CN108277395A - 一种高强度的汽车轮毂及其制备方法 - Google Patents

一种高强度的汽车轮毂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高强度的汽车轮毂及其制备方法，该汽车轮毂采用合金制成，该合金按质量百分比含量，包括以下组分：硅3‑12%、碳0.1‑5％、铜0.01‑3%、锰1‑10%、钙≤1.2％、铬0.1‑8%、铁≤3.5％、氧化锌5‑18%、磷0.001‑0.5％、镍0.01‑1％、钼0.001‑0.3％、钨0.005‑0.8％、铅0.0001‑0.5％、锶0.001‑0.3％、硼酸镁1‑15%、钛酸钾0.2‑10%，余量为铝。熔炼取各组分，按所述重量百分比置入到熔炼炉内进行熔炼、除渣，再经精炼、静置、浇注、加压、冷却、脱模制得汽车轮毂。本发明组分科学合理，配方简单，制备工艺容易实施，制得的轮毂强度高、耐腐蚀、耐冲击、耐磨、耐热性好，使用寿命长，铸造性能好。本发明制备工艺简单易操作，能耗低，生产效率高，适合大规模化生产。

Description

一种高强度的汽车轮毂及其制备方法
技术领域
本发明涉及汽车配件技术领域，具体是一种高强度的汽车轮毂及其制备方法。
背景技术
轮毂是汽车的一个重要部件，它的质量好坏直接影响到汽车性能的发挥及美观程度。由于铝合金重量轻、强度高、韧性好，国内外的许多汽车轮毂采用铝合金材料制成。汽车轮毂的生产工艺，对其轮毂材料的性能要求非常严格，生产出的轮毂，不仅要求具有较高的强度、抗腐蚀性，优良的冲击韧性、耐疲劳强度和良好的耐磨性能，而且还须具有较好光洁度，以增强汽车轮毂的美观效果。铝合金轮毂具有重量轻、节能降耗、价格低、表面质量高、散热性好、易于成型、减振性能好等优点，在汽车领域有着广泛的应用。但随着汽车工业的快速发展，对铝合金轮毂的性能要求也随之不断提高，现有的铝合金轮毂还存在一些问题，如强度不够、重量较重，加工性能差，散热性差，变质处理效果有限，铸件质量不稳定等问题，因此，需要进一步提高轮毂用铝合金的综合性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种强度高、耐腐蚀、耐冲击、耐磨、耐热性好、使用寿命长的汽车轮毂及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高强度的汽车轮毂，采用合金制成，该合金按质量百分比含量，包括以下组分：硅3-12%、碳0.1-5％、铜0.01-3%、锰1-10%、钙≤1.2％、铬0.1-8%、铁≤3.5％、氧化锌5-18%、磷0.001-0.5％、镍0.01-1％、钼0.001-0.3％、钨0.005-0.8％、铅0.0001-0.5％、锶0.001-0.3％、硼酸镁1-15%、钛酸钾0.2-10%，余量为铝。
作为本发明进一步的方案：所述合金按质量百分比含量，包括以下组分：硅3.5-11%、碳0.15-4％、铜0.01-2%、锰1.5-8%、钙≤1％、铬0.2-6%、铁≤3％、氧化锌6-15%、磷0.001-0.4％、镍0.02-0.6％、钼0.002-0.25％、钨0.006-0.6％、铅0.0001-0.4％、锶0.001-0.2％、硼酸镁1.5-12%、钛酸钾0.5-8%，余量为铝。
