鋁合金輪轂熱處理

1、鋁合金輪轂熱處理1、鋁合金輪轂熱處理過程及重要性熱處理就是以一定的加熱速度，升到某一溫度下保溫一定時(shí)間并以一定的速度冷卻，得到某種 合金組織和性能要求的一種加工方法。其主要目的是：提高力學(xué)性能，增強(qiáng)耐腐性能，改善加工性 能，獲得尺寸的穩(wěn)定性。鑄造鋁合金輪轂選用的材料是 A356鋁合金美國牌號，對應(yīng)的國內(nèi)合金牌號為ZL101，屬鋁 -硅系鑄造合金，通常采用T6熱處理工藝，含義如下表：表1熱處理狀態(tài)代號、名稱及特點(diǎn)代號熱處理狀態(tài)名稱目的T1人工時(shí)效提高硬度，改善加工性能，提高合金的強(qiáng)度。T2退火消除內(nèi)應(yīng)力，消除機(jī)加工引起的加工硬化，提咼尺寸穩(wěn) 定性及增加合金的塑性。T4固溶處理提高強(qiáng)度和硬度，獲得

2、最高的塑性及良好的抗蝕性能。T5固溶處理+ 不完全人工時(shí)效用以獲得足夠高的強(qiáng)度，并保持有高的塑性，但抗蝕性 下降。T6固溶處理+完全人工時(shí)效用以獲得最高的強(qiáng)度，但塑性及抗蝕性降低。T7固溶處理+穩(wěn)定化回火提高尺寸穩(wěn)定性和抗蝕性，保持較高的力學(xué)性能。T8固溶處理和軟化回火獲得尺寸的穩(wěn)定性，提高塑性，但強(qiáng)度降低。鋁合金輪轂的熱處理強(qiáng)化的主要方法是固溶淬火加人工時(shí)效。在Al-Si-Mg合金中，固溶處理的實(shí)質(zhì)在于：將合金加熱到盡可能高的溫度，并在該溫度下保持足夠長的時(shí)間，使強(qiáng)化相MgzSi充分溶入aAl固溶體，隨后快速冷卻，使高溫時(shí)的固溶體呈過飽和狀態(tài)保存到室溫。溫度愈高， 愈接近固相線溫度，那么固溶

3、處理的效果愈好。固溶處理也會(huì)改變共晶 Si的形態(tài)，隨著固溶保持時(shí)間的延長，Si相有一個(gè)緩慢球化和不斷粗化的過程， 這種過程隨固溶溫度的提高而增強(qiáng)。一般鋁合 金輪轂的固溶溫度選擇在 535-545C之間，時(shí)間為6小時(shí)。固溶溫度對Si相形態(tài)的影響要比保溫 時(shí)間的影響大得多，通過參照相關(guān)理論和試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，550E保溫100分鐘后的Si相形態(tài)等同于540E 保溫300分鐘后的形態(tài)，目前中信戴卡公司熱處理工序步進(jìn)式連續(xù)爐，除特殊產(chǎn)品有明確要求外， 均采用固溶550E保溫140分鐘左右的熱處理工藝。當(dāng)然，選擇的是較高的固溶溫度，對設(shè)備穩(wěn)定 性的要求也很高，爐膛內(nèi)各部溫度要均勻，否那么局部溫度過高，會(huì)導(dǎo)致局部

4、產(chǎn)品過熱、過燒。鋁合金輪轂淬火時(shí)的水溫一般選擇在 60-80C之間，而且水的狀態(tài)對機(jī)械性能也有一定影響， 這是因?yàn)檩嗇灤慊饡r(shí)水溫升高，工件外表局部 水氣化的可能性增大，一旦氣囊形成， 冷速就明顯降 低，這會(huì)使機(jī)械性能降低，因而在工件淬火的情況下，必須要開啟水循環(huán)裝置攪拌器、循環(huán)泵等， 使水箱內(nèi)的水處于流動(dòng)狀態(tài)，水溫均勻，工件外表沒有形成氣囊的時(shí)機(jī)，保持一定的冷卻速度，確 保淬火效果?？刂拼慊鸬霓D(zhuǎn)移時(shí)間對 Mg2Si 強(qiáng)化相的分布很重要， 轉(zhuǎn)移時(shí)間長會(huì)使強(qiáng)化元素?cái)U(kuò)散析出而降低 合金的力學(xué)性能，所以轉(zhuǎn)移時(shí)間越短越好，這也是生產(chǎn)實(shí)際中為什么要求轉(zhuǎn)移時(shí)間控制在20s 之內(nèi)的原因。淬火后人工時(shí)效溫度的選

