低壓鑄造鋁合金輪轂T4熱處理工藝

利用procast軟件對(duì)某鋁合金輪轂新產(chǎn)品的多種工藝方案進(jìn)行模擬分析。模擬結(jié)果顯示,鋁合金,輪輞與輪輻的肋部交接位置易出現(xiàn)"孤立熔池"現(xiàn)象,為此提出降低邊模溫度,同時(shí)設(shè)計(jì)了輪輻與輪輞交接處的冷卻系統(tǒng)及相應(yīng)的工藝參數(shù)。通過(guò)對(duì)多種工藝方案模擬結(jié)果的對(duì)比分析,證明改進(jìn)后的工藝方案幾乎不出現(xiàn)"孤立熔池"現(xiàn)象,且實(shí)現(xiàn)了順序凝固的要求。將改進(jìn)后的工藝方案投入試生產(chǎn),產(chǎn)品抽檢結(jié)果與模擬結(jié)果基本符合。

針對(duì)細(xì)輻條鋁合金汽車輪轂的低壓鑄造過(guò)程中,輻條根部容易產(chǎn)生的縮孔缺陷問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一種點(diǎn)冷卻的溫度控制方法,并用試驗(yàn)證明了該方法的控制能力。通過(guò)輻條處的局部溫度有效監(jiān)測(cè)和控制,實(shí)現(xiàn)鋁合金液由輪轂邊緣到中心的順序凝固,消除了輻條根部縮松、縮孔,在生產(chǎn)中取得了良好的效果。

以實(shí)際生產(chǎn)中的鋁合金輪轂鑄件為例,采用商用軟件anycasting和自己開發(fā)的低壓鑄造過(guò)程數(shù)值模擬軟件對(duì)其充型過(guò)程進(jìn)行了模擬,并針對(duì)鋁合金輪轂件的氣孔缺陷分析提出了工藝改進(jìn)方案。經(jīng)過(guò)實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證,有氣孔缺陷的產(chǎn)品明顯減少,表明數(shù)值模擬技術(shù)在低壓鑄造領(lǐng)域中對(duì)于改進(jìn)生產(chǎn)工藝、減少鑄件廢品等方面具有實(shí)際指導(dǎo)意義。

常用鑄造鋁合金的熱處理工藝規(guī)範(fàn)表 合金 代號(hào) 熱處 理 代號(hào) 淬火工藝時(shí)效或退火工藝用途舉例 加熱 溫度/℃ 保顯 時(shí)間 /h 冷郤介質(zhì) (水) 顯度/℃ 加熱 溫度/℃ 保顯 時(shí)間 /h 冷郤 方法 zl101t1---230±57~9空冷能改善破切削加工性 t4535±52~660~100---要求高塑性的零件 t5535±52~660~100155±52~7空冷要求提高屈服強(qiáng)度和硬 度的零件 t6535±52~660~100255±57~9空冷要求高強(qiáng)度和高硬度零 件 t7535±52~660~100250±52~4空冷 zl102t2---290±102~4空冷輕載荷的零件 zl103t1-

在鋁合金輪轂的低壓鑄造充型過(guò)程中,壓力條件是影響壓鑄質(zhì)量的主要因素。提出了低壓鑄造充型非線性壓力條件的加載方法。結(jié)合線性與非線性壓力加載的數(shù)值模擬,分析與驗(yàn)證了非線性壓力條件的有效性,詳細(xì)說(shuō)明了壓力條件對(duì)充型狀態(tài)的影響,以及缺陷的形成。對(duì)于復(fù)雜輪型,非線性壓力條件可以獲得穩(wěn)定充型狀態(tài);充型前流進(jìn)入型腔后,可適當(dāng)提高壓力加載速度;在輪輻與輪輞下緣充型時(shí),加載速度應(yīng)較平緩;在輪輞部分的上升充型中,壓力加載速度再次適當(dāng)提高。研究表明,非線性壓力條件可以有效地減少壓鑄充型缺陷,提高復(fù)雜輪轂的成品率;在保障前流穩(wěn)定的情況下,可以通過(guò)數(shù)值模擬與試壓鑄而獲得合理的非線性壓力條件。

針對(duì)大型鋁合金輪轂低壓鑄造過(guò)程中在熱節(jié)處產(chǎn)生的縮松、縮孔問(wèn)題,提出改變模具溫度和模具厚度的方法消除缺陷,但對(duì)＂孤立熔池＂現(xiàn)象影響較小。為此在以上兩種優(yōu)化工藝的基礎(chǔ)上,又在對(duì)應(yīng)產(chǎn)生缺陷部位的模具上加設(shè)水冷管。結(jié)果表明,該方法不僅使輪轂實(shí)現(xiàn)順序凝固,消除了輪轂厚大部位的缺陷,還提高了輪轂的冷卻速度,縮短了生產(chǎn)周期。