作为本发明进一步的方案：所述合金按质量百分比含量，包括以下组分：硅4-10%、碳0.2-3％、铜0.01-1.5%、锰2-6%、钙≤0.8％、铬0.3-4%、铁≤2％、氧化锌8-13%、磷0.002-0.3％、镍0.04-0.4％、钼0.003-0.2％、钨0.02-0.4％、铅0.0002-0.3％、锶0.002-0.15％、硼酸镁2-10%、钛酸钾0.8-6%，余量为铝。
一种高强度的汽车轮毂的制备方法，包括以下步骤：
（1）熔炼取硅、碳、铜、锰、钙、铬、铁、氧化锌、磷、镍、钼、钨、铅、锶、硼酸镁、钛酸钾、铝，按所述重量百分比置入到熔炼炉内进行熔炼，当温度达到780-1000℃时，使用搅拌装置将熔液搅拌均匀，在该温度下搅拌10-80min，使用冶金除渣装置进行除渣，即制成铝合金熔液；
（2）精炼、静置：将熔炼炉中的铝合金熔液导入静置炉内，使用氩气或氮气将精炼剂喷入铝合金熔液中进行精炼，精炼剂的加入量是铝合金熔液重量的0.8-1.6‰；精炼过程完成后，使用冶金除渣装置对铝合金熔液进行除渣；然后将精炼后的铝合金熔液在静置炉内静置20-80min，并将静置炉内的温度保持在700-760℃之间；
（3）铸造模具加热至800℃-900℃，让铸造模具处于恒温状态将熔融的铝合金熔液以0.52-0.75m/s的浇注速度浇注于铸造模具中；再经加压、冷却、脱模制得汽车轮毂。
作为本发明进一步的方案：步骤（3）中，加压压力为0.01-0.3MPa，加压保持时间为1-5h。
作为本发明进一步的方案：步骤（3）中，冷却采用阶梯式冷却，第一阶段为将铸造模具冷却至200-350℃后，恒温3-8h，第二阶段为将铸造模具自然冷却至室温。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明组分科学合理，配方简单，制备工艺容易实施，制得的轮毂强度高、耐腐蚀、耐冲击、耐磨、耐热性好，使用寿命长。本发明铸造性能好，经铸造后，表面光滑，外观美，质地轻，强度高，安全系数高。本发明制备工艺简单易操作，能耗低，生产效率高，适合大规模化生产。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例中，一种高强度的汽车轮毂，采用合金制成，该合金按质量百分比含量，包括以下组分：硅3%、碳0.1％、铜0.01%、锰1%、钙1.2％、铬0.1%、铁3.5％、氧化锌5%、磷0.001％、镍0.01％、钼0.001％、钨0.005％、铅0.0001％、锶0.001％、硼酸镁1%、钛酸钾0.2%，余量为铝。
一种高强度的汽车轮毂的制备方法，包括以下步骤：
（1）熔炼取硅、碳、铜、锰、钙、铬、铁、氧化锌、磷、镍、钼、钨、铅、锶、硼酸镁、钛酸钾、铝，按所述重量百分比置入到熔炼炉内进行熔炼，当温度达到780℃时，使用搅拌装置将熔液搅拌均匀，在该温度下搅拌10min，使用冶金除渣装置进行除渣，即制成铝合金熔液。
（2）精炼、静置：将熔炼炉中的铝合金熔液导入静置炉内，使用氩气或氮气将精炼剂喷入铝合金熔液中进行精炼，精炼剂的加入量是铝合金熔液重量的0.8‰；精炼过程完成后，使用冶金除渣装置对铝合金熔液进行除渣；然后将精炼后的铝合金熔液在静置炉内静置20min，并将静置炉内的温度保持在700℃。
（3）铸造模具加热至800℃，让铸造模具处于恒温状态将熔融的铝合金熔液以0.52m/s的浇注速度浇注于铸造模具中；再经加压、冷却、脱模制得高强度的汽车轮毂。其中加压压力为0.01MPa，加压保持时间为1h。冷却采用阶梯式冷却，第一阶段为将铸造模具冷却至200℃后，恒温3h，第二阶段为将铸造模具自然冷却至室温。
