一種采用再生鋁生產(chǎn)鋁合金輪轂的工藝方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種采用再生鋁生產(chǎn)鋁合金輪轂的工藝方法，其主要技術(shù)方案為使用特定成分的回收鋁，添加一定成分的純鋁、硅、鎂等成分，合成所需要的配比，然后直接重熔，并對鋁液進行除鐵處理。對處理好的鋁液加入鈦中間合金和稀土改性劑，改善原料機械性能，采用金屬型鑄造方法鋁合金輪轂。本發(fā)明方法利用了回收鋁中自身所含合金成分，同時去除了有害的鐵元素，降低了原料成本。同時添加改性劑，使其可以滿足輪轂生產(chǎn)的要求。再生鋁液直接生產(chǎn)鋁合金輪轂，為我國已經(jīng)過剩的鋁產(chǎn)能提供了新的出路。
【專利說明】一種采用再生鋁生產(chǎn)鋁合金輪轂的工藝方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明涉及一種采用再生鋁生產(chǎn)鋁合金輪轂的工藝方法，屬材料加工【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0002]【背景技術(shù)】:
金屬型鑄造又稱硬模鑄造，它是將液體金屬澆入金屬鑄型，以獲得鑄件的一種鑄造方法。鑄型是用金屬制成，可以反復(fù)使用多次(幾百次到幾千次)。金屬型鑄造目前所能生產(chǎn)的鑄件，在重量和形狀方面還有一定的限制，如對黑色金屬只能是形狀簡單的鑄件；鑄件的重量不可太大；壁厚也有限制，較小的鑄件壁厚無法鑄出。金屬型和砂型，在性能上有顯著的區(qū)別，如砂型有透氣性，而金屬型則沒有；砂型的導熱性差，金屬型的導熱性很好，砂型有退讓性，而金屬型沒有等。金屬型的這些特點決定了它在鑄件形成過程中有自己的規(guī)律。型腔內(nèi)氣體狀態(tài)變化對鑄件成型的影響:金屬在充填時，型腔內(nèi)的氣體必須迅速排出，但金屬又無透氣性，只要對工藝稍加疏忽，就會給鑄件的質(zhì)量帶來不良影響。鑄件凝固過程中熱交換的特點:金屬液一旦進入型腔，就把熱量傳給金屬型壁。液體金屬通過型壁散失熱量，進行凝固并產(chǎn)生收縮，而型壁在獲得熱量，升高溫度的同時產(chǎn)生膨脹，結(jié)果在鑄件與型壁之間形成了 “間隙”。在“鑄件一間隙一金屬型”系統(tǒng)未到達同一溫度之前，可以把鑄件視為在“間隙”中冷卻，而金屬型壁則通過“間隙”被加熱。金屬型阻礙收縮對鑄件的影響:金屬型或金屬型芯，在鑄件凝固過程中無退讓性，阻礙鑄件收縮，這是它的又一特點。金屬型鑄造與砂型鑄造比較:在技術(shù)上與經(jīng)濟上有許多優(yōu)點:(I)金屬型生產(chǎn)的鑄件，其機械性能比砂型鑄件高。同樣合金，其抗拉強度平均可提高約25%，屈服強度平均提高約20%，其抗蝕性能和硬度亦顯著提高；(2)鑄件的精度和表面光潔度比砂型鑄件高，而且質(zhì)量和尺寸穩(wěn)定；(3)鑄件的工藝收得率高，液體金屬耗量減少，一般可節(jié)約15?30% ； (4)不用砂或者少用砂，一般可節(jié)約造型材料80?100% ;此外，金屬型鑄造的生產(chǎn)效率高；使鑄件產(chǎn)生缺陷的原因減少；工序簡單，易實現(xiàn)機械化和自動化。金屬型鑄造雖有很多優(yōu)點，但也有不足之處，如:(1)金屬型制造成本高；(2)金屬型不透氣，而且無退讓性，易造成鑄件澆不足、開裂或鑄鐵件白口等缺陷；(3)金屬型鑄造時，鑄型的工作溫度、合金的澆注溫度和澆注速度，鑄件在鑄型中停留的時間，以及所用的涂料等，對鑄件的質(zhì)量的影響甚為敏感，需要嚴格控制。
[0003]在設(shè)計金屬型時就必須有排氣設(shè)施，其排氣的方式有以下幾種:1.利用分型面或型腔零件的組合面的間隙進行排氣。2.開排氣槽。即在分型面或型腔零件的組合面上，芯座或頂桿表面上做排氣槽。3.設(shè)排氣孔。排氣孔一般開設(shè)在金屬型的最高處。4.排氣塞是金屬型常用的排氣設(shè)施。盡管如此，金屬型鑄造依然會因為排氣不足而造成鑄件局部難以充型，使得鑄件出現(xiàn)瑕疵、澆不足，造成鑄件質(zhì)量下降，甚至報廢。
[0004]在金屬型鑄造生產(chǎn)過程中，鑄件在由液體轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w的過程中，要產(chǎn)生收縮，如不及時補充液體，就會在鑄件內(nèi)部產(chǎn)生縮孔而使鑄件報廢。因此，要在鑄件凝固前要給鑄件補充液體防止縮孔，這種在鑄件上補充液體的部分，就稱為補縮系統(tǒng)。一般遭鑄件的鑄造生產(chǎn)過程中，使用澆冒口進行補縮，因此澆冒口設(shè)計的比較大，以保證最后冷卻。但澆冒口冷卻較慢、溫度較高，也帶動了澆冒口周圍的鑄件溫度居高不下，難以冷卻，使得金屬型鑄造速度難以提高，阻礙了生產(chǎn)率的提高。