本文分析了低壓整體式鋁合金輪轂的低壓鑄造工藝性,并從鑄型分型面、鑄型型腔尺寸和鑄型壁厚的確定,鑄型排氣系統(tǒng)、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等幾方面介紹了該產(chǎn)品模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

采用擠壓鑄造工藝生產(chǎn)了2a50大型鋁合金輪轂,借助金相組織分析、微觀形貌觀察和力學(xué)性能測(cè)試等手段,對(duì)2a50變形鋁合金在擠壓鑄造狀態(tài)下的熱處理工藝進(jìn)行了試驗(yàn)研究。結(jié)果表明,合金的過(guò)燒溫度為530℃;經(jīng)過(guò)505℃×8h+515℃×2h固溶處理和160℃×12h時(shí)效處理,合金力學(xué)性能σb≥400mpa、δ≥6.5%;合金組織致密,晶粒細(xì)化,無(wú)各向異性。

jwl輕合金制輪轂的安全標(biāo)準(zhǔn) 乘用車用輕合金制輪轂的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) （jwl標(biāo)志是japanlightalloywheel的簡(jiǎn)略） 此標(biāo)準(zhǔn)是適合于乘用車（乘11人以上的汽車、二輪自動(dòng)車除外）用輕合金制車輪的 安全標(biāo)準(zhǔn)。此技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的試驗(yàn)由制造者負(fù)責(zé)實(shí)施，符合此標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品用jwl 標(biāo)志表示。 卡車及大型汽車用輕合金制輪轂的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) （jwl-t標(biāo)志是japanlightalloywheeltruck&bus的簡(jiǎn)略） 此標(biāo)準(zhǔn)是適用于卡車及大型汽車用輕合金輪轂的安全標(biāo)準(zhǔn)。此技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的試驗(yàn) 由制造者負(fù)責(zé)實(shí)施，符合此標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品用jwl-t表示。 （品質(zhì)檢查合格標(biāo)志是vehicleinspectionassociation的簡(jiǎn)略） jwl、jwl-t標(biāo)準(zhǔn)適用的產(chǎn)品是否合格由第三方公正機(jī)關(guān)[汽車用輕合金制輪轂試驗(yàn)協(xié) 議會(huì)]進(jìn)行確認(rèn)，根據(jù)jwl

2a12鋁合金t4狀態(tài)棒材硬度熱處理工藝研究 作者：魏長(zhǎng)傳，章偉 作者單位：中鋁蘭州鋁業(yè)西北鋁加工分公司,甘肅隴西748111 本文讀者也讀過(guò)(8條) 1.于英錄.祁艷華.劉翠波提高2a12鋁合金厚壁管力學(xué)性能的試驗(yàn)[會(huì)議論文]-2006 2.劉靜安航空用2a12鋁合金大斷面型材生產(chǎn)工藝研究[會(huì)議論文]-2006 3.劉春燕.邱義倫.王斌.liuchun-yan.qiuyi-lun.wangbin2a12鋁合金熱處理工藝研究[期刊論文]-熱處理2008,23(5) 4.王濤.王國(guó)軍.唐明君2a12合金板材形變熱處理研究[會(huì)議論文]-2002 5.楊志坤.王邦龍.劉恩錦2a12鋁合金薄板的等溫淬火[期刊論文]-熱加工工藝2004(6) 6.馮永平2007鋁合金高精度棒材生產(chǎn)工藝研究[會(huì)議論文]-2

我國(guó)的鋁合金輪轂行業(yè)起步較晚,20世紀(jì)80年代末,出現(xiàn)了第一個(gè)具有現(xiàn)代規(guī)模的輪轂制造企業(yè)——戴卡輪轂制造有限公司,90年代初,在廣東出現(xiàn)了南海中南鋁合金輪轂有限公司,隨后有不少具有相當(dāng)實(shí)力和規(guī)模的民營(yíng)資本進(jìn)入此行業(yè)。

