CN109022849A - 一种用于锻造卡车轮毂的高强度铝合金及其应用 - Google Patents

一种用于锻造卡车轮毂的高强度铝合金及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于锻造卡车轮毂的高强度铝合金，所述铝合金的组成为：Si 0.6‑0.7％，Fe 0.21‑0.24％，Cu 0.18‑0.23％，Mn≤0.15％，Mg 0.95‑1.1％，Zn 0.02‑0.10％，Ti 0.05‑0.1％，Cr 0.18‑0.25％，余量Al，以质量百分数计。本发明高强度铝合金制成的轮毂具有重量轻，制造精度高，强度高，惯性阻力小，散热能力强，视觉效果好优点。

Description

一种用于锻造卡车轮毂的高强度铝合金及其应用
技术领域
本发明涉及铝合金材料技术领域，尤其是涉及一种用于锻造卡车轮毂的铝合金及其锻造工艺。
背景技术
轮毂是汽车的主要部件之一，轮毂质量的好坏直接影响汽车的性能。由于铝合金质轻、强度高、韧性好，现有的汽车轮毂多采用铝合金材料制成。
汽车的轮毂生产过程中，为了使轮毂达到较好的光洁度和美观度，通常需要对轮毂的表面进行抛光处理，但是在抛光的过程中，铝合金轮毂表面的一些杂质难以去除，从而会使生产出的轮毂出现大量次品；同时传统铝合金轮毂的的生产加工过程中需要经过锯切、镦粗、粗锻、精锻等工序，具有工艺复杂、能耗高等缺点。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明申请人提供了一种用于锻造卡车轮毂的高强度铝合金及其应用。本发明高强度铝合金制成的轮毂具有重量轻，制造精度高，强度高，惯性阻力小，散热能力强，视觉效果好优点。
本发明的技术方案如下：
一种用于卡车锻造轮毂的高强度铝合金，所述铝合金的组成为：Si 0.6-0.7％，Fe0.21-0.24％，Cu 0.18-0.23％，Mn≤0.15％，Mg 0.95-1.1％，Zn 0.02-0.10％，Ti 0.05-0.1％，Cr 0.18-0.25％，余量Al，以质量百分数计。
一种由所述铝合金制备的轮毂，所述轮毂的制备方法包括如下步骤：
(1)先投头尾料对炉子垫底，然后投入铝锭，开火对铝锭进行熔化；熔化温度控制在720-750℃，熔化时间4-6小时；
(2)铝液熔化后进行扒渣，把表面的浮渣扒干净，把铝液的温度升至740-760℃时，加入准备好的金属铜合金进行浸泡10分钟后；对铝液进行搅拌10-15分钟；
(3)然后打开氩气，压力调整在0.08-0.12Mpa，对铝液进行精炼10-15分钟，把表面的浮渣清理干净，对铝液进行取样分析；
(4)根据分析数值加入锌锭、铁剂，搅拌10-15分钟，进行第二次精炼，精炼时间为15-20分钟，把表面的浮渣清理干净，对铝液进行第二次取样分析；
(5)根据分析数值加入硅合金、镁锭，然后进行第三次精炼，精炼时间10-15分钟，把表面的浮渣清理干净，表面撒入覆盖剂，防止Mg和硅烧损，对铝液进行取样分析；
(6)成分合金后加入ALTi10合金，静置20-40分钟等待铸造；
(7)铸造开始前对模具进行烘烤1小时以上，把炉子温度加热到800-820℃，模盘温度控制在690-710℃，水流量控制在2000-2300ml/min；在线使用氩气除气，除气压力0.2-0.4MPa，流量控制在2-6立方/时；铸造初始速度35mm/min；正常速度50mm/min铸造出卡车轮毂所需棒料；
(8)棒料进行均质化热处理，均质温度570℃，保温14小时；之后自然冷却到室温，防止应力和成分不均匀造成后续的加工成型和力学性能；
(9)均质后切割成短料，长度公差控制在±0.2mm内，然后对表面氧化皮进行剥干净，准备后续的切割工序；