实施例2
本发明实施例中，一种高强度的汽车轮毂，采用合金制成，该合金按质量百分比含量，包括以下组分：硅12%、碳5％、铜3%、锰10%、钙1.2％、铬8%、铁3.5％、氧化锌18%、磷0.5％、镍1％、钼0.3％、钨0.8％、铅0.5％、锶0.3％、硼酸镁15%、钛酸钾10%，余量为铝。
一种高强度的汽车轮毂的制备方法，包括以下步骤：
（1）熔炼取硅、碳、铜、锰、钙、铬、铁、氧化锌、磷、镍、钼、钨、铅、锶、硼酸镁、钛酸钾、铝，按所述重量百分比置入到熔炼炉内进行熔炼，当温度达到1000℃时，使用搅拌装置将熔液搅拌均匀，在该温度下搅拌80min，使用冶金除渣装置进行除渣，即制成铝合金熔液。
（2）精炼、静置：将熔炼炉中的铝合金熔液导入静置炉内，使用氩气或氮气将精炼剂喷入铝合金熔液中进行精炼，精炼剂的加入量是铝合金熔液重量的1.6‰；精炼过程完成后，使用冶金除渣装置对铝合金熔液进行除渣；然后将精炼后的铝合金熔液在静置炉内静置80min，并将静置炉内的温度保持在760℃之间。
（3）铸造模具加热至900℃，让铸造模具处于恒温状态将熔融的铝合金熔液以0.75m/s的浇注速度浇注于铸造模具中；再经加压、冷却、脱模制得汽车轮毂。其中加压压力为0.3MPa，加压保持时间为5h。冷却采用阶梯式冷却，第一阶段为将铸造模具冷却至350℃后，恒温8h，第二阶段为将铸造模具自然冷却至室温。
实施例3
本发明实施例中，一种高强度的汽车轮毂，采用合金制成，该合金按质量百分比含量，包括以下组分：硅3.5%、碳0.15％、铜0.01%、锰1.5%、钙1％、铬0.2%、铁3％、氧化锌6%、磷0.001％、镍0.02％、钼0.002％、钨0.006％、铅0.0001％、锶0.001％、硼酸镁1.5%、钛酸钾0.5%，余量为铝。
一种高强度的汽车轮毂的制备方法，包括以下步骤：
（1）熔炼取硅、碳、铜、锰、钙、铬、铁、氧化锌、磷、镍、钼、钨、铅、锶、硼酸镁、钛酸钾、铝，按所述重量百分比置入到熔炼炉内进行熔炼，当温度达到800℃时，使用搅拌装置将熔液搅拌均匀，在该温度下搅拌20min，使用冶金除渣装置进行除渣，即制成铝合金熔液。
（2）精炼、静置：将熔炼炉中的铝合金熔液导入静置炉内，使用氩气或氮气将精炼剂喷入铝合金熔液中进行精炼，精炼剂的加入量是铝合金熔液重量的1‰；精炼过程完成后，使用冶金除渣装置对铝合金熔液进行除渣；然后将精炼后的铝合金熔液在静置炉内静置30min，并将静置炉内的温度保持在710℃之间。
（3）铸造模具加热至820℃，让铸造模具处于恒温状态将熔融的铝合金熔液以0.55m/s的浇注速度浇注于铸造模具中；再经加压、冷却、脱模制得高强度的汽车轮毂。其中加压压力为0.03MPa，加压保持时间为2h。冷却采用阶梯式冷却，第一阶段为将铸造模具冷却至250℃后，恒温4h，第二阶段为将铸造模具自然冷却至室温。
实施例4
本发明实施例中，一种高强度的汽车轮毂，采用合金制成，该合金按质量百分比含量，包括以下组分：硅11%、碳4％、铜2%、锰8%、钙1％、铬6%、铁3％、氧化锌15%、磷0.4％、镍0.6％、钼0.25％、钨0.6％、铅0.4％、锶0.2％、硼酸镁12%、钛酸钾8%，余量为铝。
一种高强度的汽车轮毂的制备方法，包括以下步骤：
（1）熔炼取硅、碳、铜、锰、钙、铬、铁、氧化锌、磷、镍、钼、钨、铅、锶、硼酸镁、钛酸钾、铝，按所述重量百分比置入到熔炼炉内进行熔炼，当温度达到950℃时，使用搅拌装置将熔液搅拌均匀，在该温度下搅拌70min，使用冶金除渣装置进行除渣，即制成铝合金熔液。
