一种采用节能短流程热处理工艺处理铝合金轮毂的方法与流程

文档序号:15575575发布日期:2018-09-29 05:27阅读:268来源:国知局

本发明主要涉及汽车轮毂热处理加工的技术领域,具体涉及一种采用节能短流程热处理工艺处理铝合金轮毂的方法。



背景技术:

a356铝合金作为一种亚共晶铝硅合金,因其良好的铸造流动性、较好的力学性能、低的热膨胀系数和良好的耐腐蚀性能而成为应用很广泛的铸造铝合金。并且越来越多的应用到汽车工业和航空航天领域,在保证强度的条件下减轻重量以节约材料和减少运行中的能量消耗。

常规条件下,a356合金组织中的共晶硅相以针状、棒状或者板条状析出,在受力过程中易产生应力集中,存在对基体的割裂作用,致使合金的变形和力学性能受到很大限制。a356合金中主要强化元素为si,mg等会在固溶处理时溶入铝基体,形成过饱和的α(al),时效过程中mg2si相析出,合金的强硬度提高,由于mg2si相在室温下析出缓慢,通常采用固溶+时效的t6热处理工艺。

在现有的公开文件中,一种a356.2铝合金轮毂的热处理工艺---201410519570.1,针对上述提出的技术问题,进行合理的改进,

固溶处理:温度538℃,保温300min;

时效处理:温度时效温度145℃,保温180min;

在该公开文件的基础上,对热处理工艺进行合理改进,以期在该热处理工艺上,进一步促进a356.2铝合金轮毂的加工工艺。



技术实现要素:

本发明主要提供了一种采用节能短流程热处理工艺处理铝合金轮毂的方法,用以解决上述背景技术中提出的技术问题。

本发明进行热处理的最佳处理方案为:545℃*240min+145℃*120min。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案为:

本发明采取的具体工艺流程如下:

步骤一,装炉

使用叉车按顺序将待处理的低压铸造生产的铝合金轮毂推入至固溶处理炉中;

步骤二,固溶处理

(1)将步骤1热处理炉关好以后,送气点火加热,同时开动风扇和控温仪表;

(2)通过控温仪表设定加热参数,加热温度梯度为200℃/h,固溶温度设定为535-545℃;

(3)保温时间为24-270min,在保温期间定时校正炉膛工作区域温度;

步骤三,出炉冷却

保温结束后,用吊车将车轮迅速出炉,淬入水中冷却;

步骤四,轮毂变形校正

在淬火后立即校正轮毂变形,将轮毂放入矫正模具中施加压力,校正其变形部位;

步骤五,时效处理

按照步骤二处理方式,设定保温温度为135-145℃,保温时间为120-140min。

具体的,通过多组实验对比,所述固溶处理时的最佳温度控制在545℃,最佳的保温时间控制在240min;所述时效处理时的最佳温度控制在145℃,最佳的保温时间控制在120min。

该加工过程,主要通过针对a356铝合金轮毂进行加工,且在加工过程中,步骤二中,淬火延迟时间小于15s,淬火介质温度范围70℃~80℃,并且,该节能短流程热处理工艺主要通过控制固溶时效析出相的方法提高强度。

与现有技术相比,本发明的有益效果体现在:

(1)本发明由于所设计的热处理工艺相较于传统t6热处理固溶时间缩短60min,时效时间缩短30min,共计缩短时间90min;

(2)本发明由于所设计的热处理工艺相较于传统t6热处理固溶温度提高5℃,时效温度提高20℃,固溶温度配合较高的时效温度,能够析出更多的时效强化相mg2si,al3ti;

(3)本发明在于采用控制固溶温度和时效及时间,通过通过提高析出相数目的方式提高强度,制得的a356铝合金轮毂的抗拉强度范围可达265-303mpa,超过传统t6热处理工艺处理的a356铝合金轮毂力学性能(a356合金t6态抗拉强度一般不高于270mpa)。

