CN115637343A - 一种降低铸造铝合金汽车轮毂废品率的生产方法 - Google Patents

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李孙德
张益艳
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Abstract

本发明涉及铸造加工技术领域，且公开了一种降低铸造铝合金汽车轮毂废品率的生产方法，包括：向熔炼炉中加入铝锭，当铝锭熔化为铝液后，再进行一次添料，进行保温搅拌，进行二次添料，保温搅拌；对熔炼炉中金属液体，进行取样分析，得出成分分析结果；根据所述成分分析结果对所述金属液体的各成分含量进行相应的调整，以使各成分达到预设的含量，得到铝合金铸造液；将铝合金铸造液进行双层过滤处理，经过所述双层过滤处理后再浇注到模具中，冷却成型，即可；本发明方法通过对铝合金液进行过滤处理，能够大幅度的去除铝合金液中的夹渣，从而能够显著的降低铝合金汽车轮毂的废品率。

Description

一种降低铸造铝合金汽车轮毂废品率的生产方法
技术领域
本发明涉及铸造加工技术领域，具体为一种降低铸造铝合金汽车轮毂废品率的生产方法。
背景技术
轮毂，别名轮圈，即轮胎内廓用以支撑轮胎的圆桶形、中心装配在轴上的部件。
现有的铝合金轮毂的加工方法包括：铝锭的熔融精炼、铸造成型以及机加工。熔融精炼后的铝液的质量直接决定了铝合金轮毂的质量。
现有技术生产的铝合金轮毂在生产中，铝合金液中含渣等杂质偏多，不仅会导致漏气，产生废品，同时还会影响材质的机械性能，同时，由于氧化渣比较硬、脆，会大幅度的降低机加工性能，尤其是进行数控加工时，易产生崩刃，等诸多问题，因此，需要对其生产工艺进行多方面的改进。
基于此，我们提出了一种降低铸造铝合金汽车轮毂废品率的生产方法，希冀解决现有技术中的不足之处。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种降低铸造铝合金汽车轮毂废品率的生产方法。
（二）技术方案
为实现上述的目的，本发明提供如下技术方案：
一种降低铸造铝合金汽车轮毂废品率的生产方法，包括：
向熔炼炉中加入铝锭，当铝锭熔化为铝液后，再进行一次添料，进行保温搅拌10-20min，待金属温度达到735-750℃时，再进行二次添料，保温搅拌20-25min；
对熔炼炉中金属液体，进行取样分析，得出成分分析结果；
根据所述成分分析结果对所述金属液体的各成分含量进行相应的调整，以使各成分达到预设的含量，得到铝合金铸造液；
将所述铝合金铸造液进行双层过滤处理，经过所述双层过滤处理后再浇注到模具中，冷却成型，即可。
作为进一步的技术方案，所述一次添料为：
依次添加中金合金Al-Zr、Cu和中间合金Al-Mg。
作为进一步的技术方案，所述二次添料为：
依次添加中间合金Al-Si、中间合金Al-La和中间合金Al-Y。
作为进一步的技术方案：所述Si、La和Y的质量比为：100:1:1。
作为进一步的技术方案，所述双层过滤处理为采用双层陶瓷过滤片对铝合金铸造液进行过滤处理。
作为进一步的技术方案，所述双层陶瓷过滤片采用的是上层泡沫陶瓷过滤片和下层泡沫陶瓷过滤片叠加而成。
作为进一步的技术方案：所述上层泡沫陶瓷过滤片由无机填料与粘结剂混合后，进行干燥，烧结，而成；
所述无机填料与粘结剂混合质量比为7：2.5-3。
作为进一步的技术方案：所述下层泡沫陶瓷过滤片由无机填料与粘结剂混合后，进行干燥，烧结，而成；
所述无机填料与粘结剂混合质量比为8：1-1.5。
（三）有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种降低铸造铝合金汽车轮毂废品率的生产方法，具备以下有益效果：
