本發(fā)明涉及鑄造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鎂合金輪轂擠壓鑄造工藝。
背景技術(shù)：
目前，節(jié)能降耗已經(jīng)成為世界汽摩發(fā)展的主流。為此，在汽車上采用鎂臺金、復(fù)合材料等現(xiàn)代高比性能材料減輕汽摩結(jié)構(gòu)，特別是高速運動部件的重量，己成為改善汽車動力性能和排放污染的主要材料手段。鎂合金擁有低價格、高比性能、突出的抗疲勞和阻尼減震降噪性能，特別適合作轎車、輕型汽車、摩托車的輪轂材料。
我國是摩托車生產(chǎn)、使用和出口的大國，也正在成為汽車生產(chǎn)、使用大國。我田鎂資源豐富，已經(jīng)成為原鎂生產(chǎn)大困，但因為缺乏鎂臺金生產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)，現(xiàn)在國產(chǎn)原鎂的80％用作廉價原材料山口。輪轂是汽車、摩托車上單種鑄件重量最大、用量最多的逐漸(每輛汽車需5個輪轂，重量達(dá)20-30kg，每輛摩托車需兩個輪轂，重量達(dá)到4-8公斤)。如在國產(chǎn)汽車、摩托車上規(guī)模應(yīng)用鎂合金，每年鎂合金需求量將達(dá)到15萬噸以上，每年產(chǎn)值可以達(dá)到11.4億人民幣左右。因此，用鎂合金替代現(xiàn)有的鋁合金，制造出符合要求的鎂合金輪轂，具有重大的經(jīng)濟利益。
鑄造鎂合金AZ31，具有較高的抗振能力和吸熱性能，因而是制造飛機輪轂的理想材料。鎂合金AZ31在汽油、煤油和潤滑油中很穩(wěn)定，適于制造發(fā)動機齒輪機匣、油泵和油管，又因在旋轉(zhuǎn)和往復(fù)運動中產(chǎn)生的慣性力較小而被用來制造搖臂，艙門和舵面等活動零件。民用機和軍用飛機、尤其是轟炸機廣泛使用鎂合金制品。
目前，AZ31鎂合金在汽車上的應(yīng)用也很廣泛。如離合器殼體、閥蓋、變速箱體氣缸蓋、空調(diào)機外殼等。方向盤、轉(zhuǎn)向支架、剎車支架等。為了在汽車受到撞擊后提高吸收沖擊力和輕量化，在方向盤和坐椅上使用鎂合金。根據(jù)有關(guān)研究，汽車所用燃料的60％是消耗于汽車自重，汽車自重每減輕10％，其燃油效率可提高5％以上；汽車自重每降低100kg，每百公里油耗可減少0.7L左右，每節(jié)約1L燃料可減少CO2排放2.5g，年排放量減少30％以上。所以減輕汽車重量對環(huán)境和能源的影響非常大，汽車的輕量化成必然趨勢。
但現(xiàn)有的鋁合金輪轂生產(chǎn)工藝，由于鋁合金性能與鎂合金性能完全不同，二者無法替換使用，因此開發(fā)鎂合金輪轂的鑄造工藝是十分必要的。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提出一種改良AZ31鎂合金輪轂擠壓鑄造工藝，能夠滿足輪轂服役性能。
為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種改良AZ31鎂合金輪轂擠壓鑄造工藝，其采用的鎂合金按重量百分比組成如下，Al 2.5-3.5％，Si 0.08％，Ca 0.04％，Zn 0.6-1.4％，Mn 0.2-1.0％，F(xiàn)e0.003％，Cu 0.01％，Ni 0.001％，Ti 0.2-0.4％，Mg余量；
其鑄造工藝中，澆注溫度為670℃-690℃，模具預(yù)熱溫度為240℃-260℃，沖頭壓射速度0.14-0.16m/s，擠壓鑄造壓力為60-100MPa，加壓時間為50ms-100ms，保壓壓力為75-85MPa。
