布的研究，熔炼铝合金时加入铝钛硼会起到细化晶粒作用，会使其最终凝固组织显著细化，具有明显提高合金的力学性能。含硼添加剂可以改善铝合金的质量，降低熔点、减小膨胀，提高铝合金强度硬度，不易产生裂纹和冷隔,减少偏析,改善压延性能等优点，增强光泽，调高表面光洁度等。采用低铁纯铝，溶化加入各种所需合金成份，精炼前加入铝钛硼（ALTI5B1；TI4.5～6；B0.9～1.2)，铝合金内部硬度高，微观间隙组织细小；铝材的力学性能较高。使材料内部的组织更加致密，改善材料晶体的结构，消除间隙，从而从很大程度上提高了材料的强度和韧性。正是由于铝钛硼这种受激烈热熔的半固态稀土合金具有这种特殊的物理性能，所以它的机械加工性能优良，铝块表面加工光洁，整个曲面及平面加工精度在0.02mm～0.05mm。既改善了整套模具的精度，又保证了花块的不变形和抗摩擦和挤压，花纹块和钢衬套的吻合状态得到很大改善。在轮胎硫化中保持相对配合尺寸的稳定，模具的开合顺畅，整套花纹块模具的寿命得到提高。

 现在国内生产的轮胎模铝花纹块主要存在的问题是：铸造铝合金曲面收缩不稳定，易变型，有针空和铸造缺陷，硬度低，铝花纹块模具不抗开合撞击滑动，喷砂使用寿命短等，造成轮胎企业的成本增加。铝钛硼铝镁合金花纹块与其他常用铝相比，可体现出它独特的特点：克服了其他铝材料铸造性能差，产品质量不稳定的难题。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种活络模铝钛硼铝镁合金花纹块铸造材料及制作方法。

其技术方案是包括以下重量份的成分制成：

纯铝锭99.85%；硅0.20%、铁0.10%、铜0.01%、锰0.10%、镁3.80%、络0.01％、镍0.0050％、锌0.0047%、铍0.00018％、铋0.0032％、锂0.0108％、钠0.00063％，钛合金粉T15.2：0.0030％，铝钛硼ALTi5B1：0.0025%。

本发明提到的一种活络模铝钛硼铝镁合金花纹块铸造材料的制作方法，包括以下制备工艺：

利用燃气熔化炉，按比例将纯铝锭99.85%投入石墨坩埚升温熔化，升温950℃在熔化的纯铝中按比例投入硅0.20%、铁0.10%、铜0.01%、锰0.10%、络0.01％、镍0.0050％、铍0.00018％、铋0.0032％、锂0.0108％、钠0.00063％，降温至730℃在合金铝中投入镁3.80%、锌0.0047%、钛合金粉T15.2：0.0030%，精炼除渣前按比例投入铝钛硼0.0025%后，铝钛硼铝镁合金液通过浇包倾到入装石膏花纹块模型中自然固冷却，开模冲型去除石膏模型得到符合要求的轮胎铝合金花纹块。

本发明的有益效果是：1、模具铸造件冷却收缩轮廓曲面精确，表面精密性好，无针孔，缩松、冷隔等铸造缺陷；2、花纹棱角清晰，表面光洁度好；3、耐腐蚀，不粘粘垢，抗喷砂清洗；4、强度高，韧性好，加工不易产生塑性变形；5、耐磨损、抗模具开合冲击使用寿命长；6、铝钛硼铝镁合金为自主配料，合金元素配量精确，成品率高，降低了企业的成本支出。

具体实施方式

    结合实施例对本发明作进一步的描述：

本发明的配方与制作方法是：1、市场采购纯铝锭(Al)99.85%；硅(Si)0.20%、铁（Fe）0.10%、铜(Cu)0.01%、锰(Mn)0.10%、镁(Mg)3.80%、络（Cr）0.01％、镍(Ni)0.0050％、锌(Zn)0.0047%、铍(Be)0.00018％、铋(Bi)0.0032％、锂(Li)0.0108％、钠(Na)0.00063％、钛合金粉T15.2；0.0030％，铝钛硼ALTi5B1；0.0025%。2、利用燃气熔化炉，3、纯铝锭(Al)99.85%投入石墨坩埚升温熔化，4、升温950℃在熔化的纯铝中投入比例的硅0.20%、铁0.10%、铜0.01%、锰0.10%、络0.01％、镍0.0050％、铍0.00018％、铋0.0032％、锂0.0108％、钠0.00063％。5、降温至730℃在合金铝中投入比例的镁(Mg)3.80%、锌（Zn）0.0047%、钛合金粉(T15.2)0.0030%，6、精炼除渣前投入比例的铝钛硼（ALTi5B1）0.0025%后，铝钛硼铝镁合金液通过浇包倾到入装石膏花纹块模型中自然固冷却，8、开模冲型去除石膏模型得到符合要求的轮胎铝合金花纹块。   

通过本发明铝钛硼铝镁合金材料铸造出轮胎模花纹块在力学性能上：铝合金内部硬度高，微观间隙组织细小；铝材的力学性能较高。使材料内部的组织更加致密，改善材料晶体的结构，消除间隙，从而从很大程度上提高了材料的强度和韧性。正是由于铝钛硼这种受激烈热熔的半固态稀土合金具有这种特殊的物理性能，所以它的机械加工性能优良，铝块表面加工光洁，整个曲面及平面加工精度在0.02mm～0.05mm。既改善了整套模具的精度，又保证了花块的不变形和抗摩擦和挤压，花纹块和钢衬套的吻合状态得到很大改善。在轮胎硫化中保持相对配合尺寸的稳定，整圈模具的组合圆跳动≤0.10mm，模具型腔精度正确0.04mm，模具的开合顺畅，既能充分满足轮胎花纹的复杂性，又能缩短轮胎硫化时间，出轮容易，节约能源，降低了原材料的成本。整套花纹块模具的寿命得到提高。为高精子午线轮胎活络模花纹块铸造，提供了一种稳定可靠性高的新型铸造用轮胎模花纹块铝材料。

Claims (2)

1.一种活络模铝钛硼铝镁合金花纹块铸造材料，其特征是包括以下重量份的成分制成：

纯铝锭99.85%；硅0.20%、铁0.10%、铜0.01%、锰0.10%、镁3.80%、络0.01％、镍0.0050％、锌0.0047%、铍0.00018％、铋0.0032％、锂0.0108％、钠0.00063％，钛合金粉T15.2：0.0030％，铝钛硼ALTi5B1：0.0025%。

2.根据权利要求1所述的活络模铝钛硼铝镁合金花纹块铸造材料的制作方法，其特征是：包括以下制备工艺：

利用燃气熔化炉，按比例将纯铝锭99.85%投入石墨坩埚升温熔化，升温950℃在熔化的纯铝中按比例投入硅0.20%、铁0.10%、铜0.01%、锰0.10%、络0.01％、镍0.0050％、铍0.00018％、铋0.0032％、锂0.0108％、钠0.00063％，降温至730℃在合金铝中投入镁3.80%、锌0.0047%、钛合金粉T15.2：0.0030%，精炼除渣前按比例投入铝钛硼0.0025%后，铝钛硼铝镁合金液通过浇包倾到入装石膏花纹块模型中自然固冷却，开模冲型去除石膏模型得到符合要求的轮胎铝合金花纹块。