具体实施方式

以下将通过具体实施例来进一步说明本发明,本技术领域技术人员应该可以理解,实施例仅用于示意说明,而不能限制本发明的权利要求的范围。

下面结合表1和表2中各实施例的具体制备参数对本发明作进一步描述。

综合考虑热处理强化机制的相关影响,确定固溶温度、固溶时间、时效温度、时效时间为本次课题研究的四个实验因素(记为abcd),每个因素各取三个不同水平(记为123)进行实验,具体实验因素及水平见表-1所示:

表-1相关实验因素水平表

根据上表相关实验因素及水平,若对相关因素所有水平进行实验,所需实验共34组,为减少实验组数,选择正交实验方案。实验方案设计选用四因素等水平正交表(l934),具体实验方案如下:

表2实施例1-9的实验参数

实施例1:

本实施例中采用一种短流程用于a356合金轮毂热处理工艺的方法如下:

步骤一,装炉;

使用叉车按顺序将待处理的低压铸造生产的a356铝合金轮毂推入至固溶处理炉中。

步骤二,固溶操作;

(1)将步骤1热处理炉关好以后,送气点火加热,同时开动风扇和控温仪表;

(2)通过控温仪表设定加热参数,加热温度梯度为200℃/h,固溶温度设定为545℃;

(3)保温时间为310min,在保温期间定时校正炉膛工作区域温度。

步骤三,出炉冷却;

保温结束后,用吊车将车轮迅速出炉,淬入水中冷却

步骤四,轮毂变形校正;

在淬火后立即校正轮毂变形,将轮毂放入矫正模具中施加压力,校正其变形部位。

步骤五,时效操作;按照步骤二操作方式,设定保温温度为135℃,保温时间为140min。

对本实施例制得的样品进行性能分析:

采用“50knsanscmt-5105”电子万能试验机测量样品的抗拉强度为275mpa。

实施例2:

本实施例的制备过程参见实施例1,不同的是制备参数的区别,具体见表1。

对实施例2制得的样品进行性能分析:

采用“50knsanscmt-5105电子万能试验机”测量样品的抗拉强度为271mpa。

实施例3:

本实施例的制备过程参见实施例1,不同的是制备参数的区别,具体见表1。

对实施例3制得的样品进行性能分析:

采用“50knsanscmt-5105电子万能试验机”测量样品的抗拉强度为303mpa。

实施例4:

本实施例的制备过程参见实施例1,不同的是制备参数的区别,具体见表1。

对实施例4制得的样品进行性能分析:

采用“50knsanscmt-5105电子万能试验机”测量样品的抗拉强度为298mpa。

实施例5:

本实施例的制备过程参见实施例1,不同的是制备参数的区别,具体见表1。

对实施例5制得的样品进行性能分析:

采用“50knsanscmt-5105电子万能试验机”测量样品的抗拉强度为294mpa。

实施例6:

本实施例的制备过程参见实施例1,不同的是制备参数的区别,具体见表1。

对实施例6制得的样品进行性能分析:

采用“50knsanscmt-5105电子万能试验机”测量样品的抗拉强度为295mpa。

实施例7:

本实施例的制备过程参见实施例1,不同的是制备参数的区别,具体见表1。

对实施例7制得的样品进行性能分析:

采用“50knsanscmt-5105电子万能试验机”测量样品的抗拉强度为279mpa。

实施例8:

本实施例的制备过程参见实施例1,不同的是制备参数的区别,具体见表1。

对实施例8制得的样品进行性能分析:

采用“50knsanscmt-5105电子万能试验机”测量样品的抗拉强度为265mpa。

实施例9:

本实施例的制备过程参见实施例1,不同的是制备参数的区别,具体见表1。

对实施例9制得的样品进行性能分析:

采用“50knsanscmt-5105电子万能试验机”测量样品的抗拉强度为270mpa。

本发明制得的亚共晶al-si合金的抗拉强度范围为265~303mpa,优于一般t6态a356合金的力学性能(a356合金t6态抗拉强度一般不高于240mpa),本发明中合金热处理方法简单,设备成本低廉,成本控制较有优势,有利于后期大批量的工业化生产。

上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员理解和使用发明。熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可做出种种的等同的变型或替换,并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此,本发明创造并不限于所述实施例,本领域的技术人员根据本发明的揭示,不脱离本发明的范畴所做出的等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

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