专利名称：铝合金车轮铸造工艺和热处理工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及铝合金车轮制造技术，具体地说是涉及一种适用于8356型A356铝合 金车轮铸造工艺和热处理工艺。
背景技术：
我国汽车工业经过几十年的建设，汽车产量大幅上升，尤其是加入世贸组织以后， 中国汽车工业借助国际汽车产业的资本和技术，实现了一个大跨越，中国在未来的5-10年 将会是世界最大、增长最快的汽车市场，这已获得国际业内人士的普遍认同。能源、环境和 安全是当今世界各国极为关注的三大问题，汽车工业的发展和汽车应用的普及同这三大问 题密切相关。汽车在行驶时，要消耗大量的石油类燃料，排出大量的有害废物，如二氧化碳、 氧化氮、一氧化碳等，对大气造成严重污染。随着现代汽车节能降耗要求的不断高涨，安全 和环保法规日趋严格，汽车轻量化的要求更为迫切。采用铝合金车轮是汽车轻量化最快捷有效的途径。铝合金车轮的性能直接取决于 其采用的制造技术，其制造工艺有锻造和铸造之分。目前国内外生产车轮的主要铸造成形 方法有金属型重力铸造、低压铸造、压力铸造和挤压铸造。国内制造铝合金汽车车轮主要采 用成本较低的低压铸造工艺，约占全部产量的80%。A356合金是目前车轮铸造生产运用比较普遍的一种轻合金，对熔化条件极为敏 感。在铝熔体处理过程中，必须将净化、变质和细化三方面结合起来，且净化是最关键的控 制因素，只有在高效净化铝液的基础上进行适当的细化或变质等处理，才能充分发挥细化、 变质所应有的潜力，最终达到有效控制铝熔体冶金质量、提高铝材性能的目的。
发明内容
本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种8356型 A356铝合金车轮铸造工艺和热处理工艺。本发明的工艺采用科学的净化技术、细化变质技 术以及相应的热处理工艺改善了材料性能，可有效解决铸件氧化夹杂、气孔、缩孔、疏松等 问题，同时也使得力学性能得到一定程度的提高。本发明的目的可通过下述技术措施来实现
本发明的铝合金车轮铸造工艺和热处理工艺包括如下步骤 所述工艺包括如下步骤
a、采用金属模低压铸造工艺，浇注温度为690°C 750°C，金属模具预热温度为 250350 ；
b、在熔炼炉中进行细化，细化剂采用Α1-5 -Β中间合金，并调整铝液中铁、硅的含 量，其中Fe彡0. 2%，Si的含量在6. 5%-7. 5%之间；在精炼包中进行变质和炉外吹氮气 精炼，变质剂采用Ai-IOSr中间合金，并调整铝液中镁、锶、钛的含量，其中Mg的含量在 0. 2%-0· 4% 之间，Ti ( 0. 2%，Sr 加入量为 0. 02%_0· 03%Sr，加入温度 720°C -745°C ；之后进 入除气、浇铸成型工序；c、在金属模的车轮厚大部位加冷却管进行快冷，在侧模外围填充保温棉延缓轮辋中 部的冷却速度，以实现顺序凝固；
d、d、车轮铸件冷却后入热处理窑，进行固溶时效处理，固溶温度53。±7C，固溶时 间3-4h ；淬火水温60°C，淬火时间2-2. 5h，时效温度160 ± 5°C，时效时间i-i 5h。本发明中所述的除气工序的除气时间150-200S，冬天为120_160s，除气后在光 谱分析仪中分析合金成分；对金属模具进行预热时，当预热温度达到250°C左右时，喷涂涂 料，厚度为0. 2-0. 5mm。本发明具有如下有益效果
1.本发明工艺设计合理，缩短了铸件的生产周期，提高了生产率，采用了典型的低压铸 造浇注系统，，在凝固过程中根据自上而下顺序凝固的原则，在车轮的厚大部位加冷却管进 行快冷，在侧模外围填充保温棉延缓轮辋中部的冷却速度，减少了铸件缺陷，提高了铸件质 量。2.本发明运用合理的冶炼工艺提高铝液纯净度，采用合理的热处理工艺，使铸件 组织均勻化，对铝液进行合金化处理，细化组织，提高铸件使用性能，从而充分实现了材料 的细化、纯净化、均勻化，消除了裂纹、疏松等缺陷，铸件的强度得到了提高，作为保安件的 汽车车轮将会更安全。3.利用本发明生产的8356型A356铝合金车轮具有高性能的特点，很容易得到用 户认可，市场潜力大。
图1 8356型A356铝合金车轮中缩孔、缩松分布状况(X射线探伤测试结果)。图2冷却管和保温棉位置示意图。图中序号1-上模，2-侧模，3-保温棉，4-铸件，5-下模，6_冷却管。图3采用本发明生产的8356型A356铝合金车轮铸造毛坯。
具体实施例方式本发明以下将结合实施例(附图)作进一步描述
