CN104357692A - 一种采用再生铝生产铝合金轮毂的工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用再生铝生产铝合金轮毂的工艺方法，其主要技术方案为使用特定成分的回收铝，添加一定成分的纯铝、硅、镁等成分，合成所需要的配比，然后直接重熔，并对铝液进行除铁处理。对处理好的铝液加入钛中间合金和稀土改性剂，改善原料机械性能，采用金属型铸造方法铝合金轮毂。本发明方法利用了回收铝中自身所含合金成分，同时去除了有害的铁元素，降低了原料成本。同时添加改性剂，使其可以满足轮毂生产的要求。再生铝液直接生产铝合金轮毂，为我国已经过剩的铝产能提供了新的出路。

Description

一种采用再生铝生产铝合金轮毂的工艺方法

技术领域： 

本发明涉及一种采用再生铝生产铝合金轮毂的工艺方法，属材料加工技术领域。

背景技术： 

金属型铸造又称硬模铸造，它是将液体金属浇入金属铸型，以获得铸件的一种铸造方法。铸型是用金属制成，可以反复使用多次（几百次到几千次）。金属型铸造目前所能生产的铸件，在重量和形状方面还有一定的限制，如对黑色金属只能是形状简单的铸件；铸件的重量不可太大；壁厚也有限制，较小的铸件壁厚无法铸出。金属型和砂型，在性能上有显著的区别，如砂型有透气性，而金属型则没有；砂型的导热性差，金属型的导热性很好，砂型有退让性，而金属型没有等。金属型的这些特点决定了它在铸件形成过程中有自己的规律。型腔内气体状态变化对铸件成型的影响：金属在充填时，型腔内的气体必须迅速排出，但金属又无透气性，只要对工艺稍加疏忽，就会给铸件的质量带来不良影响。铸件凝固过程中热交换的特点：金属液一旦进入型腔，就把热量传给金属型壁。液体金属通过型壁散失热量，进行凝固并产生收缩，而型壁在获得热量，升高温度的同时产生膨胀，结果在铸件与型壁之间形成了“间隙”。在“铸件一间隙一金属型”系统未到达同一温度之前，可以把铸件视为在“间隙”中冷却，而金属型壁则通过“间隙”被加热。金属型阻碍收缩对铸件的影响：金属型或金属型芯，在铸件凝固过程中无退让性，阻碍铸件收缩，这是它的又一特点。金属型铸造与砂型铸造比较：在技术上与经济上有许多优点：（1）金属型生产的铸件，其机械性能比砂型铸件高。同样合金，其抗拉强度平均可提高约25%，屈服强度平均提高约20%，其抗蚀性能和硬度亦显著提高；（2）铸件的精度和表面光洁度比砂型铸件高，而且质量和尺寸稳定;（3）铸件的工艺收得率高，液体金属耗量减少，一般可节约15～30%；（4）不用砂或者少用砂，一般可节约造型材料80～100%；此外，金属型铸造的生产效率高；使铸件产生缺陷的原因减少；工序简单，易实现机械化和自动化。金属型铸造虽有很多优点，但也有不足之处，如：(1) 金属型制造成本高；(2) 金属型不透气，而且无退让性，易造成铸件浇不足、开裂或铸铁件白口等缺陷;(3) 金属型铸造时，铸型的工作温度、合金的浇注温度和浇注速度，铸件在铸型中停留的时间，以及所用的涂料等，对铸件的质量的影响甚为敏感，需要严格控制。

在设计金属型时就必须有排气设施，其排气的方式有以下几种：1．利用分型面或型腔零件的组合面的间隙进行排气。2．开排气槽。即在分型面或型腔零件的组合面上，芯座或顶杆表面上做排气槽。3．设排气孔。排气孔一般开设在金属型的最高处。4.排气塞是金属型常用的排气设施。尽管如此，金属型铸造依然会因为排气不足而造成铸件局部难以充型，使得铸件出现瑕疵、浇不足，造成铸件质量下降，甚至报废。 

在金属型铸造生产过程中，铸件在由液体转变为固体的过程中，要产生收缩，如不及时补充液体，就会在铸件内部产生缩孔而使铸件报废。因此，要在铸件凝固前要给铸件补充液体防止缩孔，这种在铸件上补充液体的部分，就称为补缩系统。一般遭铸件的铸造生产过程中，使用浇冒口进行补缩，因此浇冒口设计的比较大，以保证最后冷却。但浇冒口冷却较慢、温度较高，也带动了浇冒口周围的铸件温度居高不下，难以冷却，使得金属型铸造速度难以提高，阻碍了生产率的提高。 