(10)切割后的短棒用带锯切割成锻造坯料，重量控制在0.25KG以内，防止锻造成型不足或对模具寿命影响；
(11)棒坯经过网带炉加热到400-460℃，保温4-6小时，放入锻压机进行初锻二次，然后等初段成型再次加热后进行第二次终锻，锻造成所需卡车轮毂毛坯；
(12)毛坯放入箱式淬火炉淬火处理，淬火温度525℃，保温60分钟后进入冷却水进行冷却；
(13)淬火后卡车锻造轮毂坯料进行时效处理，时效温度125℃，保温4小时；然后升温到175℃，保温12小时，完全释放淬火产生的应力和保证后续加工的精度；
(14)然后进行旋压成型、转孔、车加工、表面抛光、氧化后制作出卡车锻造轮毂。
本发明有益的技术效果在于：
本发明铝合金具有重量轻、强度高、制造精度高等优点，制成的轮毂质量优于钢或铸造轮毂，并且具有优良的表面、强度高、惯性阻力小、散热能力强等优点。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进行具体描述。
实施例1
一种用于卡车锻造轮毂的高强度铝合金，所述铝合金的组成为：Si 0.7％，Fe0.24％，Cu 0.23％，Mn 0.10％，Mg 1.0％，Zn 0.10％，Ti 0.05％，Cr 0.18％，余量Al，以质量百分数计。
所述轮毂的制备方法包括如下步骤：
(1)先投头尾料对炉子垫底，然后投入铝锭，开火对铝锭进行熔化；熔化温度控制在750℃，熔化时间4小时；
(2)铝液熔化后进行扒渣，把表面的浮渣扒干净，把铝液的温度升至740℃时，加入准备好的金属铜合金进行浸泡10分钟后；对铝液进行搅拌10分钟；
(3)然后打开氩气，压力调整在0.12Mpa，对铝液进行精炼10分钟，把表面的浮渣清理干净，对铝液进行取样分析；
(4)根据分析数值加入锌锭、铁剂，搅拌15分钟，进行第二次精炼，精炼时间为20分钟，把表面的浮渣清理干净，对铝液进行第二次取样分析；
(5)根据分析数值加入硅合金、镁锭，然后进行第三次精炼，精炼时间15分钟，把表面的浮渣清理干净，表面撒入覆盖剂，防止Mg和硅烧损，对铝液进行取样分析；
(6)成分合金后加入ALTi10合金，静置40分钟等待铸造；
(7)铸造开始前对模具进行烘烤1小时以上，把炉子温度加热到820℃，模盘温度控制在710℃，水流量控制在2300ml/min；在线使用氩气除气，除气压力0.4MPa，流量控制在2立方/时；铸造初始速度35mm/min；正常速度50mm/min铸造出卡车轮毂所需棒料；
(8)棒料进行均质化热处理，均质温度570℃，保温14小时；之后自然冷却到室温，防止应力和成分不均匀造成后续的加工成型和力学性能；
(9)均质后切割成短料，长度公差控制在±0.2mm内，然后对表面氧化皮进行剥干净，准备后续的切割工序；
(10)切割后的短棒用带锯切割成锻造坯料，重量控制在0.25KG以内，防止锻造成型不足或对模具寿命影响；
(11)棒坯经过网带炉加热到460℃，保温4小时，放入锻压机进行初锻二次，然后等初段成型再次加热后进行第二次终锻，锻造成所需卡车轮毂毛坯；
(12)毛坯放入箱式淬火炉淬火处理，淬火温度525℃，保温60分钟后进入冷却水进行冷却；
(13)淬火后卡车锻造轮毂坯料进行时效处理，时效温度125℃，保温4小时；然后升温到175℃，保温12小时，完全释放淬火产生的应力和保证后续加工的精度；
(14)然后进行旋压成型、转孔、车加工、表面抛光、氧化后制作出卡车锻造轮毂。
实施例2
一种用于卡车锻造轮毂的高强度铝合金，所述铝合金的组成为：Si 0.6％，Fe0.21％，Cu 0.18％，Mn 0.15％，Mg 1.1％，Zn 0.05％，Ti 0.1％，Cr 0.25％，余量Al，以质量百分数计。
所述轮毂的制备方法包括如下步骤：
(1)先投头尾料对炉子垫底，然后投入铝锭，开火对铝锭进行熔化；熔化温度控制在720℃，熔化时间6小时；
