铝合金轮毂热处理

1、铝合金轮毂热处理1、铝合金轮毂热处理过程及重要性热处理就是以一定的加热速度，升到某一温度下保温一定时间并以一定的速度冷却，得到某种 合金组织和性能要求的一种加工方法。其主要目的是：提高力学性能，增强耐腐性能，改善加工性 能，获得尺寸的稳定性。铸造铝合金轮毂选用的材料是 A356铝合金美国牌号，对应的国内合金牌号为ZL101，属铝 -硅系铸造合金，通常采用T6热处理工艺，含义如下表：表1热处理状态代号、名称及特点代号热处理状态名称目的T1人工时效提高硬度，改善加工性能，提高合金的强度。T2退火消除内应力，消除机加工引起的加工硬化，提咼尺寸稳 定性及增加合金的塑性。T4固溶处理提高强度和硬度，获得

2、最高的塑性及良好的抗蚀性能。T5固溶处理+ 不完全人工时效用以获得足够高的强度，并保持有高的塑性，但抗蚀性 下降。T6固溶处理+完全人工时效用以获得最高的强度，但塑性及抗蚀性降低。T7固溶处理+稳定化回火提高尺寸稳定性和抗蚀性，保持较高的力学性能。T8固溶处理和软化回火获得尺寸的稳定性，提高塑性，但强度降低。铝合金轮毂的热处理强化的主要方法是固溶淬火加人工时效。在Al-Si-Mg合金中，固溶处理的实质在于：将合金加热到尽可能高的温度，并在该温度下保持足够长的时间，使强化相MgzSi充分溶入aAl固溶体，随后快速冷却，使高温时的固溶体呈过饱和状态保存到室温。温度愈高， 愈接近固相线温度，那么固溶

3、处理的效果愈好。固溶处理也会改变共晶 Si的形态，随着固溶保持时间的延长，Si相有一个缓慢球化和不断粗化的过程， 这种过程随固溶温度的提高而增强。一般铝合 金轮毂的固溶温度选择在 535-545C之间，时间为6小时。固溶温度对Si相形态的影响要比保温 时间的影响大得多，通过参照相关理论和试验发现，550E保温100分钟后的Si相形态等同于540E 保温300分钟后的形态，目前中信戴卡公司热处理工序步进式连续炉，除特殊产品有明确要求外， 均采用固溶550E保温140分钟左右的热处理工艺。当然，选择的是较高的固溶温度，对设备稳定 性的要求也很高，炉膛内各部温度要均匀，否那么局部温度过高，会导致局部

4、产品过热、过烧。铝合金轮毂淬火时的水温一般选择在 60-80C之间，而且水的状态对机械性能也有一定影响， 这是因为轮毂淬火时水温升高，工件外表局部 水气化的可能性增大，一旦气囊形成， 冷速就明显降 低，这会使机械性能降低，因而在工件淬火的情况下，必须要开启水循环装置搅拌器、循环泵等， 使水箱内的水处于流动状态，水温均匀，工件外表没有形成气囊的时机，保持一定的冷却速度，确 保淬火效果。控制淬火的转移时间对 Mg2Si 强化相的分布很重要， 转移时间长会使强化元素扩散析出而降低 合金的力学性能，所以转移时间越短越好，这也是生产实际中为什么要求转移时间控制在20s 之内的原因。淬火后人工时效温度的选

5、择，对轮毂机械性能的影响非常明显，较高的时效温度下， 屈服强度C随时效时间的增加而提高，延伸率 S那么会降低，硬度升高。相反较低的时效温度和较短时效的时 间，屈服强度c会偏低，而延伸率 S升高，硬度降低。目前时效温度通常选择130-160C之间，时 间为 1 50分钟左右。根据热处理工序特点及质量特性， 热处理工序被定为 T 特性工序。 铝合金轮毂热处理的重要性 在于，产品能否满足平安使用要求。其质量特性不能用肉眼直观的进行判别，各项性能指标需要借 助专门的检验仪器和设备，对轮毂进行各类检测而获得，由于受到检测频率和检测部位的限制，对 于每一炉产品，甚至对每一个产品，检测都只是个别的、局部的，

6、无论如何都不能到达对热处理质 量 100%的检测，检验也不能完全反映整批产品或整个产品的热处理质量；而且由于热处理过程特 点是连续生产，批量投入，一旦出现热处理质量问题，对整个工序的影响面很大；另外热处理的产 品是经过了熔炼、铸造、X光等工序的轮毂半成品，如果出现热处理质量问题，其损失也是不言而 喻的；更主要的是轮毂热处理缺陷的漏检，很容易引发严重的质量事故，给企业带来无法估量的损 失。2、影响铝合金轮毂热处理性能的因素首先是热处理工序对性能的影响工艺参数是前提，工艺执行是过程；其次是化学成分的影 响合金元素的含量控制，尤其是有害元素 Fe 的控制；第三是熔炼过程中铝液的净化除渣、 除气、晶粒

