專利名稱：一種鋁合金車輪轂的熔煉與重力鑄造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋁合金車輪轂的熔煉與重力鑄造工藝。
背景技術(shù)：
鋁合金是受非金屬夾雜(AL203等)與氫污染最為嚴(yán)重的金屬之一，因此鋁合金熔液凈化處理是提高合金性能的重要方法，也是提高鋁合金熔液純凈度的關(guān)鍵。由于鋁液中夾雜與氫相伴而生、相互作用，除氫和排雜這兩個(gè)過程有聯(lián)系也有區(qū)別，各種凈化方法都有一種主要作用，但又兼有另一種作用。因此，生產(chǎn)過程中僅采用一種工藝，要同時(shí)有效排雜和除氣是非常困難的。 此外，對于高性能鋁合金汽車車輪，僅通過凈化處理提高鋁液純凈度水平還不夠，還需要通過變質(zhì)及晶粒細(xì)化處理以消除鋁合金中雜質(zhì)元素及粗大結(jié)晶組織等的影響。其中 變質(zhì)主要是針對鋁合金中的共晶Si，未變質(zhì)時(shí)，共晶Si以粗針狀形態(tài)出現(xiàn)，這些粗大針狀物會引發(fā)鋁合金產(chǎn)生裂紋，從而使鋁合金的力學(xué)性能下降，進(jìn)行變質(zhì)處理，可改變共晶Si的形貌和尺寸，使共晶Si由粗針狀轉(zhuǎn)變成細(xì)纖維狀或?qū)悠瑺?。目前行業(yè)內(nèi)一般采用Sr變質(zhì)，Sr對Al-Si共晶體的作用較好，能使共晶組織呈纖維狀，但Sr的存在促進(jìn)鋁合金吸氣，針孔傾向性大，變質(zhì)后鋁液流動性有所下降。 細(xì)化處理不僅可以細(xì)化晶粒，使組織致密，而且可以減輕鑄件的熱裂和偏析傾向，降低氣孔率，從而顯著提高鋁合金鑄件的力學(xué)性能。行業(yè)內(nèi)一般使用Al-Ti合金或Al-Ti-B合金晶粒細(xì)化劑。但是Al-Ti-B細(xì)化劑的相組成、形態(tài)及分布對鋁合金溶液的結(jié)構(gòu)、凝固及固態(tài)處理等因素極其敏感，使組織形態(tài)和細(xì)化效果出現(xiàn)較大的差異，即在完全相同的合金成分和鑄造工藝條件下，由于采用的微量輔料組織結(jié)構(gòu)的差異使鋁制品的組織和性能出現(xiàn)難以預(yù)料的波動，難以控制鋁制品的生產(chǎn)質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種改進(jìn)的鋁合金車輪轂的熔煉與重力鑄造工藝，其不但可有效起到排渣和除氣的作用，提高鋁合金熔液的純凈度，而且變質(zhì)、細(xì)化效果好，既能減少合金吸氣，又能改善鋁液流動性，還能確保鑄件的組織和性能不出現(xiàn)波動，提高產(chǎn)品的質(zhì)量。
按照本發(fā)明提供的鋁合金車輪轂的熔煉與重力鑄造工藝，包括如下步驟
①將鋁合金熔料投入熔爐中的熔化室進(jìn)行熔煉并形成鋁合金液體，在熔化室溫度達(dá)到740 76(TC時(shí)，通過氮?dú)鈱⒕珶拕┐等肴刍疫M(jìn)行精煉，除去鋁合金熔液中的氣體與非金屬夾雜物； ②在熔爐中的調(diào)質(zhì)室內(nèi)添加Al-Sr中間合金、混合稀土 (Re)和Al-Zr中間合金，對進(jìn)入調(diào)質(zhì)室的鋁合金熔液進(jìn)行復(fù)合變質(zhì)及細(xì)化處理，并向調(diào)質(zhì)室內(nèi)吹入氮?dú)鈱︿X合金熔液進(jìn)行二次除氣；