(2)铝液熔化后进行扒渣，把表面的浮渣扒干净，把铝液的温度升至740℃时，加入准备好的金属铜合金进行浸泡10分钟后；对铝液进行搅拌15分钟；
(3)然后打开氩气，压力调整在0.08Mpa，对铝液进行精炼10分钟，把表面的浮渣清理干净，对铝液进行取样分析；
(4)根据分析数值加入锌锭、铁剂，搅拌10分钟，进行第二次精炼，精炼时间为15分钟，把表面的浮渣清理干净，对铝液进行第二次取样分析；
(5)根据分析数值加入硅合金、镁锭，然后进行第三次精炼，精炼时间15分钟，把表面的浮渣清理干净，表面撒入覆盖剂，防止Mg和硅烧损，对铝液进行取样分析；
(6)成分合金后加入ALTi10合金，静置20分钟等待铸造；
(7)铸造开始前对模具进行烘烤1小时以上，把炉子温度加热到800℃，模盘温度控制在690℃，水流量控制在2300ml/min；在线使用氩气除气，除气压力0.4MPa，流量控制在2立方/时；铸造初始速度35mm/min；正常速度50mm/min铸造出卡车轮毂所需棒料；
(8)棒料进行均质化热处理，均质温度570℃，保温14小时；之后自然冷却到室温，防止应力和成分不均匀造成后续的加工成型和力学性能；
(9)均质后切割成短料，长度公差控制在±0.2mm内，然后对表面氧化皮进行剥干净，准备后续的切割工序；
(10)切割后的短棒用带锯切割成锻造坯料，重量控制在0.25KG以内，防止锻造成型不足或对模具寿命影响；
(11)棒坯经过网带炉加热到460℃，保温4小时，放入锻压机进行初锻二次，然后等初段成型再次加热后进行第二次终锻，锻造成所需卡车轮毂毛坯；
(12)毛坯放入箱式淬火炉淬火处理，淬火温度525℃，保温60分钟后进入冷却水进行冷却；
(13)淬火后卡车锻造轮毂坯料进行时效处理，时效温度125℃，保温4小时；然后升温到175℃，保温12小时，完全释放淬火产生的应力和保证后续加工的精度；
(14)然后进行旋压成型、转孔、车加工、表面抛光、氧化后制作出卡车锻造轮毂。
实施例3
一种用于卡车锻造轮毂的高强度铝合金，所述铝合金的组成为：Si 0.65％，Fe0.22％，Cu 0.20％，Mn 0.05％，Mg 0.95％，Zn 0.02％，Ti 0.08％，Cr 0.20％，余量Al，以质量百分数计。
所述轮毂的制备方法包括如下步骤：
(1)先投头尾料对炉子垫底，然后投入铝锭，开火对铝锭进行熔化；熔化温度控制在740℃，熔化时间5小时；
(2)铝液熔化后进行扒渣，把表面的浮渣扒干净，把铝液的温度升至750℃时，加入准备好的金属铜合金进行浸泡10分钟后；对铝液进行搅拌12分钟；
(3)然后打开氩气，压力调整在0.10Mpa，对铝液进行精炼12分钟，把表面的浮渣清理干净，对铝液进行取样分析；
(4)根据分析数值加入锌锭、铁剂，搅拌15分钟，进行第二次精炼，精炼时间为20分钟，把表面的浮渣清理干净，对铝液进行第二次取样分析；
(5)根据分析数值加入硅合金、镁锭，然后进行第三次精炼，精炼时间15分钟，把表面的浮渣清理干净，表面撒入覆盖剂，防止Mg和硅烧损，对铝液进行取样分析；
(6)成分合金后加入ALTi10合金，静置20分钟等待铸造；
(7)铸造开始前对模具进行烘烤1小时以上，把炉子温度加热到800℃，模盘温度控制在710℃，水流量控制在2100ml/min；在线使用氩气除气，除气压力0.3MPa，流量控制在4立方/时；铸造初始速度35mm/min；正常速度50mm/min铸造出卡车轮毂所需棒料；
(8)棒料进行均质化热处理，均质温度570℃，保温14小时；之后自然冷却到室温，防止应力和成分不均匀造成后续的加工成型和力学性能；
(9)均质后切割成短料，长度公差控制在±0.2mm内，然后对表面氧化皮进行剥干净，准备后续的切割工序；
