高强高韧型汽车铝合金棒材生产方法与流程

本发明涉及高强高韧型汽车铝合金棒材生产方法，属于汽车铝合金棒材。

背景技术：

1、在汽车领域，需要大量使用到铝合金材料，如铝合金轮毂，各种铝合金配件等，其通常都是来源于铝合金棒材经过再次加工制成。

2、汽车领域所用的铝合金棒材，通常追求高强度、高韧性，因此，如果提高铝合金棒材的韧性是重中之重。

3、在铝合金棒材的冶炼过程中，搅拌是一个非常重要的设备，通常决定铝合金熔液中各组分的分散效果，例如，如果在精炼时，搅拌不充分，精炼剂未来得及发挥其精炼效果，就形成铝渣，不利于后期除气、除杂，从而显著影响铝合金棒材的质量。

4、现有的搅拌桨，通常其都是竖直设置的，其搅拌轴只有自转，无公转，因此，其为保证搅拌效果，需要增加搅拌叶片的面积、数量等，如此导致搅拌过程中，大部分都是呈旋涡状的，其分散效果有限。如果搅拌桨在自转的同时，也能够公转，其无论是搅拌范围、搅拌效果都会显著提高，从而能够有效提高各组分分散效果。

5、基于此，提出本发明。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的不足，提供了高强高韧型汽车铝合金棒材生产方法，具体技术方案如下：

2、高强高韧型汽车铝合金棒材生产方法，包括以下步骤：

3、步骤s1、按照高强高韧型汽车铝合金配方备料，将主料铝材投入熔炼炉内进行熔炼，熔炼温度为750～760℃；

4、步骤s2、在不断搅拌下，按照高强高韧型汽车铝合金配方将除主料之外其余配料加入到熔炼炉内，得到铝合金熔液；

5、步骤s3、将铝合金熔液转移至精炼炉内精炼，精炼时采用氩气将精炼剂喷入铝合金熔液的方式，搅拌并精炼10～20min；

6、步骤s4、精炼完成后进行除气、扒渣，取样检测，检测合格后，静置；

7、步骤s5、升温至850℃～860℃，保温25～30min，冷却到730℃～740℃后铸造成铸棒，铸造温度为730℃～740℃，模盘温度为695℃～705℃，铸造速度为100～105mm/min，铸造水压为0.08～0.10mpa；

8、步骤s6、对铸棒依次进行均匀化退火、热剥皮挤压、淬火、拉伸、时效热处理，得到高强高韧型汽车铝合金棒材。

9、更进一步的改进，在步骤s1中，所述高强高韧型汽车铝合金配方包括以下质量比的组分：si：0.8～1.0％；fe：0.1～0.15％；cu：1.2～1.35％；mn：0.6～0.7％；mg：0.9～1.0％；zn：0.03～0.05％；ti＜0.02％；ce：0.02～0.03％；余量为al。

10、更进一步的改进，在步骤s3中，精炼炉内使用的搅拌装置为斜轴搅拌器；所述斜轴搅拌器包括安装架、电机、第一主轴、套设在第一主轴外部的第一轴承、安装在第一主轴下部的第一链轮、与第一链轮相适配的链条、与链条相适配的第二链轮、安装在第一主轴下端的接头、与第二链轮同轴连接的第二主轴、套设在第二主轴的第二轴承、安装在第二主轴下端的厚齿轮、与厚齿轮外啮合的片状齿轮、第三主轴、位于片状齿轮上方的上限位环、位于片状齿轮下方的下限位环，所述第一主轴由电机驱动转动，所述第三主轴的下端安装有搅拌叶片，所述第一主轴和第二主轴均呈竖直设置，所述第三主轴以第一主轴所在轴线为中心进行公转，所述第三主轴的轴线与第一主轴所在轴线之间夹角为锐角且第三主轴自转；所述第三主轴的上端套设有第三轴承，所述第三轴承的外圈与接头的侧壁之间安装有第一连接板，所述片状齿轮套设在第三主轴的外部且固定连接；所述第一链轮和第二链轮之间通过链条传动，所述第二主轴的上端与第二链轮固定连接，所述第二轴承的外周与上限位环之间安装有第二连接板，所述上限位环和下限位环均与安装架固定连接；所述第三主轴的外部同轴连接有半球状的半球体一和半球状的半球体二，所述半球体一和半球体二均套设在第三主轴的外部，所述上限位环的中央设置有与半球体一相适配且用来供第三主轴穿过的限位孔一，所述下限位环的中央设置有与半球体二相适配且用来供第三主轴穿过的限位孔二，所述半球体一的下方设置有与半球体一一体连接的第一挡圈，所述半球体二的上方设置有与半球体二一体连接的第二挡圈，所述片状齿轮位于第一挡圈与第二挡圈之间；所述厚齿轮的厚度大于片状齿轮的厚度。