7、细化常用细化剂 AL-TI-B、变质效果常用变质剂S门；第四是铸造过程中的产 生的疏松、夹杂、气孔、偏析等缺陷，都会造成热处理机械性能不合格。3、操作人员对热处理质量的影响整个热处理过程实际上就是贯彻热处理工艺技术标准的过程。 由于热处理生产过程的每一步骤 都需要操作者操作完成， 让每一个操作者掌握和了解各步骤的操作及工作原理， 对稳定热处理产品 质量至关重要， 所以现场操作人员必须要经过各方面的培训， 在到达一定素质和具备了相应的热处 理实践经验后， 才可安排在热处理生产线上从事相关工作。 一个合格热处理操作者除了要熟知铝合 金轮毂热处理工序质量控制要点， 还要知晓影响控制要点的各类因素；

8、不但能够熟练的操作和维护 设备，而且还能够及时发现设备运转过程中的一些异常；不仅要掌握质量管理根本知识，也要明了 产品工艺标准和相关技术指令。 一个优秀的操作者应该不断的学习业务知识、 汲取工作失误的教训， 并学会总结经验， 在自身素质不断提高的同时， 还能够做好新职工的培训， 起到传、帮、带的作用。 人员稳定是工序质量稳定的前提。操作人员对 T 特性的重要性，必须有清晰的认识， 明白自己在生产中所承当的相关责任， 这既 是对自己负责，也是对企业负责、对国家负责。所以操作人员不能轻视热处理工作中的任何影响质 量的细节。让质量第一的原那么，始终贯穿热处理工作的全过程。所以经常的组织职工接受各类培

9、训 工艺文件、质量意识、设备操作、平安生产、产品处置、各种事故总结分析等 ，对稳定工序质 量有积极意义。由于人员的疏忽，造成热处理产品异常的事件很多，带给企业的损失也是较大的，个别企业人 员并没有意识到操作的随意性淬火、出炉前开启炉门等带来的质量隐患。另外，每个企业在生 产中都会出现磕碰伤产品，细细想来大局部磕碰伤都是错误的操作造成的。4、影响热处理工艺稳定的因素铝合金轮毂的热处理质量在很大程度上， 依赖于设备及仪表控制系统和合理的热处理工艺。 直 接表达设备稳定的标准就是热处理工艺稳定。 要控制铝合金轮毂热处理质量， 首先要消除影响工艺 稳定的因素，这些影响因素主要有：仪表与热电偶的工作状态

10、、加热系统工作效率、风机循环系统 工作状况、炉体的密封与保温效果等等；4.1 、仪表与热电偶的工作状态直接反映温度波动情况，所以首先要确保补偿导线与仪表、热电偶 连接可靠。控温仪表参数设置要与工艺标准一致，而且具备相应的报警功能，并能实现加热过程中 温度自动调节。固定在炉体上的热电偶不得松动，热电偶扣罩端密封要好，并且确保偶芯与保护管 无有短路现象，同时要注意插入炉膛内部热电偶的深度，防止刮蹭工件或料架，造成热电偶弯曲受 损，影响温度正常显示。4.2 、加热系统工作效率由于受仪表控温系统控制，所以热电偶位置及控温仪表参数设置，都会影 响加热时间和炉膛温度稳定。对于燃气油热处理设备，燃气油的流量

11、和压缩空气流量的调 整，必须以炉温跟踪仪实际检测的炉膛温度曲线为依据，最终锁定满足工艺稳定的合理流量，这样 既充分发挥了加热系统工作效率， 又减少了不必要的能耗， 最关键的是减小了连续生产时的温度波 动。4.3 、风机循环系统工作状况关系到铝合金轮毂是否均匀受热， 所以风机循环必须要实现时时监控， 当转速低于设定的下限值时，要有报警提示，以便及时检查风机状况，调整或更换风机三角带，始 终保持炉内风循环量，最大限度的保证铝合金轮毂热处理性能均匀一致。4.4 、炉体的密封与保温效果会影响炉膛温度均匀，不但会造成轮毂性能的不稳定，还会带来二次 处理所造成各类损失，而且由于炉门密封不严或局部保温不好，

12、还会带来较大动力消耗，增加生产 本钱。炉体的密封与保温效果良好，是稳定工艺和设备调整的根底。5、异常情况下的处置措施 当产品出现质量异常时，必须执行相关的报废、返工、流转等处理流程；设备异常时，也要严 格执行应急处理及重新启动的规定，并对受影响的产品采取一定的措施。6、工艺过程控制当设备处于良好的工作状态时， 铝合金轮毂会在稳定的工艺条件下完成热处理过程。 但是当设 备出现异常情况，导致工艺波动时，仅仅要求操作者做到及时的发现，是远远不够的。为确保过程 控制的稳定性，这就要求从设备控制方面完善各类报警，如超温低温报警、风机转速报警、加 热系统断电、断路、熄火报警、驱动停止报警、淬火转移时间超时