③鋁合金熔液進(jìn)入熔爐中的使用室進(jìn)行保溫備用，熔液溫度保持在690 720°C之間； ④通過鐵勺將使用室中的熔液倒入模具進(jìn)行澆鑄，倒入方法為先慢后快再慢，每次倒入時(shí)間為23 25ms。 此外，本發(fā)明還具有如下附屬技術(shù)特征 所述Al-Sr中間合金、混合稀土 (Re)和Al-Zr中間合金的加入量分別為鋁合金熔液的O. 01% 0. 018%、0. 1% 0. 3%和0. 01% 0. 018%，復(fù)合變質(zhì)及細(xì)化處理的時(shí)間為30 40min，溫度為710 730°C 。 所述熔化室與調(diào)質(zhì)室及調(diào)質(zhì)室與使用室之間分別設(shè)有鋁液連通口，且鋁液連通口處均安裝有泡沫陶瓷過濾網(wǎng)。 所述熔爐內(nèi)精煉的頻率為2小時(shí)/次，每次加入1 2公斤的精煉劑。 所述熔化室和調(diào)質(zhì)室的氮?dú)饬髁烤鶠?. 5 3立方米/小時(shí)，噴吹壓力為0. 25
0.35mpa。 所述模具在鋁合金熔液倒入前加熱至25(TC 29(TC，并于模具表面噴涂一定厚度的脫模劑。 所述鋁合金溶液在澆鑄過程中通過風(fēng)管冷卻。 按照本發(fā)明提供的鋁合金車輪轂的熔煉與重力鑄造工藝，相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn) 首先，本發(fā)明對鋁合金熔液采用了四級復(fù)合凈化技術(shù)，即在熔化室內(nèi)通過氮?dú)夂途珶拕┻M(jìn)行第一次凈化，通過熔化室與調(diào)質(zhì)室之間的泡沫陶瓷過濾網(wǎng)進(jìn)行第二次凈化，在調(diào)質(zhì)室內(nèi)吹入氮?dú)膺M(jìn)行第三次凈化，通過調(diào)質(zhì)室與使用室之間的泡沫陶瓷過濾網(wǎng)進(jìn)行第四次凈化。通過該四次凈化，可以有效排除和除去鋁合金熔液中的雜渣及有害氣體，提高鋁合金熔液的純凈度。 其次，本發(fā)明采用了復(fù)合變質(zhì)技術(shù)，即將A1-Sr中間合金和混合稀土 (Re)的優(yōu)點(diǎn)
結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)鋁合金熔液的變質(zhì)。通過兩種變質(zhì)劑的共同作用，不但能使固液相線溫度
差減少，減小合金的糊狀凝固趨勢，并且還能降低合金的表面張力，使鋁合金溶液流動性提
高，粘度降低，有利于夾雜物和氣體的排除，比單純用Sr變質(zhì)效果更好。 再次，由于混合稀土 (Re)在作為變質(zhì)劑的同時(shí)也具有細(xì)晶強(qiáng)化的作用，因此，其
還可以與A1-Zr中間合金一起對鋁合金溶液進(jìn)行復(fù)合細(xì)化處理，通過該復(fù)合處理，可以避
免鋁合金的組織和性能出現(xiàn)波動，從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量。 最后，本發(fā)明在澆注時(shí)以先慢后快再慢的方式將熔液倒入模具澆鑄，可以使?jié)茶T后的合金獲得理想的金相組織和機(jī)械性能，從而進(jìn)一步確保產(chǎn)品的質(zhì)量。
具體實(shí)施例方式按照本發(fā)明提供的鋁合金車輪轂的熔煉與重力鑄造工藝，包括如下步驟
①將鋁合金熔料投入熔爐中的熔化室進(jìn)行熔煉并形成鋁合金液體，在熔化室溫度達(dá)到740 76(TC時(shí)，通過氮?dú)鈱⒕珶拕┐等肴刍疫M(jìn)行精煉，除去鋁合金熔液中的氣體與非金屬夾雜物；在該步驟中，精煉的頻率為2小時(shí)/次，每次加入1 2公斤的精煉劑。