本发明方法通过对铝合金液进行过滤处理，能够大幅度的去除铝合金液中的夹渣，从而能够显著的降低铝合金汽车轮毂的废品率，同时，通过对铝合金轮毂成分的进一步改进，能够有效的改善提高铝合金轮毂的力学性能。
附图说明
图1为不同La/Y质量比例的铝合金轮毂硬度柱状图。
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。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
一种降低铸造铝合金汽车轮毂废品率的生产方法，包括：
向熔炼炉中加入铝锭，当铝锭熔化为铝液后，再进行一次添料，进行保温搅拌10-20min，待金属温度达到735-750℃时，再进行二次添料，保温搅拌20-25min；
对熔炼炉中金属液体，进行取样分析，得出成分分析结果；
根据所述成分分析结果对所述金属液体的各成分含量进行相应的调整，以使各成分达到预设的含量，得到铝合金铸造液；
将所述铝合金铸造液进行双层过滤处理，经过所述双层过滤处理后再浇注到模具中，冷却成型，即可。
本发明中铝合金汽车轮毂成分为：Si：5-6wt％，Mg：1.52-1.73wt％，Zr：0.1-0.5wt％，La：0.05-0.06wt％，Y：0.05-0.06wt％，Cu：1.8-2.2wt％，杂质元素：＜0.01wt％，其余：Al；
Cu的引入，对于本发明铝合金轮毂中起到一定的固溶强化作用。
Mg的引入，主要是增强铝合金轮毂的抗拉强度，改善抗腐蚀性和焊接性能。
Zr的引入能够促使结晶粒微细化，提高铝合金轮毂的耐热性能。
所述一次添料为：
依次添加中金合金Al-Zr、Cu和中间合金Al-Mg。
所述二次添料为：
依次添加中间合金Al-Si、中间合金Al-La和中间合金Al-Y。
所述Si、La和Y的质量比为：100:1:1。
现有技术中铸造的铝合金汽车轮毂中分布有粗大的α( Al) 晶粒，而粗大的α(Al) 晶粒的产生会显著的降低合金的力学性能，并且还会伴随着粗大的长针状或板块状共晶Si相，这会在尖端或棱角部位引起较大的应力集中，从而会产生割裂轮毂基体的现象，会进一步的降低汽车轮毂的力学性能。
本发明中通过对不同Si、La和Y的质量比对于铝合金轮毂性能的影响，进行大量实验研究，经过多次优化配比，得出，Si、La和Y的质量比为：100:1:1时，进行引入到铝合金轮毂中，首先能够起到的一个作用就是细化α( Al) 晶粒，改善铝合金轮毂的组织性能，通过La和Y的配合，能够起到显著的变质共晶Si的作用，使得共晶Si相也变得更加细小、圆整，进而能够大幅度的改善了铝合金轮毂的力学性能，相较于不添加La和Y的铝合金轮毂的拉伸强度提高了45%以上。
单一的La或Y的引入，虽然能够改善提高铝合金轮毂的性能，但是在某些方面的改善效果有限，本发明通过对多种稀土元素进行分别配合试验，发现，采用稀土元素La和Y的配合，不仅能够大幅度的改善铝合金轮毂的组织性能，同时，还具有很强的除杂、净化作用，能够消除铝合金轮毂中的S、Fe等有害元素，极大减少了富铁相的聚集，提高铝合金轮毂的性能。
所述双层过滤处理为采用双层陶瓷过滤片对铝合金铸造液进行过滤处理。
所述双层陶瓷过滤片采用的是上层泡沫陶瓷过滤片和下层泡沫陶瓷过滤片叠加而成。
所述上层泡沫陶瓷过滤片由无机填料与粘结剂混合后，进行干燥，烧结，而成；
所述无机填料与粘结剂混合质量比为7：2.5-3，其中，无机填料包括膨润土、碳化硅、氧化铝、氮化硅；
膨润土、碳化硅、氧化铝、氮化硅混合重量份比为10:3:5:1；
粘结剂采用质量分数为22%的聚乙烯醇溶液；
所述下层泡沫陶瓷过滤片由无机填料与粘结剂混合后，进行干燥，在1650℃下烧结35min，而成；
所述无机填料与粘结剂混合质量比为8：1-1.5，其中，无机填料包括膨润土、碳化硅、氧化铝、氮化硅、煤矸石；