采用再生铝生产铝合金轮毂存在成分不确定、工艺参数变动等问题。尤其是再生铝合金中铁含量过高的问题。这主要是由于随铁含量增加，在金相组织中会形成本身硬度很高的针、片状脆性铁相，它的存在割裂了铝合金的基体，降低了合金的力学性能，尤其是韧性，并且使零件机械加工难度增加，刀、刃具磨损严重，尺寸稳定性差等等，但是，低品质铝合金锭中铁含量本身就高，随着合金炉料的回用，生产中铁质坩埚、工具、置预件等的使用使合金增铁在所难免。因此，目前，我国铝合金轮毂生产大都采用原生铝。 

  

发明内容：

本发明为一种采用再生铝生产铝合金轮毂的工艺方法，其技术方案为使用特定成分的回收铝，添加一定成分的纯铝、硅、镁等成分，合成所需要的配比，然后直接重熔，并对铝液进行除铁处理。对处理好的铝液加入钛中间合金和稀土改性剂，改善原料机械性能，采用金属型铸造方法铝合金轮毂。

所用回收铝材料为成分较稳定的某种特定回收铝，如回收轮毂、回收铝合金门窗、回收铝铸件等。 

对回收铝根据需要，添加一定成分的纯铝、硅、镁等成分，合成所需要的配比，然后采用电磁吸附法、固溶体沉降法等方法对铝液进行除铁处理。处理后对铝试样进行光谱测试，确保铝合金中铁含量降至0.4%以内。 

处理好的铝液加入钛中间合金和稀土改性剂，用于细化晶粒，改善机械性能。钛中间合金为铝钛合金、铝钛硼合金、铝钛碳合金、铝钛硼锶合金中的一种或几种，稀土改性剂为钙、钛、氟中的一种或几种与稀土元素的合金。 

  

有益效果：

本发明方法利用了回收铝中自身所含合金成分，同时去除了有害的铁元素，降低了原料成本。同时添加改性剂，使其可以满足轮毂生产的要求。再生铝液直接生产铝合金轮毂，为我国已经过剩的铝产能提供了新的出路。

  

具体实施方式：

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下。

 采用回收汽车轮毂（成分为美国标准A356铝）作为原料，重熔生成A356铝合金熔液。由于铝重熔后会损失部分成分，因此加入5%纯铝、1%镁条用于调整成分，同时加入0.05%稀土材料做变质处理，改善铝合金性能。 

配料重熔后，首先采用电磁吸附法去除铝溶液中可能的铁螺钉、铁屑、铁渣、氧化铁等成分，搅拌时间10分钟。然后加入0.05%碳化硼做化学除铁处理。最后通氮气做精炼处理，通氮气时间5分钟。 

对于处理好的铝液，浇铸实验样品，送光谱检测仪测量铝液成分。 

将铝液使用人工浇铸，采用金属型重力铸造方法生产铝合金电动车轮毂。 

所生产铝合金轮毂产品，其抗压强度大于220Mpa，可以通过120Kg 10cm的冲击测试，完全符合国家标准要求。 

 申请人声明，以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。 

Claims (4)

1.一种采用再生铝生产铝合金轮毂的工艺方法，其技术方案为：使用特定成分的回收铝，添加一定成分的纯铝、硅、镁等成分，合成所需要的配比，然后直接重熔，并对铝液进行除铁处理，对处理好的铝液加入钛中间合金和稀土改性剂，采用金属型铸造方法铝合金轮毂。

2.根据权利1所述的采用再生铝生产铝合金轮毂的工艺方法，其特征在于：所用回收铝材料为成分较稳定的某种特定回收铝，如回收轮毂、回收铝合金门窗、回收铝铸件等。

3.根据权利2所述的采用再生铝生产铝合金轮毂的工艺方法，其特征在于：对回收铝根据需要，添加一定成分的纯铝、硅、镁等成分，合成所需要的配比，然后采用电磁吸附法、固溶体沉降法等方法对铝液进行除铁处理，处理后对铝试样进行光谱测试，确保铝合金中铁含量降至0.4%以内。

4.根据权利1所述的采用再生铝生产铝合金轮毂的工艺方法，其特征在于：处理好的铝液加入钛中间合金和稀土改性剂，用于细化晶粒，改善机械性能，钛中间合金为铝钛合金、铝钛硼合金、铝钛碳合金、铝钛硼锶合金中的一种或几种，稀土改性剂为钙、钛、氟中的一种或几种与稀土元素的合金。