5、擇，對輪轂機(jī)械性能的影響非常明顯，較高的時(shí)效溫度下， 屈服強(qiáng)度C隨時(shí)效時(shí)間的增加而提高，延伸率 S那么會(huì)降低，硬度升高。相反較低的時(shí)效溫度和較短時(shí)效的時(shí) 間，屈服強(qiáng)度c會(huì)偏低，而延伸率 S升高，硬度降低。目前時(shí)效溫度通常選擇130-160C之間，時(shí) 間為 1 50分鐘左右。根據(jù)熱處理工序特點(diǎn)及質(zhì)量特性， 熱處理工序被定為 T 特性工序。 鋁合金輪轂熱處理的重要性 在于，產(chǎn)品能否滿足平安使用要求。其質(zhì)量特性不能用肉眼直觀的進(jìn)行判別，各項(xiàng)性能指標(biāo)需要借 助專門的檢驗(yàn)儀器和設(shè)備，對輪轂進(jìn)行各類檢測而獲得，由于受到檢測頻率和檢測部位的限制，對 于每一爐產(chǎn)品，甚至對每一個(gè)產(chǎn)品，檢測都只是個(gè)別的、局部的，

6、無論如何都不能到達(dá)對熱處理質(zhì) 量 100%的檢測，檢驗(yàn)也不能完全反映整批產(chǎn)品或整個(gè)產(chǎn)品的熱處理質(zhì)量；而且由于熱處理過程特 點(diǎn)是連續(xù)生產(chǎn)，批量投入，一旦出現(xiàn)熱處理質(zhì)量問題，對整個(gè)工序的影響面很大；另外熱處理的產(chǎn) 品是經(jīng)過了熔煉、鑄造、X光等工序的輪轂半成品，如果出現(xiàn)熱處理質(zhì)量問題，其損失也是不言而 喻的；更主要的是輪轂熱處理缺陷的漏檢，很容易引發(fā)嚴(yán)重的質(zhì)量事故，給企業(yè)帶來無法估量的損 失。2、影響鋁合金輪轂熱處理性能的因素首先是熱處理工序?qū)π阅艿挠绊懝に噮?shù)是前提，工藝執(zhí)行是過程；其次是化學(xué)成分的影 響合金元素的含量控制，尤其是有害元素 Fe 的控制；第三是熔煉過程中鋁液的凈化除渣、 除氣、晶粒

7、細(xì)化常用細(xì)化劑 AL-TI-B、變質(zhì)效果常用變質(zhì)劑S門；第四是鑄造過程中的產(chǎn) 生的疏松、夾雜、氣孔、偏析等缺陷，都會(huì)造成熱處理機(jī)械性能不合格。3、操作人員對熱處理質(zhì)量的影響整個(gè)熱處理過程實(shí)際上就是貫徹?zé)崽幚砉に嚰夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)的過程。 由于熱處理生產(chǎn)過程的每一步驟 都需要操作者操作完成， 讓每一個(gè)操作者掌握和了解各步驟的操作及工作原理， 對穩(wěn)定熱處理產(chǎn)品 質(zhì)量至關(guān)重要， 所以現(xiàn)場操作人員必須要經(jīng)過各方面的培訓(xùn)， 在到達(dá)一定素質(zhì)和具備了相應(yīng)的熱處 理實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)后， 才可安排在熱處理生產(chǎn)線上從事相關(guān)工作。 一個(gè)合格熱處理操作者除了要熟知鋁合 金輪轂熱處理工序質(zhì)量控制要點(diǎn)， 還要知曉影響控制要點(diǎn)的各類因素；