（2）精炼、静置：将熔炼炉中的铝合金熔液导入静置炉内，使用氩气或氮气将精炼剂喷入铝合金熔液中进行精炼，精炼剂的加入量是铝合金熔液重量的1.2‰；精炼过程完成后，使用冶金除渣装置对铝合金熔液进行除渣；然后将精炼后的铝合金熔液在静置炉内静置70min，并将静置炉内的温度保持在750℃之间。
（3）铸造模具加热至880℃，让铸造模具处于恒温状态将熔融的铝合金熔液以0.72m/s的浇注速度浇注于铸造模具中；再经加压、冷却、脱模制得高强度的汽车轮毂。其中加压压力为0.2MPa，加压保持时间为4h。冷却采用阶梯式冷却，第一阶段为将铸造模具冷却至320℃后，恒温7h，第二阶段为将铸造模具自然冷却至室温。
实施例5
本发明实施例中，一种高强度的汽车轮毂，采用合金制成，该合金按质量百分比含量，包括以下组分：硅4%、碳0.2％、铜0.01%、锰2%、钙0.8％、铬0.3%、铁2％、氧化锌8%、磷0.002％、镍0.04％、钼0.003％、钨0.02％、铅0.0002％、锶0.002％、硼酸镁2%、钛酸钾0.8%，余量为铝。
一种高强度的汽车轮毂的制备方法，包括以下步骤：
（1）熔炼取硅、碳、铜、锰、钙、铬、铁、氧化锌、磷、镍、钼、钨、铅、锶、硼酸镁、钛酸钾、铝，按所述重量百分比置入到熔炼炉内进行熔炼，当温度达到850℃时，使用搅拌装置将熔液搅拌均匀，在该温度下搅拌40min，使用冶金除渣装置进行除渣，即制成铝合金熔液。
（2）精炼、静置：将熔炼炉中的铝合金熔液导入静置炉内，使用氩气或氮气将精炼剂喷入铝合金熔液中进行精炼，精炼剂的加入量是铝合金熔液重量的1.1‰；精炼过程完成后，使用冶金除渣装置对铝合金熔液进行除渣；然后将精炼后的铝合金熔液在静置炉内静置40min，并将静置炉内的温度保持在720℃之间。
（3）铸造模具加热至840℃，让铸造模具处于恒温状态将熔融的铝合金熔液以0.6m/s的浇注速度浇注于铸造模具中；再经加压、冷却、脱模制得高强度的汽车轮毂。其中加压压力为0.05MPa，加压保持时间为3h。冷却采用阶梯式冷却，第一阶段为将铸造模具冷却至220℃后，恒温6h，第二阶段为将铸造模具自然冷却至室温。
实施例6
本发明实施例中，一种高强度的汽车轮毂，采用合金制成，该合金按质量百分比含量，包括以下组分：硅10%、碳3％、铜1.5%、锰6%、钙0.8％、铬4%、铁2％、氧化锌13%、磷0.3％、镍0.4％、钼0.2％、钨0.4％、铅0.3％、锶0.15％、硼酸镁10%、钛酸钾6%，余量为铝。
一种高强度的汽车轮毂的制备方法，包括以下步骤：
（1）熔炼取硅、碳、铜、锰、钙、铬、铁、氧化锌、磷、镍、钼、钨、铅、锶、硼酸镁、钛酸钾、铝，按所述重量百分比置入到熔炼炉内进行熔炼，当温度达到900℃时，使用搅拌装置将熔液搅拌均匀，在该温度下搅拌50min，使用冶金除渣装置进行除渣，即制成铝合金熔液。
（2）精炼、静置：将熔炼炉中的铝合金熔液导入静置炉内，使用氩气或氮气将精炼剂喷入铝合金熔液中进行精炼，精炼剂的加入量是铝合金熔液重量的1.2‰；精炼过程完成后，使用冶金除渣装置对铝合金熔液进行除渣；然后将精炼后的铝合金熔液在静置炉内静置50min，并将静置炉内的温度保持在730℃之间。