②在熔爐中的調(diào)質(zhì)室內(nèi)添加Al-Sr中間合金、混合稀土 (Re)和Al-Zr中間合金，
4對進(jìn)入調(diào)質(zhì)室的鋁合金熔液進(jìn)行復(fù)合變質(zhì)及細(xì)化處理，并向調(diào)質(zhì)室內(nèi)吹入氮?dú)鈱︿X合金熔
液進(jìn)行二次除氣；在該步驟中，三種中間元素的添加溫度為710 730°C。 ③鋁合金熔液進(jìn)入熔爐中的使用室進(jìn)行保溫備用，熔液溫度保持在690 720°C之間。 ④通過鐵勺將使用室中的熔液倒入模具進(jìn)行澆鑄，倒入方法為先慢后快再慢，每次倒入時(shí)間為23 25ms。在該步驟中，模具在鋁合金熔液倒入前加熱至250°C 290°C，并于模具表面噴涂一定厚度的脫模劑，以便于鑄件成型后的卸取，澆鑄時(shí)，鋁合金溶液通過風(fēng)管冷卻。 如上所述，熔化室與調(diào)質(zhì)室及調(diào)質(zhì)室與使用室之間分別設(shè)有鋁液連通口，且鋁液連通口處均安裝有泡沫陶瓷過濾網(wǎng)，通過該兩處的過濾網(wǎng)可以分別對出熔化室和出調(diào)質(zhì)室的鋁合金熔液進(jìn)行過濾除渣。所述熔化室和調(diào)質(zhì)室的氮?dú)饬髁烤鶠?. 5 3立方米/小時(shí)，噴吹壓力為0. 25 0. 35mpa。 此外，由于混合稀土 (Re)具有很好的長效性和重熔穩(wěn)定性，吸氣傾向性小，無污染，加入工藝簡便、無腐蝕作用，能改善鋁液流動性，同時(shí)兼有凈化鋁液的作用。因?yàn)闉槿〉幂^好的變質(zhì)效果，為達(dá)到既減少合金吸氣，又能改善鋁液流動性的效果，本項(xiàng)目采用了復(fù)合變質(zhì)技術(shù)，即通過A1-Sr中間合金和混合稀土 (Re)的共同作用，結(jié)合兩者的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)鋁合金溶液的變質(zhì)。 同時(shí)，混合稀土 (Re)的細(xì)化作用也引起我們的重視，稀土在鋁合金中的強(qiáng)化作用主要有細(xì)晶強(qiáng)化、有限固熔強(qiáng)化和稀土化合物的第二相強(qiáng)化等。而Al-Zr中間合金細(xì)化劑(主要包括Al-Zr-Ti-B和Al-Zr-B-0等)，可以起到細(xì)化和微合金化的作用，還可以為合金提供原位合成增強(qiáng)顆粒，進(jìn)一步提高合金性能。因此，為了獲得最佳的晶粒細(xì)化效果，我們集合了兩種細(xì)化劑的優(yōu)點(diǎn)，采用了復(fù)合細(xì)化技術(shù)，即在鋁合金溶液中添加混合稀土 (Re)和Al-Zr中間合金，實(shí)現(xiàn)鋁合金溶液的細(xì)化和微合金化。 如上，在變質(zhì)和細(xì)化過程中，Al-Sr中間合金的加入量為0.01% 0.018%，最佳值為0. 15% ;混合稀土 (Re)的加入量為0. 1% 0. 3%，最佳值為0. 2% ;A1-Zr中間合金的加入量為0. 01 % 0. 018%，最佳值為0. 015% ;變質(zhì)、細(xì)化處理的時(shí)間為30 40min。
權(quán)利要求
