【正文】 距 48mm的國(guó)際合金冶煉廠(chǎng)。克賴(lài)斯勒汽車(chē)公司則從相距65km的沃巴希3鋁液的供給與運(yùn)輸 在歐洲、美國(guó)和日本，有些鑄鋁工廠(chǎng) (車(chē)間)熔煉設(shè)備配備較少，所需的鋁液直接來(lái)自冶煉廠(chǎng)。3 3)特別適合于摩托車(chē)輪鼓生產(chǎn)。 2)工藝簡(jiǎn)便可靠。 直接熔煉法的優(yōu)點(diǎn): 1)直接熔煉法是運(yùn)用合金化后能降低合金熔點(diǎn)的原理，把硅直接加入熔煉。37g/cm3相近，加上鋁液表面張力的作用，上浮的硅塊基本能浸人在鋁液里，并在溶解過(guò)程中與鋁液相互濕潤(rùn)，增加了鋁液對(duì)硅塊的粘附作用，從而加速硅塊的熔化過(guò)程。 由于鋁在800℃時(shí)的密度是2 3)熔煉的操作要求:當(dāng)熔體達(dá)到780℃左右，用充分預(yù)熱的攪拌棒 (最好是石墨的)把熔體下部的硅塊輕輕攪動(dòng)，使其上浮至柑鍋上部。 熔煉時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不僅費(fèi)能費(fèi)時(shí)，還可能增加熔體的吸氣量。45nm3，在90O℃時(shí)含氫1在latm條件下，100g鋁液，在700℃時(shí)含氫0當(dāng)硅全部熔化后，加入余下的鋁以調(diào)整熔體溫度，使其在750℃左右，并加人金屬鎂。即先把硅塊加在己預(yù)熱發(fā)紅的柑蝸內(nèi)，再加2/3～3/4的Al，然后進(jìn)行快速熔化，待鋁基本熔化后，在其表面加上質(zhì)量為爐料質(zhì)量2%的覆蓋劑。結(jié)晶硅塊約25mm,待A1形成溶池后，撒上覆蓋劑1%～2%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，升溫至780℃保溫20～ 30min，再用攪拌工具攪拌，使難熔Si充分溶解，溫度過(guò)高會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重的吸氣，全熔后加人余下的鋁，調(diào)整溫度于690～710℃壓鎂，最后精煉澆注。易氧化的金屬，如鎂，則在后期加。而采用直接熔煉法 (也稱(chēng)一次性熔煉)可以縮短熔煉周期，降低能耗，減少金屬損耗，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。2直接熔煉法 國(guó)內(nèi)外熔煉鑄造鋁合金，基本上仍采用傳統(tǒng)的熔煉方法，即用預(yù)制合金或先熔制成中間合金再配制成熔煉所需要的合金成分。3 若靜置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，如大于2～3h，則要重新進(jìn)行精煉處理。澆注時(shí)扒凈液面上的渣子。因而變質(zhì)或細(xì)化處理后，要調(diào)節(jié)溫度。 5細(xì)化常在熔化爐中進(jìn)行，變質(zhì)常在保溫爐中進(jìn)行。變質(zhì)處理 A356合金必須變質(zhì)和細(xì)化，才能提高其強(qiáng)度，特別是提高伸長(zhǎng)率和氣密性。(2)提高鋁合金熔煉的熱效率，降低能耗，目前還大有潛力。鋁合金熔化的理論平均能耗大約為116OkJ/kg，而工業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)際消耗一般為2500～350OkJ/kg，有時(shí)甚至高達(dá) 4650kJ/kg。h。 用電加熱，熔化lkg的鋁合金的電耗為0 純鉛的熔點(diǎn)為658 節(jié)能是降低鋁熔煉成本的重點(diǎn)，也是熔煉工藝的重點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外工廠(chǎng)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)證實(shí)并采用的計(jì)算公式如下: 即熔渣系數(shù)不超過(guò)1在冶煉過(guò)程中，F(xiàn)e、Cr、Mn元素可以化合成復(fù)雜的生成物，而這種化合物的硬度高，熔點(diǎn)也高，通常沉積在鋁液下部，形成熔渣，這種熔渣是鑄件硬質(zhì)點(diǎn)的來(lái)源之一，其危害是在加工中損壞復(fù)雜昂貴的刀具并造成大批工件尺寸誤差。 