鋁及鋁合金熱處理工藝 1.鋁及鋁合金熱處理工藝 1.1鋁及鋁合金熱處理的作用 將鋁及鋁合金材料加熱到一定的溫度并保溫一定時(shí)間以獲得預(yù)期的產(chǎn)品 組織和性能。 1.2鋁及鋁合金熱處理的主要方法及其基本作用原理 1.2.1鋁及鋁合金熱處理的分類（見圖1） 圖1鋁及鋁合金熱處理分類 1.2.2鋁及鋁合金熱處理基本作用原理 (1)退火：產(chǎn)品加熱到一定溫度并保溫到一定時(shí)間后以一定的冷卻速度冷卻到室 溫。通過(guò)原子擴(kuò)散、遷移，使之組織更加均勻、穩(wěn)定、，內(nèi)應(yīng)力消除，可大 大提高材料的塑性，但強(qiáng)度會(huì)降低。 ①鑄錠均勻化退火：在高溫下長(zhǎng)期保溫，然后以一定速度（高、中、低、慢） 冷卻，使鑄錠化學(xué)成分、組織與性能均勻化，可提高材料塑性20%左右，降 低擠壓力20%左右，提高擠壓速度15%左右，同時(shí)使材料表面處理質(zhì)量提 高。 鋁 及 鋁 合 金 熱 處 理 回歸 均勻化退火 退火 成品退火

1.鋁及鋁合金熱處理工藝 1.1鋁及鋁合金熱處理的作用 將鋁及鋁合金材料加熱到一定的溫度并保溫一定時(shí)間以獲得預(yù)期的產(chǎn)品組織 和性能。 1.2鋁及鋁合金熱處理的主要方法及其基本作用原理 1.2.1鋁及鋁合金熱處理的分類（見圖1） 圖1鋁及鋁合金熱處理分類 1.2.2鋁及鋁合金熱處理基本作用原理 (1)退火：產(chǎn)品加熱到一定溫度并保溫到一定時(shí)間后以一定的冷卻速度冷卻到室 溫。通過(guò)原子擴(kuò)散、遷移，使之組織更加均勻、穩(wěn)定、，內(nèi)應(yīng)力消除，可大大提 高材料的塑性，但強(qiáng)度會(huì)降低。 ①鑄錠均勻化退火：在高溫下長(zhǎng)期保溫，然后以一定速度（高、中、低、慢）冷 卻，使鑄錠化學(xué)成分、組織與性能均勻化，可提高材料塑性20%左右，降低擠壓 力20%左右，提高擠壓速度15%左右，同時(shí)使材料表面處理質(zhì)量提高。 ②中間退火：又稱局部退火或工序間退火，是為了提高材料的塑性，消除材料內(nèi) 鋁 及 鋁

鋁合金渦輪是鐵路機(jī)車上的重要配件,其零件如圖1所示。鑄件重為42kg,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,要求在0.5mpa壓力下進(jìn)行水壓試驗(yàn),保壓5min不許有任何泄漏。此鑄件壁厚不均勻,薄壁處的葉片3.4mm,厚壁處70～90mm,葉片不能有冷隔、缺肉、相互串通等缺陷,增加了鑄造生產(chǎn)的難度。對(duì)這種高氣密性的要求,決定了鑄件內(nèi)部不得有任何影響氣密性的砂眼、氣孔、縮孔和縮松等鑄造缺陷。鋁合金渦輪鑄件是采用樹脂砂砂芯、金屬型低壓鑄造工藝生產(chǎn)的,以往在生產(chǎn)過(guò)程中由于工藝

以鋁合金汽車輪轂為研究對(duì)象,運(yùn)用鑄造模擬軟件進(jìn)行了低壓鑄造數(shù)值模擬計(jì)算,獲得了充型和凝固的動(dòng)態(tài)過(guò)程,觀察到了低壓鑄造中金屬液流動(dòng)的狀態(tài),獲得了金屬液停止流動(dòng)和凝固的時(shí)間點(diǎn)以及預(yù)測(cè)了存在縮松縮孔缺陷。根據(jù)模擬結(jié)果進(jìn)行改進(jìn)并重新進(jìn)行模擬,結(jié)果表明,充型過(guò)程中金屬液流動(dòng)更加平穩(wěn),凝固過(guò)程中可能產(chǎn)生的縮孔、縮松等缺陷得到有效的消除。

鋁合金熱處理工藝 3.1鋁合金熱處理原理 鋁合金鑄件的熱處理就是選用某一熱處理規(guī)范，控制加熱速度升到某一相應(yīng)溫 度下保溫一定時(shí)間并以一定得速度冷卻，改變其合金的組織，其主要目的是提高合 金的力學(xué)性能，增強(qiáng)耐腐蝕性能，改善加工型能，獲得尺寸的穩(wěn)定性。 3.1.1鋁合金熱處理特點(diǎn) 眾所周知，對(duì)于含碳量較高的鋼，經(jīng)淬火后立即獲得很高的硬度，而塑性則很 低。然而對(duì)鋁合金并不然，鋁合金剛淬火后，強(qiáng)度與硬度并不立即升高，至于塑性 非但沒(méi)有下降，反而有所上升。但這種淬火后的合金，放置一段時(shí)間(如4,6晝夜 后)，強(qiáng)度和硬度會(huì)顯著提高，而塑性則明顯降低。淬火后鋁合金的強(qiáng)度、硬度隨 時(shí)間增長(zhǎng)而顯著提高的現(xiàn)象，稱為時(shí)效。時(shí)效可以在常溫下發(fā)生，稱自然時(shí)效，也 可以在高于室溫的某一溫度范圍(如100,200?)內(nèi)發(fā)生，稱人工時(shí)效。 3.1.2鋁合金時(shí)效強(qiáng)化原理 鋁合金的時(shí)效硬化是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的