一種鋁合金車輪轂的熔煉與重力鑄造工藝，其特征在于包括如下步驟①將鋁合金熔料投入熔爐中的熔化室進(jìn)行熔煉并形成鋁合金液體，在熔化室溫度達(dá)到740～760℃時(shí)，通過氮?dú)鈱⒕珶拕┐等肴刍疫M(jìn)行精煉，除去鋁合金熔液中的氣體與非金屬夾雜物；②在熔爐中的調(diào)質(zhì)室內(nèi)添加Al-Sr中間合金、混合稀土(Re)和Al-Zr中間合金，對進(jìn)入調(diào)質(zhì)室的鋁合金熔液進(jìn)行復(fù)合變質(zhì)及細(xì)化處理，并向調(diào)質(zhì)室內(nèi)吹入氮?dú)鈱︿X合金熔液進(jìn)行二次除氣；③鋁合金熔液進(jìn)入熔爐中的使用室進(jìn)行保溫備用，熔液溫度保持在690～720℃之間；④通過鐵勺將使用室中的熔液倒入模具進(jìn)行澆鑄，倒入方法為先慢后快再慢，每次倒入時(shí)間為23～25ms。
2. 如權(quán)利要求1所述的熔煉與重力鑄造工藝，其特征在于所述A1-Sr中間合金、混合稀土 (Re)和A1-Zr中間合金的加入量分別為鋁合金熔液的0.01% 0.018%、0. 1% `0. 3%和0. 01% 0. 018%，復(fù)合變質(zhì)及細(xì)化處理的時(shí)間為30 40min，溫度為710 730°C。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的熔煉與重力鑄造工藝，其特征在于所述熔化室與調(diào)質(zhì)室及調(diào)質(zhì)室與使用室之間分別設(shè)有鋁液連通口，且鋁液連通口處均安裝有泡沫陶瓷過濾網(wǎng)。
4. 如權(quán)利要求3所述的熔煉與重力鑄造工藝，其特征在于所述熔爐內(nèi)精煉的頻率為2小時(shí)/次，每次加入1 2公斤的精煉劑。
5. 如權(quán)利要求3所述的熔煉與重力鑄造工藝，其特征在于所述熔化室和調(diào)質(zhì)室的氮?dú)饬髁烤鶠?. 5 3立方米/小時(shí)，噴吹壓力為0. 25 0. 35mpa。
6. 如權(quán)利要求3所述的熔煉與重力鑄造工藝，其特征在于所述模具在鋁合金熔液倒入前加熱至25(TC 29(TC，并于模具表面噴涂一定厚度的脫模劑。
7. 如權(quán)利要求3所述的熔煉與重力鑄造工藝，其特征在于所述鋁合金溶液在澆鑄過程中通過風(fēng)管冷卻。
全文摘要
一種鋁合金車輪轂的熔煉與重力鑄造工藝，包括如下步驟①將鋁合金熔料投入熔化室進(jìn)行熔化，在熔化室溫度達(dá)到740～760℃時(shí)，通過氮?dú)鈱⒕珶拕┐等肴刍疫M(jìn)行精煉；②在調(diào)質(zhì)室內(nèi)添加Al-Sr中間合金、混合稀土(Re)和Al-Zr中間合金，對進(jìn)入調(diào)質(zhì)室的鋁合金熔液進(jìn)行復(fù)合變質(zhì)及細(xì)化處理，并向調(diào)質(zhì)室內(nèi)吹入氮?dú)膺M(jìn)行二次除氣；③鋁合金熔液進(jìn)入使用室進(jìn)行保溫備用，熔液溫度保持在690～720℃之間；④通過鐵勺將使用室中的熔液倒入模具進(jìn)行澆鑄，倒入方法為先慢后快再慢，每次倒入時(shí)間為23～25ms。上述工藝不但可有效起到排渣除氣的作用，而且變質(zhì)、細(xì)化效果好，有利于提高產(chǎn)品的質(zhì)量。
文檔編號B22D1/00GK101758204SQ200810172149
公開日2010年6月30日 申請日期2008年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月12日
發(fā)明者鄭東海 申請人:鄭東海