熔煉中成分的控制也很重要。因此，兩種氣氛均不合適，而還原氣氛尤其有害。例如，在氧化氣氛中熔煉，金屬燒損過(guò)度，鋁液申形成大量熔渣，有可能污染金屬液。熔融后，過(guò)熱與保溫的溫度和時(shí)間同鋁液質(zhì)量的關(guān)系極大。 7)光譜儀故障率極低，維護(hù)費(fèi)用極低。 5)全譜接收，沒(méi)有出射狹縫，不需描跡，每天節(jié)省工時(shí)15～3Omin，節(jié)省人工費(fèi)，也使操作者減少勞動(dòng)強(qiáng)度。加上顯示器，外接打印機(jī)，擺在一張稍大些的辦公桌上即可。體積為56OmmX 480mmX3OOmm(長(zhǎng)、寬、高)。不要外接穩(wěn)壓電源，節(jié)省了購(gòu)買(mǎi)穩(wěn)壓電源的費(fèi)用。原因如下: 1)氫氣消耗量小，每分鐘僅消耗3L氫氣，每年可節(jié)省大量的材料消耗費(fèi)用。 9)由于分析快速，大大節(jié)省了熔煉爐在成分分析時(shí)的等待時(shí)間，減少了合金元素在爐中的燒損，同時(shí)收到了節(jié)電的效果。用戶(hù)自備標(biāo)樣的牌號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化功能。激發(fā)控制系統(tǒng)自檢功能。加裝了中文軟件，顯示中文，方便中國(guó)用戶(hù)。如果分析鋁合金，預(yù)裝Al200鋁合金和Al202純鋁共兩條工廠(chǎng)校正曲線(xiàn)。并且采用了內(nèi)置1Oin(25cm)帶背光的彩色液晶觸摸控制屏，給操作者帶來(lái)極大的便利。 6)數(shù)據(jù)采集和處理是內(nèi)置PC104工業(yè)級(jí)微處理機(jī)系統(tǒng)，奔騰CPU，大于 330MHz,64M內(nèi)存，硬盤(pán)至少20G，1 5)采用功率參數(shù)調(diào)整器技術(shù)，功率轉(zhuǎn)換效率達(dá)到95%以上。 3)采用全部固態(tài)電路的電子學(xué)系統(tǒng)，集成度高，故障率非常低，可靠性非常好。分析鋁合金用400Hz，峰電流可達(dá)200A。 2)光源頻率。采用的4096像元線(xiàn)性CCD檢測(cè)器作為光譜接收系統(tǒng)，全譜接收，無(wú)通道限制。采用恒溫的微型光學(xué)系統(tǒng)，焦距僅17Omm。例如英國(guó)ARUN(阿郎)公司生產(chǎn)的M2550型臺(tái)式金屬光譜分析儀采用CCD檢測(cè)器，非常適合現(xiàn)場(chǎng)有色金屬的快速分析，在車(chē)輪行業(yè)中有多家企業(yè)使用。 常規(guī)光譜儀的光學(xué)系統(tǒng)采用光電倍增管探測(cè)器，每個(gè)待測(cè)元素都需要一個(gè)獨(dú)立的光電倍增管探測(cè)器，整個(gè)儀器體積大、光電倍增管的裝配要求高、價(jià)格貴。光譜分析的最大優(yōu)點(diǎn)是分析時(shí)間極短，分析成分時(shí)僅需15～20s，連同制樣時(shí)間只需5min左右。4 鋁合金車(chē)輪材料成分的快速分析 為保證鋁合金車(chē)輪的質(zhì)量，在整個(gè)制造過(guò)程中材料成分必須嚴(yán)格控制，如鋁合金材料人庫(kù)前的檢驗(yàn)、鋁合金車(chē)輪鑄造時(shí)的爐前現(xiàn)場(chǎng)分析、車(chē)輪成品的材料成分合格性檢驗(yàn)等。有關(guān)稀土變質(zhì)的機(jī)理還有待進(jìn)一步探索。此外，稀土對(duì)鐵相作用，則在于一方面與Fe形成復(fù)雜化合物，使鐵相團(tuán)球化。04%超過(guò)此值。03%左右，根據(jù)顯微結(jié)構(gòu)的觀察，最佳變質(zhì)濃度均在0 3)稀土變質(zhì)有最佳值，據(jù)化學(xué)分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，合金開(kāi)始變質(zhì)都在變質(zhì)劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0在70～80℃/min冷卻速度下，變質(zhì)效果尤為突出，而冷卻速度低于1OC/min即不再具有變質(zhì)能力。 2)冷卻速度。