膨润土、碳化硅、氧化铝、氮化硅混合重量份比为8:2:3:1.2：1.2；
粘结剂采用质量分数为22%的聚乙烯醇溶液。
本发明通过采用下层泡沫陶瓷过滤片与上层陶瓷过滤片进行结合形成双层陶瓷过滤片，对铝合金液进行过滤处理，铝合金液在通过双层陶瓷过滤片中细密的孔道过程中，通过吸附合金液中的气体和机械拦截杂质方式去除合金液中的夹渣，通过上层陶瓷过滤片去除较大颗粒的夹杂氧化物和金属液体中的气体，从而下层陶瓷过滤片能够进一步的过滤去除较小的颗粒夹杂氧化物，同时，通过其内部网状结构，曲折弯曲而复杂的内部通道会进行吸附细小夹杂物 ，并且能够使得铝合金液体的流动由紊流状态变为层流状态, 减缓流速, 防止涡流, 进一步去除铝合金液的二次氧化和吸气,从而减少铸件中的缺陷，达到提高铸件外观质量和力学性能的目的。
以下为具体实施例：
实施例1
一种降低铸造铝合金汽车轮毂废品率的生产方法，包括：
向熔炼炉中加入铝锭，当铝锭熔化为铝液后，再进行一次添料，一次添料为：依次添加中金合金Al-Zr、Cu和中间合金Al-Mg进行保温搅拌10min，待金属温度达到735℃时，再进行二次添料，二次添料为：依次添加中间合金Al-Si、中间合金Al-La和中间合金Al-Y；Si、La和Y的质量比为：100:1:1；保温搅拌20min；对熔炼炉中金属液体，进行取样分析，得出成分分析结果；根据所述成分分析结果对所述金属液体的各成分含量进行相应的调整，以使各成分达到预设的含量，得到铝合金铸造液；将所述铝合金铸造液进行双层过滤处理，经过所述双层过滤处理后再浇注到模具中，冷却成型，即可。所述双层过滤处理为采用双层陶瓷过滤片对铝合金铸造液进行过滤处理。所述双层陶瓷过滤片采用的是上层泡沫陶瓷过滤片和下层泡沫陶瓷过滤片叠加而成。所述上层泡沫陶瓷过滤片由无机填料与粘结剂混合后，进行干燥，烧结，而成；所述无机填料与粘结剂混合质量比为7：2.5，其中，无机填料包括膨润土、碳化硅、氧化铝、氮化硅；膨润土、碳化硅、氧化铝、氮化硅混合重量份比为10:3:5:1；粘结剂采用质量分数为22%的聚乙烯醇溶液；所述下层泡沫陶瓷过滤片由无机填料与粘结剂混合后，进行干燥，在1650℃下烧结35min，而成；所述无机填料与粘结剂混合质量比为8：1，其中，无机填料包括膨润土、碳化硅、氧化铝、氮化硅、煤矸石；膨润土、碳化硅、氧化铝、氮化硅混合重量份比为8:2:3:1.2：1.2；粘结剂采用质量分数为22%的聚乙烯醇溶液；本发明中铝合金汽车轮毂成分为：Si：5wt％，Mg：1.52wt％，Zr：0.1wt％，La：0.05wt％，Y：0.05wt％，Cu：1.8wt％，杂质元素：＜0.01wt％，其余：Al。
实施例2
一种降低铸造铝合金汽车轮毂废品率的生产方法，包括：
向熔炼炉中加入铝锭，当铝锭熔化为铝液后，再进行一次添料，一次添料为：依次添加中金合金Al-Zr、Cu和中间合金Al-Mg进行保温搅拌12min，待金属温度达到738℃时，再进行二次添料，二次添料为：依次添加中间合金Al-Si、中间合金Al-La和中间合金Al-Y；Si、La和Y的质量比为：100:1:1；保温搅拌22min；对熔炼炉中金属液体，进行取样分析，得出成分分析结果；根据所述成分分析结果对所述金属液体的各成分含量进行相应的调整，以使各成分达到预设的含量，得到铝合金铸造液；将所述铝合金铸造液进行双层过滤处理，经过所述双层过滤处理后再浇注到模具中，冷却成型，即可。所述双层过滤处理为采用双层陶瓷过滤片对铝合金铸造液进行过滤处理。所述双层陶瓷过滤片采用的是上层泡沫陶瓷过滤片和下层泡沫陶瓷过滤片叠加而成。