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采用低壓鑄造a356鋁合金輪轂進(jìn)行試驗(yàn),在固溶時(shí)間和時(shí)效時(shí)間不變的條件下,對(duì)同一批次的輪轂毛坯進(jìn)行不同固溶溫度和時(shí)效溫度的分析。結(jié)果表明,輪轂在555℃固溶溫度下進(jìn)行連續(xù)熱處理將產(chǎn)生過(guò)燒,在545℃固溶+150℃時(shí)效和550℃固溶+150℃時(shí)效下得到的鑄件性能較好。

本篇課題的研究目標(biāo)旨在通過(guò)進(jìn)行測(cè)試的方式對(duì)鋁合金輪轂的低壓鑄造過(guò)程進(jìn)行模擬,并且將其中溫度場(chǎng)變化的規(guī)律找到對(duì)相關(guān)結(jié)論給予佐證,與此同時(shí)也對(duì)由此測(cè)試產(chǎn)生的一系列結(jié)論進(jìn)行了對(duì)比與分析,為今后的汽車零件的配置技術(shù)創(chuàng)造更好的應(yīng)用環(huán)境與條件。

為了提高鋁合金輪轂制造質(zhì)量,本文對(duì)鋁合金輪轂熱處理工藝展開全面研究分析。首先,依據(jù)鋁合金輪轂理論知識(shí),結(jié)合多年工作經(jīng)驗(yàn),總結(jié)鋁合金輪轂優(yōu)勢(shì)。其次,探究a356合金輪轂固溶處理、淬火、時(shí)效處理,分析自然時(shí)效和人工時(shí)效。最后,開展試驗(yàn),分析t4熱處理和t6熱處理后a356合金伸長(zhǎng)率和硬度變化情況。

鋁合金的熱處理 鑄造鋁合金的金相組織比變形鋁合金的金相組織粗大，因而在熱處理時(shí)也有所不 同。前者保溫時(shí)間長(zhǎng)，一般都在2h以上，而后者保溫時(shí)間短，只要幾十分鐘。 因?yàn)榻饘傩丸T件、低壓鑄造件 鑄造鋁合金的金相組織比變形鋁合金的金相組織粗大，因而在熱處理時(shí)也有 所不同。前者保溫時(shí)間長(zhǎng)，一般都在2h以上，而后者保溫時(shí)間短，只要幾十分 鐘。因?yàn)榻饘傩丸T件、低壓鑄造件、差壓鑄造件是在比較大的冷卻速度和壓力下 結(jié)晶凝固的，其結(jié)晶組織比石膏型、砂型鑄造的鑄件細(xì)很多，故其在熱處理時(shí)的 保溫也短很多。鑄造鋁合金與變形鋁合金的另一不同點(diǎn)是壁厚不均勻，有異形面 或內(nèi)通道等復(fù)雜結(jié)構(gòu)外形，為保證熱處理時(shí)不變形或開裂，有時(shí)還要設(shè)計(jì)專用夾 具予以保護(hù)，并且淬火介質(zhì)的溫度也比變形鋁合金高，故一般多采用人工時(shí)效來(lái) 縮短熱處理周期和提高鑄件的性能。 一、熱處理的目的 鋁合金鑄件熱處理的目的是提高力學(xué)性能

采用正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)法研究了7axx鋁合金熱處理工藝,結(jié)果表明:固溶溫度為470℃保溫時(shí)間為1h時(shí)合金中的過(guò)剩相已得到充分溶解。雙級(jí)時(shí)效中對(duì)于材料布氏硬度值的影響因子先后順序應(yīng)為:終時(shí)效溫度、終時(shí)效時(shí)間、預(yù)時(shí)效時(shí)間、預(yù)時(shí)效溫度。7axx鋁合金雙級(jí)時(shí)效的四因素中終時(shí)效溫度是影響最終性能的主要因素,隨著合金終時(shí)效溫度的升高材料硬度降低。經(jīng)470℃×1h固溶+110℃×4h+150℃×8h熱處理后,合金抗拉強(qiáng)度為750.27mpa;屈服強(qiáng)度為562.57mpa;斷后伸長(zhǎng)率為26.43%。