[0005]采用再生鋁生產(chǎn)鋁合金輪轂存在成分不確定、工藝參數(shù)變動等問題。尤其是再生鋁合金中鐵含量過高的問題。這主要是由于隨鐵含量增加，在金相組織中會形成本身硬度很高的針、片狀脆性鐵相，它的存在割裂了鋁合金的基體，降低了合金的力學性能，尤其是韌性，并且使零件機械加工難度增加，刀、刃具磨損嚴重，尺寸穩(wěn)定性差等等，但是，低品質(zhì)鋁合金錠中鐵含量本身就高，隨著合金爐料的回用，生產(chǎn)中鐵質(zhì)坩堝、工具、置預(yù)件等的使用使合金增鐵在所難免。因此，目前，我國鋁合金輪轂生產(chǎn)大都采用原生鋁。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】
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本發(fā)明為一種采用再生鋁生產(chǎn)鋁合金輪轂的工藝方法，其技術(shù)方案為使用特定成分的回收鋁，添加一定成分的純鋁、硅、鎂等成分，合成所需要的配比，然后直接重熔，并對鋁液進行除鐵處理。對處理好的鋁液加入鈦中間合金和稀土改性劑，改善原料機械性能，采用金屬型鑄造方法鋁合金輪轂。
[0007]所用回收鋁材料為成分較穩(wěn)定的某種特定回收鋁，如回收輪轂、回收鋁合金門窗、回收鋁鑄件等。
[0008]對回收鋁根據(jù)需要，添加一定成分的純鋁、硅、鎂等成分，合成所需要的配比，然后采用電磁吸附法、固溶體沉降法等方法對鋁液進行除鐵處理。處理后對鋁試樣進行光譜測試，確保鋁合金中鐵含量降至0.4%以內(nèi)。
[0009]處理好的鋁液加入鈦中間合金和稀土改性劑，用于細化晶粒，改善機械性能。鈦中間合金為鋁鈦合金、鋁鈦硼合金、鋁鈦碳合金、鋁鈦硼鍶合金中的一種或幾種，稀土改性劑為鈣、鈦、氟中的一種或幾種與稀土元素的合金。
[0010]有益效果:
本發(fā)明方法利用了回收鋁中自身所含合金成分，同時去除了有害的鐵元素，降低了原料成本。同時添加改性劑，使其可以滿足輪轂生產(chǎn)的要求。再生鋁液直接生產(chǎn)鋁合金輪轂，為我國已經(jīng)過剩的鋁產(chǎn)能提供了新的出路。
[0011]【具體實施方式】:為更好地說明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的典型但非限制性的實施例如下。
[0012]采用回收汽車輪轂(成分為美國標準A356鋁)作為原料，重熔生成A356鋁合金熔液。由于鋁重熔后會損失部分成分，因此加入5%純鋁、1%鎂條用于調(diào)整成分，同時加入
0.05%稀土材料做變質(zhì)處理，改善鋁合金性能。
[0013]配料重熔后，首先采用電磁吸附法去除鋁溶液中可能的鐵螺釘、鐵屑、鐵渣、氧化鐵等成分，攪拌時間10分鐘。然后加入0.05%碳化硼做化學除鐵處理。最后通氮氣做精煉處理，通氮氣時間5分鐘。
[0014]對于處理好的鋁液，澆鑄實驗樣品，送光譜檢測儀測量鋁液成分。
[0015]將鋁液使用人工澆鑄，采用金屬型重力鑄造方法生產(chǎn)鋁合金電動車輪轂。
[0016]所生產(chǎn)鋁合金輪轂產(chǎn)品，其抗壓強度大于220Mpa，可以通過120Kg 1cm的沖擊測試，完全符合國家標準要求。
[0017] 申請人:聲明，以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種采用再生鋁生產(chǎn)鋁合金輪轂的工藝方法，其技術(shù)方案為:使用特定成分的回收鋁，添加一定成分的純鋁、硅、鎂等成分，合成所需要的配比，然后直接重熔，并對鋁液進行除鐵處理，對處理好的鋁液加入鈦中間合金和稀土改性劑，采用金屬型鑄造方法鋁合金輪轂。
2.根據(jù)權(quán)利I所述的采用再生鋁生產(chǎn)鋁合金輪轂的工藝方法，其特征在于:所用回收鋁材料為成分較穩(wěn)定的某種特定回收鋁，如回收輪轂、回收鋁合金門窗、回收鋁鑄件等。
3.根據(jù)權(quán)利2所述的采用再生鋁生產(chǎn)鋁合金輪轂的工藝方法，其特征在于:對回收鋁根據(jù)需要，添加一定成分的純鋁、硅、鎂等成分，合成所需要的配比，然后采用電磁吸附法、固溶體沉降法等方法對鋁液進行除鐵處理，處理后對鋁試樣進行光譜測試，確保鋁合金中鐵含量降至0.4%以內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利I所述的采用再生鋁生產(chǎn)鋁合金輪轂的工藝方法，其特征在于:處理好的鋁液加入鈦中間合金和稀土改性劑，用于細化晶粒，改善機械性能，鈦中間合金為鋁鈦合金、鋁鈦硼合金、鋁鈦碳合金、鋁鈦硼鍶合金中的一種或幾種，稀土改性劑為鈣、鈦、氟中的一種或幾種與稀土兀素的合金。
【文檔編號】C22C21/00GK104357692SQ201410647352
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月15日
【發(fā)明者】聶剛, 謝峰, 龍海敏 申請人:安徽省新方尊鑄造科技有限公司