11、更进一步的改进，在步骤s3中，精炼时采用的精炼剂为无钠精炼剂，每吨铝合金熔液中添加1.2～1.3公斤无钠精炼剂，所用氩气喷入时的气压为0.25～0.3mpa，流量为60～100l/min。

12、更进一步的改进，所述厚齿轮的厚度与片状齿轮的厚度之比为x，3≤x≤5。

13、更进一步的改进，所述第三主轴的轴线与第一主轴所在轴线之间夹角为8°≤θ≤25°。

14、更进一步的改进，所述限位孔一包括第一圆柱孔、与半球体一相匹配的球面孔一，所述第一圆柱孔位于球面孔一的上方且第一圆柱孔与球面孔一连通；所述限位孔二包括第二圆柱孔、与半球体二相匹配的球面孔二，所述第二圆柱孔位于球面孔二的下方且第二圆柱孔与球面孔二连通。

15、更进一步的改进，所述第二轴承包括外圈、内圈和滚珠，第二轴承的外圈内径与内圈外径之差为d，所述第二轴承的滚珠直径为d，d与d之间的配合公差为1±0.1mm；第二轴承的外圈与内圈之间填充的润滑剂为混合润滑剂。

16、更进一步的改进，所述混合润滑剂是由煤焦油沥青、硫化镍、氮化铬按照质量比100:26.7:2.5的比例混合制成。

17、更进一步的改进，所述接头的外周为倒圆台状结构，所述接头的侧壁设置有供第一连接板端部进出的插槽，所述第一连接板与接头之间通过螺栓连接。

18、本发明的有益效果：

19、1、本发明通过进一步优化配方以及生产工艺，得到所述高强高韧型汽车铝合金棒材的强度大，韧性高，特别适合用于汽车领域。

20、2、本发明在生产过程中，尤其是在精炼工艺中，采用斜轴搅拌器进行搅拌，不但显著提高搅拌效率，还能够降低精炼剂的使用，从而能够进一步提高成品棒材的质量，提高精炼效果。

技术特征：

1.高强高韧型汽车铝合金棒材生产方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的高强高韧型汽车铝合金棒材生产方法，其特征在于：在步骤s1中，所述高强高韧型汽车铝合金配方包括以下质量比的组分：si：0.8～1.0％；fe：0.1～0.15％；cu：1.2～1.35％；mn：0.6～0.7％；mg：0.9～1.0％；zn：0.03～0.05％；ti＜0.02％；ce：0.02～0.03％；余量为al。

3.根据权利要求1所述的高强高韧型汽车铝合金棒材生产方法，其特征在于：在步骤s3中，精炼炉(10)内使用的搅拌装置为斜轴搅拌器；所述斜轴搅拌器包括安装架(212)、电机(11)、第一主轴(24)、套设在第一主轴(24)外部的第一轴承(264)、安装在第一主轴(24)下部的第一链轮(261)、与第一链轮(261)相适配的链条(263)、与链条(263)相适配的第二链轮(262)、安装在第一主轴(24)下端的接头(265)、与第二链轮(262)同轴连接的第二主轴(2621)、套设在第二主轴(2621)的第二轴承(2622)、安装在第二主轴(2621)下端的厚齿轮(252)、与厚齿轮(252)外啮合的片状齿轮(251)、第三主轴(21)、位于片状齿轮(251)上方的上限位环(23)、位于片状齿轮(251)下方的下限位环(22)，所述第一主轴(24)由电机(11)驱动转动，所述第三主轴(21)的下端安装有搅拌叶片(211)，所述第一主轴(24)和第二主轴(2621)均呈竖直设置，所述第三主轴(21)以第一主轴(24)所在轴线为中心进行公转，所述第三主轴(21)的轴线与第一主轴(24)所在轴线之间夹角为锐角且第三主轴(21)自转；所述第三主轴(21)的上端套设有第三轴承(213)，所述第三轴承(213)的外圈与接头(265)的侧壁之间安装有第一连接板(266)，所述片状齿轮(251)套设在第三主轴(21)的外部且固定连接；所述第一链轮(261)和第二链轮(262)之间通过链条(263)传动，所述第二主轴(2621)的上端与第二链轮(262)固定连接，所述第二轴承(2622)的外周与上限位环(23)之间安装有第二连接板(2623)，所述上限位环(23)和下限位环(22)均与安装架(212)固定连接；所述第三主轴(21)的外部同轴连接有半球状的半球体一(232)和半球状的半球体二(222)，所述半球体一(232)和半球体二(222)均套设在第三主轴(21)的外部，所述上限位环(23)的中央设置有与半球体一(232)相适配且用来供第三主轴(21)穿过的限位孔一，所述下限位环(22)的中央设置有与半球体二(222)相适配且用来供第三主轴(21)穿过的限位孔二，所述半球体一(232)的下方设置有与半球体一(232)一体连接的第一挡圈(233)，所述半球体二(222)的上方设置有与半球体二(222)一体连接的第二挡圈(223)，所述片状齿轮(251)位于第一挡圈(233)与第二挡圈(223)之间；所述厚齿轮(252)的厚度大于片状齿轮(251)的厚度。