本发明所用A356合金是目前车轮铸造生产运用比较普遍的一种轻合金，按重量百分 比计，其具体成分 Si6. 5%-7. 5%, MgO. 2%-0. 4%, Ti 彡 0. 2%, Fe 彡 0. 2%, Cu<0. 2%, Ζη<0. 3%, 余量Al。由于铝液极易吸氢，一旦铝液中氢含量过高，铸件中就会形成大量的针孔或气孔， 因此需要对铝液进行精炼。即需要在熔炼炉中进行细化，细化剂采用Α1-5 -Β中间合金， 并调整铝液中铁、硅的含量，其中Fe彡0. 2%，Si的含量在6. 5%-7. 5%之间；在精炼包中进 行变质和炉外吹氮气精炼，变质剂采用Ai-IOSr中间合金，并调整铝液中镁、锶、钛的含量， Mg的含量在0. 2%-0. 4%之间，Ti彡0. 2%，加入温度720°C -745°C ；之后进入除气、浇铸成型 工序；
本发明采用金属模低压铸造工艺，浇注温度为690°C 750°C，模具预热温度为 250 350O。本发明中所述的除气工序的除气时间夏季为150-200S，冬天为120_160s，除气后 在光谱分析仪中分析合金成分；对金属模具进行预热时，当预热温度达到250°C左右时，喷涂涂料，厚度为0. 2-0. 5mm。本发明根据自上而下顺序凝固的原则，在金属模的车轮的厚大部位加冷却管进行 快冷，在侧模外围填充保温棉延缓轮辋中部的冷却速度(如图2所示)。本发明采用的固溶时效处理工艺参数为固溶温度± 7C，固溶时间3_4h;淬火 水温60°C，淬火时间2-2. 5h，时效温度160 ± 5°C，时效时间i-i 5h。本发明通过对铸件的凝固过程进行模拟，以及现场试验均证实铸件在浇注完成 后，浇道对铸件进行补缩，在轮辋与轮辐连接处，产生缺陷的几率远远高于其它部位。因此， 在浇注过程中在升液管处通过安置过滤网，可起到有效防止夹杂、减少铸件缺陷的作用。在 铸件厚大部位加冷却管，在侧模外围填充保温棉，可以进一步提高铸件质量。本发明工作过程及结果
由于本发明采用在冶炼过程中进行了炉外精炼和合金化，浇注过程中在升液管处安置 过滤网，保证了金属液的纯净；利用计算机模拟技术安置的冷却管和填充的保温棉有效地 起到了顺序凝固的作用，生产出了铸造缺陷较少的高性能铸件(参见图3)。比较例(参见图1)
没有设置冷却管和填充保温棉，观察浇注过程，发现车轮铸件的轮辋与轮辐连接处及 轮辋后沿存在着缩孔。机械加工后发现铸件次表面有缺陷，冲击性能达到设计要求，但疲劳 弯曲性能没有达到设计要求。
权利要求
一种8356型A356铝合金车轮铸造工艺和热处理工艺，其特征在于所述工艺包括如下步骤a 、采用金属模低压铸造工艺，浇注温度为690℃～735℃，金属模具预热温度为250℃～350℃；b 、在熔炼炉中进行细化，细化剂采用Al 5Ti B中间合金，并调整铝液中铁、硅的含量，其中Fe≤0.2%，Si的含量在6.5% 7.5%之间；在精炼包中进行变质和炉外吹氮气精炼，变质剂采用Ai 10Sr中间合金，并调整铝液中镁、锶、钛的含量，其中Mg的含量在0.2% 0.4%之间，Ti≤0.2%，Sr加入量为0.02% 0.03%Sr，加入温度720℃ 745℃；之后进入除气、浇铸成型工序；c 、在金属模的车轮厚大部位加冷却管进行快冷，在侧模外围填充保温棉延缓轮辋中部的冷却速度，以实现顺序凝固；d、 车轮铸件冷却后入热处理窑，进行固溶时效处理，固溶温度535 5℃，固溶时间3 4h；淬火水温60℃，淬火时间2 2.5h，时效温度1605℃，时效时间3 3.5h。2010105421329100001dest_path_image002.jpg,165247dest_path_image002.jpg
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于所述除气工序的除气时间夏季为 150-200S，冬天为120-160S，除气后在光谱分析仪中分析合金成分。
3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于对金属模具进行预热时，当预热温度达到 250°C左右时，喷涂涂料，厚度为0. 2-0. 5mm。
全文摘要
一种8356型A356铝合金车轮铸造工艺和热处理工艺，所述工艺包括下述步骤a、采用金属模低压铸造工艺，浇注温度为690℃～735℃，模具预热温度为250℃～350℃；b、在熔炼炉中进行细化，并调整铝液中铁、硅的含量；在精炼包中进行变质和炉外吹氮气精炼，并调整铝液中镁、锶、钛的含量；c、在车轮的厚大部位加冷却管进行快冷，在侧模外围填充保温棉延缓轮辋中部的冷却速度，以实现顺序凝固；d、车轮铸件冷却后入热处理窑，进行固溶时效处理。本发明设计了合适的浇注温度和合理的冷却措施，有效地实现了铸件的补缩，浇注过程中在升液管处安置过滤网，有效防止了夹杂，通过对关键工艺参数的控制，保证了8356型A356铝合金车轮铸件产品质量。
文档编号C22C21/04GK101966575SQ20101054213
公开日2011年2月9日 申请日期2010年11月13日 优先权日2010年11月13日
发明者王有超, 王海燕, 米国发, 郑喜平 申请人:河南理工大学