8、不但能夠熟練的操作和維護(hù) 設(shè)備，而且還能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的一些異常；不僅要掌握質(zhì)量管理根本知識，也要明了 產(chǎn)品工藝標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)技術(shù)指令。 一個(gè)優(yōu)秀的操作者應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)業(yè)務(wù)知識、 汲取工作失誤的教訓(xùn)， 并學(xué)會(huì)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)， 在自身素質(zhì)不斷提高的同時(shí)， 還能夠做好新職工的培訓(xùn)， 起到傳、幫、帶的作用。 人員穩(wěn)定是工序質(zhì)量穩(wěn)定的前提。操作人員對 T 特性的重要性，必須有清晰的認(rèn)識， 明白自己在生產(chǎn)中所承當(dāng)?shù)南嚓P(guān)責(zé)任， 這既 是對自己負(fù)責(zé)，也是對企業(yè)負(fù)責(zé)、對國家負(fù)責(zé)。所以操作人員不能輕視熱處理工作中的任何影響質(zhì) 量的細(xì)節(jié)。讓質(zhì)量第一的原那么，始終貫穿熱處理工作的全過程。所以經(jīng)常的組織職工接受各類培

9、訓(xùn) 工藝文件、質(zhì)量意識、設(shè)備操作、平安生產(chǎn)、產(chǎn)品處置、各種事故總結(jié)分析等 ，對穩(wěn)定工序質(zhì) 量有積極意義。由于人員的疏忽，造成熱處理產(chǎn)品異常的事件很多，帶給企業(yè)的損失也是較大的，個(gè)別企業(yè)人 員并沒有意識到操作的隨意性淬火、出爐前開啟爐門等帶來的質(zhì)量隱患。另外，每個(gè)企業(yè)在生 產(chǎn)中都會(huì)出現(xiàn)磕碰傷產(chǎn)品，細(xì)細(xì)想來大局部磕碰傷都是錯(cuò)誤的操作造成的。4、影響熱處理工藝穩(wěn)定的因素鋁合金輪轂的熱處理質(zhì)量在很大程度上， 依賴于設(shè)備及儀表控制系統(tǒng)和合理的熱處理工藝。 直 接表達(dá)設(shè)備穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)就是熱處理工藝穩(wěn)定。 要控制鋁合金輪轂熱處理質(zhì)量， 首先要消除影響工藝 穩(wěn)定的因素，這些影響因素主要有：儀表與熱電偶的工作狀態(tài)

10、、加熱系統(tǒng)工作效率、風(fēng)機(jī)循環(huán)系統(tǒng) 工作狀況、爐體的密封與保溫效果等等；4.1 、儀表與熱電偶的工作狀態(tài)直接反映溫度波動(dòng)情況，所以首先要確保補(bǔ)償導(dǎo)線與儀表、熱電偶 連接可靠。控溫儀表參數(shù)設(shè)置要與工藝標(biāo)準(zhǔn)一致，而且具備相應(yīng)的報(bào)警功能，并能實(shí)現(xiàn)加熱過程中 溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)。固定在爐體上的熱電偶不得松動(dòng)，熱電偶扣罩端密封要好，并且確保偶芯與保護(hù)管 無有短路現(xiàn)象，同時(shí)要注意插入爐膛內(nèi)部熱電偶的深度，防止刮蹭工件或料架，造成熱電偶彎曲受 損，影響溫度正常顯示。4.2 、加熱系統(tǒng)工作效率由于受儀表控溫系統(tǒng)控制，所以熱電偶位置及控溫儀表參數(shù)設(shè)置，都會(huì)影 響加熱時(shí)間和爐膛溫度穩(wěn)定。對于燃?xì)庥蜔崽幚碓O(shè)備，燃?xì)庥偷牧髁?/p>

11、和壓縮空氣流量的調(diào) 整，必須以爐溫跟蹤儀實(shí)際檢測的爐膛溫度曲線為依據(jù)，最終鎖定滿足工藝穩(wěn)定的合理流量，這樣 既充分發(fā)揮了加熱系統(tǒng)工作效率， 又減少了不必要的能耗， 最關(guān)鍵的是減小了連續(xù)生產(chǎn)時(shí)的溫度波 動(dòng)。4.3 、風(fēng)機(jī)循環(huán)系統(tǒng)工作狀況關(guān)系到鋁合金輪轂是否均勻受熱， 所以風(fēng)機(jī)循環(huán)必須要實(shí)現(xiàn)時(shí)時(shí)監(jiān)控， 當(dāng)轉(zhuǎn)速低于設(shè)定的下限值時(shí)，要有報(bào)警提示，以便及時(shí)檢查風(fēng)機(jī)狀況，調(diào)整或更換風(fēng)機(jī)三角帶，始 終保持爐內(nèi)風(fēng)循環(huán)量，最大限度的保證鋁合金輪轂熱處理性能均勻一致。4.4 、爐體的密封與保溫效果會(huì)影響爐膛溫度均勻，不但會(huì)造成輪轂性能的不穩(wěn)定，還會(huì)帶來二次 處理所造成各類損失，而且由于爐門密封不嚴(yán)或局部保溫不好，