4.根据权利要求1所述的高强高韧型汽车铝合金棒材生产方法，其特征在于：在步骤s3中，精炼时采用的精炼剂为无钠精炼剂，每吨铝合金熔液中添加1.2～1.3公斤无钠精炼剂，所用氩气喷入时的气压为0.25～0.3mpa，流量为60～100l/min。

5.根据权利要求3所述的高强高韧型汽车铝合金棒材生产方法，其特征在于：所述厚齿轮(252)的厚度与片状齿轮(251)的厚度之比为x，3≤x≤5。

6.根据权利要求3所述的高强高韧型汽车铝合金棒材生产方法，其特征在于：所述第三主轴(21)的轴线与第一主轴(24)所在轴线之间夹角为8°≤θ≤25°。

7.根据权利要求3所述的高强高韧型汽车铝合金棒材生产方法，其特征在于：所述限位孔一包括第一圆柱孔(231)、与半球体一(232)相匹配的球面孔一(2311)，所述第一圆柱孔(231)位于球面孔一(2311)的上方且第一圆柱孔(231)与球面孔一(2311)连通；所述限位孔二包括第二圆柱孔(221)、与半球体二(222)相匹配的球面孔二(2211)，所述第二圆柱孔(221)位于球面孔二(2211)的下方且第二圆柱孔(221)与球面孔二(2211)连通。

8.根据权利要求3所述的高强高韧型汽车铝合金棒材生产方法，其特征在于：所述第二轴承(2622)包括外圈、内圈和滚珠，第二轴承(2622)的外圈内径与内圈外径之差为d，所述第二轴承(2622)的滚珠直径为d，d与d之间的配合公差为1±0.1mm；第二轴承(2622)的外圈与内圈之间填充的润滑剂为混合润滑剂。

9.根据权利要求8所述的高强高韧型汽车铝合金棒材生产方法，其特征在于：所述混合润滑剂是由煤焦油沥青、硫化镍、氮化铬按照质量比100:26.7:2.5的比例混合制成。

10.根据权利要求3所述的高强高韧型汽车铝合金棒材生产方法，其特征在于：所述接头(265)的外周为倒圆台状结构，所述接头(265)的侧壁设置有供第一连接板(266)端部进出的插槽，所述第一连接板(266)与接头(265)之间通过螺栓连接。

技术总结
本发明涉及高强高韧型汽车铝合金棒材生产方法，先在熔炼炉内熔炼，得到铝合金熔液，然后在精炼炉内精炼，精炼炉内使用的搅拌装置为斜轴搅拌器；精炼时采用氩气将精炼剂喷入铝合金熔液的方式，精炼完成后进行除气、扒渣，铸造成铸棒，对铸棒依次进行均匀化退火、热剥皮挤压、淬火、拉伸、时效热处理，得到高强高韧型汽车铝合金棒材。本发明通过进一步优化配方以及生产工艺，得到所述高强高韧型汽车铝合金棒材的强度大，韧性高，特别适合用于汽车领域。本发明在生产过程中，尤其是在精炼工艺中，采用斜轴搅拌器进行搅拌，不但显著提高搅拌效率，还能够降低精炼剂的使用，从而能够进一步提高成品棒材的质量，提高精炼效果。

技术研发人员：崔立新,赵晓光,吴胜利,高尚辉,冯宗玲,焦培勇,李成,许庆彬,张晓,吕涛,辛文侠,成凯,王志伟,李明,王环宇,许英杰,甘伟科,郭帅,梁鹏,王丹丹,贾林麦,郑婷婷,王世超
受保护的技术使用者：山东创新金属科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/7/29