13、报警、水温水位报警等，这 些报警通过声光的形式，能够直接被现场操作者接收到，以便及时采取应对措施，在最短的时间内 恢复设备正常运行。 为确保每一只铝合金轮毂正常完成热处理过程， 操作者要按照一定的时间间隔， 进行工艺、设备巡检，在生产质量记录单上要记录详细的产品规格、生产批号、数量、工艺过程及 操作者，该记录作为热处理工艺过程控制的原始数据，必须要整理存档以备追溯。为更好的跟踪产 品性能情况，工作现场要建立每台设备的产品性能波动图，通过统计过程控制，可及时的发现和消 除性能异常波动的因素。为了确保工艺过程的稳定，每 2 个月一次的炉温检测是十分必要的，对于连续式生产作业炉， 要使用炉温跟踪仪全

14、程检测工艺情况。 当实际测温曲线与工艺曲线有差异时， 必须对设备进行相应 的调整，最终到达测温曲线波动范围在工艺设定的范围之内。质量检验铝合金轮毂在热处理工序的质量检验有： 产品的专检和自检两大类， 此外还应包括检验设备的 校准与检定，热处理生产设备上的控温仪表、热电偶、记录仪、压力表等的检定。产品专检是由质检部门借助专门的实验设备对铝合金轮毂的热处理质量进行验证， 如机械性能 检验、金相分析等。铝合金轮毂在热处理完成之后，必须要按照送检频次进行机械性能检验，检验 部门根据相关的产品标准，对指定部位进行检测，主要工程有：屈服强度、抗拉强度、延伸率和硬 度，并通过产品过程控制标准与实际检测值的比

15、照，出具相应的性能检验报告单。当产品质量出现 异常时，检验部门必须对异常产品做化学成分分析，以判定合金成分是否符合产品标准的要求，并 且通过金相分析， 确认热处理后铝合金轮毂的内部显微组织形态及分布状况， 依据金相图谱判定级 别，出具金相分析报告单，为 消除异常、改进工艺、稳定质量指明方向 。工序的自检是由现场操作者完成的，自检的工程有：每个热处理批次的外表硬度检查、产品变 形的检查、外观检查等。外表硬度检查是使用便携式硬度检测仪，在工作现场对每个批次的产品随 机抽取一只进行检验， 发现硬度异常时可增加专门的性能检验， 外表硬度检查是性能专检的延伸与 补充。产品变形检查主要是轮毂的圆度检查，并

16、对存在变形的产品进行校正复圆。热处理产品下线 后，操作者要对产品外观进行检查， 在确认没有磕碰伤、 裂纹、表皮起泡、 颜色发暗等缺陷异常后， 在产品指定的位置打上热处理批号，流转下道工序。试验设备必须是经过相关检验部门检定合格，并在检定有效使用期内，按照标准进行校准后， 满足使用，检测数据能够真实反映产品状态。热处理设备上所有的控温仪表、记录仪、热电偶、压 力表等同样是经过检验部门检定合格的，并确保在有效期内。缺陷类型形成原因消除方法力学性能不合格：表1.固溶处理时，温度过低或保温时间不够1.将固溶温度提咼到上限范围，或延长现为3 5偏低；固溶或淬火转移时间过长或淬火水温过高；保温时间，尽量缩

17、短淬火转移时间， 或处理状态6 b和3 52.时效温度偏高或时间过长而造成6b高在保证淬火不变形不开裂的情况下降不合格；时效后的6 b而35不合格，温度低而时间短使6b低低淬火水温；和3 5不合格。而3 5偏咼；3.合金化学成分的偏差，如主要成分偏上 限。2.再次固溶处理后调整时效的温度和时间；淬火不均匀：表现在铸件厚大部位拉伸性能低，硬度低；铸件局部加热和冷却不均，如厚大部位和薄小的部位加热和冷却不一，厚、大部位热透慢，冷却慢。1.重新进行热处理，变形：表现在热处理1.加热速度过快；1.降低升温速度；及随后的机械加工中2.冷却太剧烈；2.提高淬火介质温度；铸件出现的形状和尺寸变化。3.装料方法不当，下水方式不对。3.选择适宜的料架和正确的下水方向裂纹：表现在经热处1.加热速度过快；1.降低升温速度；理后的铸件上出现裂2.淬火冷却太剧烈；淬火水温温度纹3.壁厚差大；适宜的料架