12、還會(huì)帶來較大動(dòng)力消耗，增加生產(chǎn) 本錢。爐體的密封與保溫效果良好，是穩(wěn)定工藝和設(shè)備調(diào)整的根底。5、異常情況下的處置措施 當(dāng)產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量異常時(shí)，必須執(zhí)行相關(guān)的報(bào)廢、返工、流轉(zhuǎn)等處理流程；設(shè)備異常時(shí)，也要嚴(yán) 格執(zhí)行應(yīng)急處理及重新啟動(dòng)的規(guī)定，并對受影響的產(chǎn)品采取一定的措施。6、工藝過程控制當(dāng)設(shè)備處于良好的工作狀態(tài)時(shí)， 鋁合金輪轂會(huì)在穩(wěn)定的工藝條件下完成熱處理過程。 但是當(dāng)設(shè) 備出現(xiàn)異常情況，導(dǎo)致工藝波動(dòng)時(shí)，僅僅要求操作者做到及時(shí)的發(fā)現(xiàn)，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。為確保過程 控制的穩(wěn)定性，這就要求從設(shè)備控制方面完善各類報(bào)警，如超溫低溫報(bào)警、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速報(bào)警、加 熱系統(tǒng)斷電、斷路、熄火報(bào)警、驅(qū)動(dòng)停止報(bào)警、淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間超時(shí)

13、報(bào)警、水溫水位報(bào)警等，這 些報(bào)警通過聲光的形式，能夠直接被現(xiàn)場操作者接收到，以便及時(shí)采取應(yīng)對措施，在最短的時(shí)間內(nèi) 恢復(fù)設(shè)備正常運(yùn)行。 為確保每一只鋁合金輪轂正常完成熱處理過程， 操作者要按照一定的時(shí)間間隔， 進(jìn)行工藝、設(shè)備巡檢，在生產(chǎn)質(zhì)量記錄單上要記錄詳細(xì)的產(chǎn)品規(guī)格、生產(chǎn)批號、數(shù)量、工藝過程及 操作者，該記錄作為熱處理工藝過程控制的原始數(shù)據(jù)，必須要整理存檔以備追溯。為更好的跟蹤產(chǎn) 品性能情況，工作現(xiàn)場要建立每臺設(shè)備的產(chǎn)品性能波動(dòng)圖，通過統(tǒng)計(jì)過程控制，可及時(shí)的發(fā)現(xiàn)和消 除性能異常波動(dòng)的因素。為了確保工藝過程的穩(wěn)定，每 2 個(gè)月一次的爐溫檢測是十分必要的，對于連續(xù)式生產(chǎn)作業(yè)爐， 要使用爐溫跟蹤儀全

14、程檢測工藝情況。 當(dāng)實(shí)際測溫曲線與工藝曲線有差異時(shí)， 必須對設(shè)備進(jìn)行相應(yīng) 的調(diào)整，最終到達(dá)測溫曲線波動(dòng)范圍在工藝設(shè)定的范圍之內(nèi)。質(zhì)量檢驗(yàn)鋁合金輪轂在熱處理工序的質(zhì)量檢驗(yàn)有： 產(chǎn)品的專檢和自檢兩大類， 此外還應(yīng)包括檢驗(yàn)設(shè)備的 校準(zhǔn)與檢定，熱處理生產(chǎn)設(shè)備上的控溫儀表、熱電偶、記錄儀、壓力表等的檢定。產(chǎn)品專檢是由質(zhì)檢部門借助專門的實(shí)驗(yàn)設(shè)備對鋁合金輪轂的熱處理質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)證， 如機(jī)械性能 檢驗(yàn)、金相分析等。鋁合金輪轂在熱處理完成之后，必須要按照送檢頻次進(jìn)行機(jī)械性能檢驗(yàn)，檢驗(yàn) 部門根據(jù)相關(guān)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，對指定部位進(jìn)行檢測，主要工程有：屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率和硬 度，并通過產(chǎn)品過程控制標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)際檢測值的比