76A之間者為弱變質(zhì)劑，低于182A之間者為中等變質(zhì)劑，而介于185A者為強(qiáng)變質(zhì)劑，介于175A，其變質(zhì)能力迅速減弱。當(dāng)繪出讕等元素的原子半徑 (r)與原子序數(shù)(z)的關(guān)系圖時(shí)，發(fā)現(xiàn)La系元素的變質(zhì)能力與其原子半徑有緊密聯(lián)系(見(jiàn)表25)，即隨著原子半徑由La的1 稀土為什么會(huì)產(chǎn)生如此效果呢?有關(guān)這方面的機(jī)理報(bào)導(dǎo)較少。4%、 0總之，加人稀土可改善材料的耐氧化性、耐高溫腐蝕性，細(xì)化結(jié)晶結(jié)構(gòu)，提高材料的力學(xué)性能和使用性能。6稀土RE(La)對(duì)A356合金顯微組織和性能的影響 稀土在AlSi合金中的應(yīng)用主要是基于稀土元素對(duì)AlSi合金的變質(zhì)作用，見(jiàn)表25。2綜上所述，在鋁合金生產(chǎn)中，由于熔煉設(shè)備和爐料會(huì)不可避免地帶入Fe，欲想去除它，不僅在工藝上是困難的，而且也極不經(jīng)濟(jì)，更何況鐵也有其有利的一面即可提高合金的高溫力學(xué)性能。9:l，ωCr:ωFe=0消除此有害作用的合金元素加人量可按如下的比例:ωMn:ωFe=():1，ωCo。當(dāng)Cr含量增加時(shí)，強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率同步提高，且伸長(zhǎng)率提高幅度更大。分析其原因，主要由于Cr與Fe形成多元復(fù)雜相，改善了鐵相的形成與生成。6%三種Cr含量進(jìn)行試驗(yàn)，其結(jié)果如圖29所示。為了考察鉻(Cr)對(duì)鐵相的作用，安排了ωCr=%、031%。因此，爐料中應(yīng)盡量避免Cu元素和Zn元素的混入，其含量應(yīng)控制在 ωCu04 銅(Cu)、鋅(Zn)的影響銅 (Cu)會(huì)使A356合金的伸長(zhǎng)率和耐蝕性降低。 2可以看出，F(xiàn)e含量增加，使合金的抗拉強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度及伸長(zhǎng)率，其中伸長(zhǎng)率降低幅度很大，使鑄件變脆。3鐵 (Fe)的影響 鐵 (Fe)在AlSi合金中一般作為有害元素。2Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的適宜值為0可以看出，隨著Mg含量的提高，合金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度都會(huì)有所提高，而伸長(zhǎng)率則降低。2鎂 (Mg)的影響 鎂 (Mg)元素對(duì)形成Mg2Si強(qiáng)化相是必不可少的。2文獻(xiàn)研究表明，5i相形態(tài)、大小、分布對(duì)力學(xué)性能的影響遠(yuǎn)大于枝晶的二次臂間距，Si相的形態(tài)對(duì)力學(xué)性能的影響與鑄鐵中的石墨相似，當(dāng)以針片狀存在時(shí)，可以看作是材料失效的裂紋源。在A356合金中，Si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在63285%，隨著溫度的下降則顯著下降，見(jiàn)圖24。AlSiMg三元系合金在凝固過(guò)程中，在555℃時(shí)，發(fā)生LAl+Si+Mg2Si三元共晶反應(yīng)。的三元系分析。2 AlSiMg三元合金
AlSiMg三元合金液相水平投影如圖23所示，Al–Mg2Si偽二元線(xiàn)把三元狀態(tài)分為兩個(gè)區(qū)域，即AlMg5Al8Mg2Si系和AlSiMg2Si系。2AlSi二元合金的力學(xué)性能主要取決于硅相的大小、形狀和分布，而硅含量的多少影響較小。Si的線(xiàn)收縮很小，合金的線(xiàn)收縮也隨之減小，熱裂傾向也相應(yīng)減小。AlSiMg三元合金的微觀組織1）AlSi二元合金 AlSi二元合金具有簡(jiǎn)單的共晶型相圖(見(jiàn)圖22)，共晶溫度為577℃，共晶成分在Wsi=%處，亞共晶合金的組織為初α(Al)+共晶體(α+β)，過(guò)共晶組織為初晶硅Si+共晶體(α+β)。整體車(chē)輪用鑄造鋁合金則要求有良好的鑄造性和足夠的強(qiáng)度。