所述上层泡沫陶瓷过滤片由无机填料与粘结剂混合后，进行干燥，烧结，而成；所述无机填料与粘结剂混合质量比为7：2.8，其中，无机填料包括膨润土、碳化硅、氧化铝、氮化硅；膨润土、碳化硅、氧化铝、氮化硅混合重量份比为10:3:5:1；粘结剂采用质量分数为22%的聚乙烯醇溶液；所述下层泡沫陶瓷过滤片由无机填料与粘结剂混合后，进行干燥，在1650℃下烧结35min，而成；所述无机填料与粘结剂混合质量比为8：1.2，其中，无机填料包括膨润土、碳化硅、氧化铝、氮化硅、煤矸石；膨润土、碳化硅、氧化铝、氮化硅混合重量份比为8:2:3:1.2：1.2；粘结剂采用质量分数为22%的聚乙烯醇溶液；本发明中铝合金汽车轮毂成分为：Si：5.5wt％，Mg：1.58wt％，Zr：0.2wt％，La：0.055wt％，Y：0.055wt％，Cu：2.0wt％，杂质元素：＜0.01wt％，其余：Al。
实施例3
一种降低铸造铝合金汽车轮毂废品率的生产方法，包括：
向熔炼炉中加入铝锭，当铝锭熔化为铝液后，再进行一次添料，一次添料为：依次添加中金合金Al-Zr、Cu和中间合金Al-Mg进行保温搅拌18min，待金属温度达到745℃时，再进行二次添料，二次添料为：依次添加中间合金Al-Si、中间合金Al-La和中间合金Al-Y；Si、La和Y的质量比为：100:1:1；保温搅拌22min；对熔炼炉中金属液体，进行取样分析，得出成分分析结果；根据所述成分分析结果对所述金属液体的各成分含量进行相应的调整，以使各成分达到预设的含量，得到铝合金铸造液；将所述铝合金铸造液进行双层过滤处理，经过所述双层过滤处理后再浇注到模具中，冷却成型，即可。所述双层过滤处理为采用双层陶瓷过滤片对铝合金铸造液进行过滤处理。所述双层陶瓷过滤片采用的是上层泡沫陶瓷过滤片和下层泡沫陶瓷过滤片叠加而成。所述上层泡沫陶瓷过滤片由无机填料与粘结剂混合后，进行干燥，烧结，而成；所述无机填料与粘结剂混合质量比为7：2.8，其中，无机填料包括膨润土、碳化硅、氧化铝、氮化硅；膨润土、碳化硅、氧化铝、氮化硅混合重量份比为10:3:5:1；粘结剂采用质量分数为22%的聚乙烯醇溶液；所述下层泡沫陶瓷过滤片由无机填料与粘结剂混合后，进行干燥，在1650℃下烧结35min，而成；所述无机填料与粘结剂混合质量比为8：1.3，其中，无机填料包括膨润土、碳化硅、氧化铝、氮化硅、煤矸石；膨润土、碳化硅、氧化铝、氮化硅混合重量份比为8:2:3:1.2：1.2；粘结剂采用质量分数为22%的聚乙烯醇溶液；本发明中铝合金汽车轮毂成分为：Si：5.8wt％，Mg：1.63wt％，Zr：0.3wt％，La：0.058wt％，Y：0.058wt％，Cu：2.0wt％，杂质元素：＜0.01wt％，其余：Al。
实施例4
一种降低铸造铝合金汽车轮毂废品率的生产方法，包括：
向熔炼炉中加入铝锭，当铝锭熔化为铝液后，再进行一次添料，一次添料为：依次添加中金合金Al-Zr、Cu和中间合金Al-Mg进行保温搅拌20min，待金属温度达到750℃时，再进行二次添料，二次添料为：依次添加中间合金Al-Si、中间合金Al-La和中间合金Al-Y；Si、La和Y的质量比为：100:1:1；保温搅拌25min；对熔炼炉中金属液体，进行取样分析，得出成分分析结果；根据所述成分分析结果对所述金属液体的各成分含量进行相应的调整，以使各成分达到预设的含量，得到铝合金铸造液；将所述铝合金铸造液进行双层过滤处理，经过所述双层过滤处理后再浇注到模具中，冷却成型，即可。所述双层过滤处理为采用双层陶瓷过滤片对铝合金铸造液进行过滤处理。所述双层陶瓷过滤片采用的是上层泡沫陶瓷过滤片和下层泡沫陶瓷过滤片叠加而成。所述上层泡沫陶瓷过滤片由无机填料与粘结剂混合后，进行干燥，烧结，而成；所述无机填料与粘结剂混合质量比为7：3，其中，无机填料包括膨润土、碳化硅、氧化铝、氮化硅；膨润土、碳化硅、氧化铝、氮化硅混合重量份比为10:3:5:1；粘结剂采用质量分数为22%的聚乙烯醇溶液；所述下层泡沫陶瓷过滤片由无机填料与粘结剂混合后，进行干燥，在1650℃下烧结35min，而成；所述无机填料与粘结剂混合质量比为8：1.5，其中，无机填料包括膨润土、碳化硅、氧化铝、氮化硅、煤矸石；膨润土、碳化硅、氧化铝、氮化硅混合重量份比为8:2:3:1.2：1.2；粘结剂采用质量分数为22%的聚乙烯醇溶液；本发明中铝合金汽车轮毂成分为：Si：6wt％，Mg：1.73wt％，Zr：0.5wt％，La：0.06wt％，Y：0.06wt％，Cu：2.2wt％，杂质元素：＜0.01wt％，其余：Al。