15、照，出具相應(yīng)的性能檢驗(yàn)報(bào)告單。當(dāng)產(chǎn)品質(zhì)量出現(xiàn) 異常時(shí)，檢驗(yàn)部門必須對異常產(chǎn)品做化學(xué)成分分析，以判定合金成分是否符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求，并 且通過金相分析， 確認(rèn)熱處理后鋁合金輪轂的內(nèi)部顯微組織形態(tài)及分布狀況， 依據(jù)金相圖譜判定級 別，出具金相分析報(bào)告單，為 消除異常、改進(jìn)工藝、穩(wěn)定質(zhì)量指明方向 。工序的自檢是由現(xiàn)場操作者完成的，自檢的工程有：每個(gè)熱處理批次的外表硬度檢查、產(chǎn)品變 形的檢查、外觀檢查等。外表硬度檢查是使用便攜式硬度檢測儀，在工作現(xiàn)場對每個(gè)批次的產(chǎn)品隨 機(jī)抽取一只進(jìn)行檢驗(yàn)， 發(fā)現(xiàn)硬度異常時(shí)可增加專門的性能檢驗(yàn)， 外表硬度檢查是性能專檢的延伸與 補(bǔ)充。產(chǎn)品變形檢查主要是輪轂的圓度檢查，并

16、對存在變形的產(chǎn)品進(jìn)行校正復(fù)圓。熱處理產(chǎn)品下線 后，操作者要對產(chǎn)品外觀進(jìn)行檢查， 在確認(rèn)沒有磕碰傷、 裂紋、表皮起泡、 顏色發(fā)暗等缺陷異常后， 在產(chǎn)品指定的位置打上熱處理批號，流轉(zhuǎn)下道工序。試驗(yàn)設(shè)備必須是經(jīng)過相關(guān)檢驗(yàn)部門檢定合格，并在檢定有效使用期內(nèi)，按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校準(zhǔn)后， 滿足使用，檢測數(shù)據(jù)能夠真實(shí)反映產(chǎn)品狀態(tài)。熱處理設(shè)備上所有的控溫儀表、記錄儀、熱電偶、壓 力表等同樣是經(jīng)過檢驗(yàn)部門檢定合格的，并確保在有效期內(nèi)。缺陷類型形成原因消除方法力學(xué)性能不合格：表1.固溶處理時(shí)，溫度過低或保溫時(shí)間不夠1.將固溶溫度提咼到上限范圍，或延長現(xiàn)為3 5偏低；固溶或淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間過長或淬火水溫過高；保溫時(shí)間，盡量縮

17、短淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間， 或處理狀態(tài)6 b和3 52.時(shí)效溫度偏高或時(shí)間過長而造成6b高在保證淬火不變形不開裂的情況下降不合格；時(shí)效后的6 b而35不合格，溫度低而時(shí)間短使6b低低淬火水溫；和3 5不合格。而3 5偏咼；3.合金化學(xué)成分的偏差，如主要成分偏上 限。2.再次固溶處理后調(diào)整時(shí)效的溫度和時(shí)間；淬火不均勻：表現(xiàn)在鑄件厚大部位拉伸性能低，硬度低；鑄件局部加熱和冷卻不均，如厚大部位和薄小的部位加熱和冷卻不一，厚、大部位熱透慢，冷卻慢。1.重新進(jìn)行熱處理，變形：表現(xiàn)在熱處理1.加熱速度過快；1.降低升溫速度；及隨后的機(jī)械加工中2.冷卻太劇烈；2.提高淬火介質(zhì)溫度；鑄件出現(xiàn)的形狀和尺寸變化。3.裝料方法不當(dāng)，下水方式不對。3.選擇適宜的料架和正確的下水方向裂紋：表現(xiàn)在經(jīng)熱處1.加熱速度過快；1.降低升溫速度；理后的鑄件上出現(xiàn)裂2.淬火冷卻太劇烈；淬火水溫溫度紋3.壁厚差大；適宜的料架