3(A356)合金。表21為鋁合金車(chē)輪的制造方法和材料， 目前，西歐國(guó)家如德國(guó)、意大利、法國(guó)、荷蘭、比利時(shí)、不經(jīng)過(guò)熱處理、鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0～%的AlSil1合金。目前鑄造鋁合金車(chē)輪已風(fēng)靡世界，其合金主要有兩類(lèi):對(duì)于不需要熱處理的合金選用AlSi11或與之類(lèi)似的合金。許多汽車(chē)制造廠(chǎng)家對(duì)各種合金的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)力學(xué)性能及成形工藝進(jìn)行了綜合比較，并探討了各種雜質(zhì)元素對(duì)合金性能的影響。由于輕合金車(chē)輪的命名不規(guī)范，生產(chǎn)企業(yè)的名稱(chēng)也各按自己理解來(lái)各自命名，五花八門(mén)，這是由我國(guó)在該行業(yè)剛起步時(shí)許多歷史原因造成的，如今經(jīng)過(guò)這么多年的成熟發(fā)展?？梢灶A(yù)料，我國(guó)輕合金車(chē)輪隨著現(xiàn)代汽車(chē)、摩托車(chē)日新月異的更新?lián)Q代，隨著全世界公路設(shè)施的飛速發(fā)展，必將會(huì)在材料、工藝、裝備以及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)手段等方面出現(xiàn)一個(gè)突破性的局面。從20世紀(jì)90年代開(kāi)始，我國(guó)鋁合金車(chē)輪企業(yè)如雨后春筍，迅猛發(fā)展起來(lái)，如 戴卡輪載制造有限公司、南海中南鋁合金輪轂有限公 司是我國(guó)首批建立的現(xiàn)代化鋁合金車(chē)輪企業(yè)，并最早進(jìn)入國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)。鋁合金車(chē)輪生產(chǎn)已大幅度地往發(fā)展中國(guó)家轉(zhuǎn)移，特別是亞洲地區(qū)，鋁合金車(chē)輪生產(chǎn)企業(yè)已星羅密布，且大都具有相當(dāng)?shù)囊?guī)模和水平。 (2)國(guó)內(nèi)外鋁合金車(chē)輪生產(chǎn)企業(yè)概況 國(guó)外的鋁合金車(chē)輪生產(chǎn)企業(yè)原來(lái)大郡集申在歐洲、美國(guó)、日本等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家，、超級(jí)工業(yè)國(guó)際公司 (Superior)、ARE公司，德國(guó)的羅那公司 (RONAL)、BBC公司、SRS公司，日本的托皮公司(Topy)、ENKET公司、日立、豐田、宇部等公司，法國(guó)的DIAL公司，韓國(guó)的ASA公司、都瑞公司，意大利的GRIMECA公司等。但該法冷卻速度較慢，晶粒相對(duì)較為粗大，同時(shí)生產(chǎn)節(jié)奏也較慢。所以高壓鑄造件是不能作熱處理的，這對(duì)塑性要求極高的鋁合金車(chē)輪來(lái)說(shuō)，當(dāng)然是不安全的。圖12各種鑄鍛造法毛坯品質(zhì)、成本定性比較示意圖2)鋁合金車(chē)輪鑄造方法討論常見(jiàn)鋁合金車(chē)輪鑄造方法及工藝參數(shù)見(jiàn)表11。綜上所述，可以這么認(rèn)為:鋁合金車(chē)輪是汽車(chē)、摩托車(chē) 高速化、節(jié)能化和現(xiàn)代時(shí)裝化的產(chǎn)物，隨著汽車(chē)、摩托車(chē)日新月異的開(kāi)拓和發(fā)展，用鋁合金車(chē)輪來(lái)逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼車(chē)輪的趨勢(shì)已越來(lái)越顯現(xiàn)，有著無(wú)限廣闊的市場(chǎng)前景。低檔車(chē)和欠發(fā)達(dá)地區(qū)大部仍以傳統(tǒng)鋼車(chē)輪為主。主機(jī)廠(chǎng)必須根據(jù)市場(chǎng)消費(fèi)的實(shí)際需求來(lái)決定是否采用鋁合金車(chē)輪。