（3）铸造模具加热至850℃，让铸造模具处于恒温状态将熔融的铝合金熔液以0.62m/s的浇注速度浇注于铸造模具中；再经加压、冷却、脱模制得高强度的汽车轮毂。其中加压压力为0.15MPa，加压保持时间为3.5h。冷却采用阶梯式冷却，第一阶段为将铸造模具冷却至280℃后，恒温5h，第二阶段为将铸造模具自然冷却至室温。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种高强度的汽车轮毂，采用合金制成，其特征在于，该合金按质量百分比含量，包括以下组分：硅3-12%、碳0.1-5％、铜0.01-3%、锰1-10%、钙≤1.2％、铬0.1-8%、铁≤3.5％、氧化锌5-18%、磷0.001-0.5％、镍0.01-1％、钼0.001-0.3％、钨0.005-0.8％、铅0.0001-0.5％、锶0.001-0.3％、硼酸镁1-15%、钛酸钾0.2-10%，余量为铝。
2.根据权利要求1所述的高强度的汽车轮毂，其特征在于，所述合金按质量百分比含量，包括以下组分：硅3.5-11%、碳0.15-4％、铜0.01-2%、锰1.5-8%、钙≤1％、铬0.2-6%、铁≤3％、氧化锌6-15%、磷0.001-0.4％、镍0.02-0.6％、钼0.002-0.25％、钨0.006-0.6％、铅0.0001-0.4％、锶0.001-0.2％、硼酸镁1.5-12%、钛酸钾0.5-8%，余量为铝。
3.根据权利要求1所述的高强度的汽车轮毂，其特征在于，所述合金按质量百分比含量，包括以下组分：硅4-10%、碳0.2-3％、铜0.01-1.5%、锰2-6%、钙≤0.8％、铬0.3-4%、铁≤2％、氧化锌8-13%、磷0.002-0.3％、镍0.04-0.4％、钼0.003-0.2％、钨0.02-0.4％、铅0.0002-0.3％、锶0.002-0.15％、硼酸镁2-10%、钛酸钾0.8-6%，余量为铝。
4.一种如权利要求1-3任一所述的高强度的汽车轮毂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）熔炼取硅、碳、铜、锰、钙、铬、铁、氧化锌、磷、镍、钼、钨、铅、锶、硼酸镁、钛酸钾、铝，按所述重量百分比置入到熔炼炉内进行熔炼，当温度达到780-1000℃时，使用搅拌装置将熔液搅拌均匀，在该温度下搅拌10-80min，使用冶金除渣装置进行除渣，即制成铝合金熔液；
（2）精炼、静置：将熔炼炉中的铝合金熔液导入静置炉内，使用氩气或氮气将精炼剂喷入铝合金熔液中进行精炼，精炼剂的加入量是铝合金熔液重量的0.8-1.6‰；精炼过程完成后，使用冶金除渣装置对铝合金熔液进行除渣；然后将精炼后的铝合金熔液在静置炉内静置20-80min，并将静置炉内的温度保持在700-760℃之间；
（3）铸造模具加热至800℃-900℃，让铸造模具处于恒温状态将熔融的铝合金熔液以0.52-0.75m/s的浇注速度浇注于铸造模具中；再经加压、冷却、脱模制得汽车轮毂。
5.根据权利要求4所述的高强度的汽车轮毂的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，加压压力为0.01-0.3MPa，加压保持时间为1-5h。
6.根据权利要求4所述的高强度的汽车轮毂的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，冷却采用阶梯式冷却，第一阶段为将铸造模具冷却至200-350℃后，恒温3-8h，第二阶段为将铸造模具自然冷却至室温。
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