(10)切割后的短棒用带锯切割成锻造坯料，重量控制在0.25KG以内，防止锻造成型不足或对模具寿命影响；
(11)棒坯经过网带炉加热到420℃，保温5小时，放入锻压机进行初锻二次，然后等初段成型再次加热后进行第二次终锻，锻造成所需卡车轮毂毛坯；
(12)毛坯放入箱式淬火炉淬火处理，淬火温度525℃，保温60分钟后进入冷却水进行冷却；
(13)淬火后卡车锻造轮毂坯料进行时效处理，时效温度125℃，保温4小时；然后升温到175℃，保温12小时，完全释放淬火产生的应力和保证后续加工的精度；
(14)然后进行旋压成型、转孔、车加工、表面抛光、氧化后制作出卡车锻造轮毂。
测试例：
将实施例1～3制备得到的卡车锻造轮毂进行性能测试，测试结果如表1所示。
表1
序号 抗拉强度(MPa) 屈服强度(MPa) 延伸率(％) 硬度(HB)
实施例1 400 350 12.5 130
实施例2 405 355 12 131
实施例3 402 352 12.2 130

Claims (2)

1.一种用于锻造卡车轮毂的高强度铝合金，其特征在于，所述铝合金的组成为：Si0.6-0.7％，Fe 0.21-0.24％，Cu 0.18-0.23％，Mn≤0.15％，Mg 0.95-1.1％，Zn 0.02-0.10％，Ti 0.05-0.1％，Cr 0.18-0.25％，余量Al，以质量百分数计。
2.一种由权利要求1所述铝合金制备的轮毂，其特征在于，所述轮毂的制备方法包括如下步骤：
(1)先投头尾料对炉子垫底，然后投入铝锭，开火对铝锭进行熔化；熔化温度控制在720-750℃，熔化时间4-6小时；
(2)铝液熔化后进行扒渣，把表面的浮渣扒干净，把铝液的温度升至740-760℃时，加入准备好的金属铜合金进行浸泡10分钟后；对铝液进行搅拌10-15分钟；
(3)然后打开氩气，压力调整在0.08-0.12Mpa，对铝液进行精炼10-15分钟，把表面的浮渣清理干净，对铝液进行取样分析；
(4)根据分析数值加入锌锭、铁剂，搅拌10-15分钟，进行第二次精炼，精炼时间为15-20分钟，把表面的浮渣清理干净，对铝液进行第二次取样分析；
(5)根据分析数值加入硅合金、镁锭，然后进行第三次精炼，精炼时间10-15分钟，把表面的浮渣清理干净，表面撒入覆盖剂，防止Mg和硅烧损，对铝液进行取样分析；
(6)成分合金后加入ALTi10合金，静置20-40分钟等待铸造；
(7)铸造开始前对模具进行烘烤1小时以上，把炉子温度加热到800-820℃，模盘温度控制在690-710℃，水流量控制在2000-2300ml/min；在线使用氩气除气，除气压力0.2-0.4MPa，流量控制在2-6立方/时；铸造初始速度35mm/min；正常速度50mm/min铸造出卡车轮毂所需棒料；
(8)棒料进行均质化热处理，均质温度570℃，保温14小时；之后自然冷却到室温，防止应力和成分不均匀造成后续的加工成型和力学性能；
(9)均质后切割成短料，长度公差控制在±0.2mm内，然后对表面氧化皮进行剥干净，准备后续的切割工序；
(10)切割后的短棒用带锯切割成锻造坯料，重量控制在0.25KG以内，防止锻造成型不足或对模具寿命影响；
(11)棒坯经过网带炉加热到400-460℃，保温4-6小时，放入锻压机进行初锻二次，然后等初段成型再次加热后进行第二次终锻，锻造成所需卡车轮毂毛坯；
(12)毛坯放入箱式淬火炉淬火处理，淬火温度525℃，保温60分钟后进入冷却水进行冷却；
(13)淬火后卡车锻造轮毂坯料进行时效处理，时效温度125℃，保温4小时；然后升温到175℃，保温12小时，完全释放淬火产生的应力和保证后续加工的精度；
(14)然后进行旋压成型、转孔、车加工、表面抛光、氧化后制作出卡车锻造轮毂。
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