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
[0001] 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
[0002] 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。
[0003] 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
[0004] 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。
[0005] 本发明的技术方案如下:
[0006] —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%,Fe 0.21-0.24% ,Cu 0.18-0.23%,Mn^O.15%,Mg 0.95-1.1%,Zn 0.02-0.10% ,Ti 0.05-0.1%,Cr 0.18-0.25%,余量A1,以质量百分数计。
[0007] —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:
[0008] (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°C,熔化时间4-6小时;
[0009] (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°C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;
[0010] (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;
[0011] (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;
[0012] (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;
[0013] ⑹成分合金后加入ALTi 10合金,静置20-40分钟等待铸造;
[0014] (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°C,模盘温 度控制在690-710°C,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;
[0015] ⑻棒料进行均质化热处理,均质温度570°C,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;
[0016] (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;
[0017] (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;
[0018] (11)棒坯经过网带炉加热到400-460°C,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;
[0019] (12)毛坯放入箱式淬火炉淬火处理,淬火温度525°C,保温60分钟后进入冷却水进 行冷却;
[0020] (13)淬火后卡车锻造轮毂坯料进行时效处理,时效温度125°C,保温4小时;然后升 温到175°C,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;
[0021] (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。
[0022] 本发明有益的技术效果在于:
[0023] 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
[0024] 下面结合实施例,对本发明进行具体描述。
[0025] 实施例1
[0026] —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%,Fe 0.24%,Cu 0·23%,Μη 0.10%,Mg 1·0%,Ζη 0.10%,Ti 0.05%,Cr 0.18%,余量A1,以质 量百分数计。
[0027] 所述轮毂的制备方法包括如下步骤:
[0028] (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 °C,熔化时间4小时;
[0029] (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°C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;
[0030] ⑶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;
[0031] (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;
[0032] (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;
[0033] ⑹成分合金后加入ALTi 10合金,静置40分钟等待铸造;
[0034] ⑺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°C,模盘温度控 制在710°C,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;
[0035] (8)棒料进行均质化热处理,均质温度570°C,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;
[0036] (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;
[0037] (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;
[0038] (11)棒坯经过网带炉加热到460°C,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;
[0039] (12)毛坯放入箱式淬火炉淬火处理,淬火温度525°C,保温60分钟后进入冷却水进 行冷却;
[0040] (13)淬火后卡车锻造轮毂坯料进行时效处理,时效温度125°C,保温4小时;然后升 温到175°C,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;
[0041] (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。
[0042] 实施例2
[0043] —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%,Fe 0.21%,Cu 0·18%,Μη 0.15%,Mg 1·1%,Ζη 0.05%,Ti 0.1%,Cr 0.25%,余量A1,以质 量百分数计。
[0044] 所述轮毂的制备方法包括如下步骤:
[0045] (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 °C,熔化时间6小时;
[0046] (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°C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;
[0047] (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;
[0048] (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;
[0049] (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;
[0050] ⑹成分合金后加入ALTi 10合金,静置20分钟等待铸造;
[0051] (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°C,模盘温度控 制在690°C,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;
[0052] (8)棒料进行均质化热处理,均质温度570°C,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;
[0053] (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;
[0054] (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;
[0055] (11)棒坯经过网带炉加热到460°C,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;
[0056] (12)毛坯放入箱式淬火炉淬火处理,淬火温度525°C,保温60分钟后进入冷却水进 行冷却;
[0057] (13)淬火后卡车锻造轮毂坯料进行时效处理,时效温度125°C,保温4小时;然后升 温到175°C,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;
[0058] (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。
[0059] 实施例3
[0060] 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%,Fe 0.22%,Cu 0·20%,Μη 0.05%,Mg 0·95%,Ζη 0.02%,Ti 0.08%,Cr 0.20%,余量A1,以 质量百分数计。
[0061] 所述轮毂的制备方法包括如下步骤:
[0062] (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 °C,熔化时间5小时;
[0063] (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°C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;
[0064] ⑶然后打开氩气,压力调整在0. lOMpa,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;
[0065] ⑷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;
[0066] (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;
[0067] ⑹成分合金后加入ALTi 10合金,静置20分钟等待铸造;
[0068] (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°C,模盘温度控 制在710°C,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;
[0069] (8)棒料进行均质化热处理,均质温度570°C,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;
[0070] (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;
[0071] (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;
[0072] (11)棒坯经过网带炉加热到420°C,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;
[0073] (12)毛坯放入箱式淬火炉淬火处理,淬火温度525°C,保温60分钟后进入冷却水进 行冷却;
[0074] (13)淬火后卡车锻造轮毂坯料进行时效处理,时效温度125°C,保温4小时;然后升 温到175°C,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;
[0075] (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。
[0076] 测试例:
[0077] 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。
[0078]表I
Figure CN109022849AD00071

Claims (3)

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:Si
0.6-0.7%,Fe 0.21-0.24% ,Cu 0.18-0.23 % ,Mn^O . 15 % ,Mg 0.95-1.1%,Zn 0.02-
0.10%,Ti 0.05-0.1%,Cr 0.18-0.25%,余量A1,以质量百分数计。
2. —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°C,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°C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; ⑶然后打开氩气,压力调整在〇. 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; ⑷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; ⑹成分合金后加入ALTi 10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°C,模盘温度控 制在690-710 °C,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°C,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; ⑼均质后切割成短料,长度公差控制在± 〇. 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400-46(TC,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°C,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°C,保温4小时;然后升温到 175°C,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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