实验
采用维氏硬度计( HV － 50A型)测试实施例试样的维氏硬度，加载5 kg，时间15s；
表1
维氏硬度HV
实施例1 88.3
实施例2 87.2
实施例3 86.8
实施例4 87.1
由表1可以看出，本发明方法制备得到的铝合金轮毂的硬度具有明显的提高。
以实施例1为基础试样，对不同La/Y质量比例对于铝合金轮毂硬度影响：
表2 La/Y不同比例分组
La/Y 3:1 2:1 1:1 1:2 1:3
组别 ① ② ③ ④ ⑤
如图1，可以看出，不同La/Y质量比例对于铝合金轮毂硬度影响不同，采用1:1质量比例添加La/Y能够进一步的提高铝合金轮毂硬度。
安徽某机械制造有限公司2018-2020年中2018年，生产铝合金轮毂废品率高达2.88%，采用本发明实施例1方法进行改进后，废品率具有明显的降低，如表3：
表3
总数量/件 废品数/件 废品率/%
2018年 65288 1800 2.88
2019年 72146 615 0.85
2020年 8025 591 0.74
由表3可以看出，采用本发明改进的方法能够大幅度的降低废品率。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种降低铸造铝合金汽车轮毂废品率的生产方法，其特征在于，包括：
向熔炼炉中加入铝锭，当铝锭熔化为铝液后，再进行一次添料，进行保温搅拌10-20min，待金属温度达到735-750℃时，再进行二次添料，保温搅拌20-25min；
对熔炼炉中金属液体，进行取样分析，得出成分分析结果；
根据所述成分分析结果对所述金属液体的各成分含量进行相应的调整，以使各成分达到预设的含量，得到铝合金铸造液；
将所述铝合金铸造液进行双层过滤处理，经过所述双层过滤处理后再浇注到模具中，冷却成型，即可。
2.根据权利要求1所述的一种降低铸造铝合金汽车轮毂废品率的生产方法，其特征在于，所述一次添料为：
依次添加中金合金Al-Zr、Cu和中间合金Al-Mg。
3.根据权利要求1所述的一种降低铸造铝合金汽车轮毂废品率的生产方法，其特征在于，所述二次添料为：
依次添加中间合金Al-Si、中间合金Al-La和中间合金Al-Y。
4.根据权利要求3所述的一种降低铸造铝合金汽车轮毂废品率的生产方法，其特征在于：所述Si、La和Y的质量比为：100:1:1。
5.根据权利要求1所述的一种降低铸造铝合金汽车轮毂废品率的生产方法，其特征在于，所述双层过滤处理为采用双层陶瓷过滤片对铝合金铸造液进行过滤处理。
6.根据权利要求5所述的一种降低铸造铝合金汽车轮毂废品率的生产方法，其特征在于，所述双层陶瓷过滤片采用的是上层泡沫陶瓷过滤片和下层泡沫陶瓷过滤片叠加而成。
7.根据权利要求6所述的一种降低铸造铝合金汽车轮毂废品率的生产方法，其特征在于：所述上层泡沫陶瓷过滤片由无机填料与粘结剂混合后，进行干燥，烧结，而成；
所述无机填料与粘结剂混合质量比为7：2.5-3。
8.根据权利要求6所述的一种降低铸造铝合金汽车轮毂废品率的生产方法，其特征在于：所述下层泡沫陶瓷过滤片由无机填料与粘结剂混合后，进行干燥，烧结，而成；
所述无机填料与粘结剂混合质量比为8：1-1.5。
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