圖：現(xiàn)代摩托車(chē)鋁合金車(chē)輪照片 第五章 項(xiàng)目市場(chǎng)前景分析鋁合金車(chē)輪具有許多傳統(tǒng)鋼車(chē)輪無(wú)法取代的優(yōu)點(diǎn)，有廣闊的市場(chǎng)但目前想用鋁合金車(chē)輪完全取代鋼車(chē)輪是不現(xiàn)實(shí)的，原因如下: 1)目前鋁合金車(chē)輪的直徑基本上是中、小直徑，大直徑鋁合金車(chē)輪的制造技術(shù)尚有一定困難。隨著汽車(chē)、摩托車(chē)外觀日新月異的時(shí)裝更新和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要，車(chē)輪作為 綠葉襯紅花的地位越來(lái)越突出，鋁合金車(chē)輪成了現(xiàn)代汽車(chē)、摩托車(chē)時(shí)裝化的呼應(yīng)產(chǎn)物。 多變的時(shí)裝款式，更適應(yīng)現(xiàn)代化整車(chē)的要求 1)款式易任意變化。同樣，車(chē)輪的高精度也有利于提高車(chē)輛起動(dòng)和變速的靈敏度，如 Audi轎車(chē)從起步到10Okm/h速度的加速時(shí)間在換用鋁合金車(chē)輪后減少了0而普通鋁合金車(chē)輪的控制范圍為177。高速行駛的車(chē)輪必須在具有足夠精度的前提下，才能確保整車(chē)的高速和平穩(wěn)行駛。這使整車(chē)在行駛中的抓地性、偏擺性、平穩(wěn)性和遇意外時(shí)的制動(dòng)性等，都優(yōu)越于傳統(tǒng)的輥軋鋼車(chē)輪。無(wú)內(nèi)胎車(chē)輪遇上 穿刺物后，一般至少都能堅(jiān)持使用一小時(shí)甚至更長(zhǎng)時(shí)間，這對(duì)行駛在高速公路上轎車(chē)的安全來(lái)說(shuō)，有著極為重要的意義。 同時(shí)，鋁合金車(chē)輪的結(jié)構(gòu)和精度更有利于安裝子午線(xiàn)輪胎，更易實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代車(chē)輪的無(wú)內(nèi)胎化。 散熱快，整車(chē)安全性高 鋁合金車(chē)輪的高導(dǎo)熱性能，極有利于轎車(chē)因高速行駛輪胎發(fā)熱后的散熱，與相同條件下的鋼車(chē)輪比較，減少了轎車(chē)長(zhǎng)距離高速行駛產(chǎn)生爆胎的可能，明顯提高了轎車(chē)高速行駛的安全性能。當(dāng)然筆者不清楚該報(bào)導(dǎo)具體的試驗(yàn)用車(chē)和試驗(yàn)條件，但從上可知:(1)不同的車(chē)型和行駛條件，其節(jié)油效果也是不同的。而英國(guó)某公司的報(bào)導(dǎo)說(shuō)，每跑1OOkm路程可節(jié)油005lL/100km，如果在城市里低速行駛，也可減少油耗0拿Audi轎車(chē)統(tǒng)計(jì)的情況為例:。車(chē)輪平均每減輕 10%，在平均車(chē)速為90～120km的條件下，其油耗平均可減0車(chē)輪處于整車(chē)重心最低位置的行駛部位，體現(xiàn)整車(chē)的節(jié)能效果更是舉足輕重。第四章 項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)發(fā)展優(yōu)勢(shì)鋁合金車(chē)輪是輕量化、高速化、現(xiàn)代化的產(chǎn)物，有著許多鋼制車(chē)輪無(wú)法比擬的特點(diǎn)。需要指出的是，過(guò)去我國(guó)采用過(guò)的液態(tài)擠壓，是利用常規(guī)油壓機(jī)的頂出缸來(lái)充當(dāng)壓射缸的，比壓遠(yuǎn)達(dá)不到擠壓的要求，在日本把這種方法稱(chēng)為中壓鑄造，所以我國(guó)采用過(guò)的液態(tài)擠壓與國(guó)外使用的液態(tài)擠壓(High Squeeze)還不能等同視之。我國(guó)的汽車(chē)鋁合金車(chē)輪鑄造方法大都是結(jié)合企業(yè)本身人力、財(cái)力來(lái)決定的，汽車(chē)鋁合金車(chē)輪生產(chǎn)中60%用低壓鑄造，特殊場(chǎng)合也有用反壓鑄造 (但比例極少)，38%用重力鑄造，也有少數(shù)企業(yè)用高比壓 (＝~l00MPa)的液態(tài)擠壓鑄造法。低壓鑄造的約占4