本發(fā)明采用鎂合金，其在AZ31鎂合金的基礎(chǔ)上，添加適量的Ti。在本發(fā)明中，Ti用來細(xì)化晶粒，改善合金的力學(xué)性能和塑性。但Ti含量不能太大，否則多余的Ti會生成游離態(tài)的TiAl3，聚集后使得材料的力學(xué)性能下降。
模具溫度的高低，直接影響到鑄件質(zhì)量和鑄型的壽命。模具預(yù)熱溫度過低，澆注的合金液在注入型腔后會很快凝固，在加壓前就形成較厚的結(jié)晶硬殼，影響加壓效果。此外，還由于金屬中溫度梯度的增加，使得鑄件形成大的柱狀晶，增加冷隔等缺陷。模具預(yù)熱溫度高，會增加鑄型的熱應(yīng)力，導(dǎo)致金屬與型腔表面粘接，降低鑄型壽命，同時會帶來脫模困難。因此本發(fā)明針對鎂合金的特點，設(shè)定模具預(yù)熱溫度為240℃-260℃，優(yōu)選250℃。
合金澆注溫度對金屬成型具有顯著影響。擠壓鑄造中的合金澆注溫度應(yīng)該在合理的范圍內(nèi)，盡可能的取低值。因為采用低溫澆注時，合金中的溫度梯度相對較小，產(chǎn)生的氣體量較少，在鑄件凝固時就可減少鑄件收縮，減少縮孔、縮松等缺陷。同時，較低的溫度可提高鑄型壽命，減少液態(tài)金屬的噴濺和披縫，細(xì)化晶粒組織，自利于鑄件質(zhì)量的改善和提高，由于擠壓鑄造是在高壓下凝固，所以有條件實現(xiàn)低溫澆注。但若澆注溫度過低，此時合金極易凝固，導(dǎo)致鑄充不滿。若溫度過高，則容易產(chǎn)生縮孔，還會影響到模具壽命。
本發(fā)明基于上述考慮，選擇澆注溫度為670℃-690℃，優(yōu)選680℃。
本發(fā)明選擇特定組成的鎂合金的組成，選擇特定的工藝條件，擠壓鑄造得到的鎂合金輪轂重量輕，強大度，滿足輪轂的服役性能。所得到的鎂合金輪轂，其抗拉強度超過340MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于AZ31合金的290MPa，晶粒度也由AZ31鎂合金的8-15μm下降到6-10μm，大大提升了鎂合金輪轂的性能。
具體實施方式
下面通過具體實施方式來進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
實施例1
一種鎂合金輪轂擠壓鑄造工藝，其采用的鎂合金按重量百分比組成如下，Al 2.5-3.5％，Si 0.08％，Ca 0.04％，Zn 0.6-1.4％，Mn 0.2-1.0％，F(xiàn)e 0.003％，Cu0.01％，Ni 0.001％，Ti 0.2％，Mg余量；；
其澆注溫度為680℃，模具預(yù)熱溫度為250℃，沖頭壓射速度0.14m/s，擠壓鑄造壓力為60MPa，加壓時間為50msms，保壓壓力為75MPa。
實施例2
一種鎂合金輪轂擠壓鑄造工藝，其采用的鎂合金按重量百分比組成如下，Al 2.5-3.5％，Si 0.08％，Ca 0.04％，Zn 0.6-1.4％，Mn 0.2-1.0％，F(xiàn)e 0.003％，Cu0.01％，Ni 0.001％，Ti 0.4％，Mg余量；
其澆注溫度為670℃，模具預(yù)熱溫度為240℃℃，沖頭壓射速度0.16m/s，擠壓鑄造壓力為100MPa，加壓時間為100ms，保壓壓力為85MPa。
經(jīng)實施例1-2驗證，所得到的鎂合金輪轂，其抗拉強度超過340MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于AZ31合金的290MPa，晶粒度也由AZ31鎂合金的8-15μm下降到6-10μm，大大提升了鎂合金輪轂的性能。
其充型液流速度均勻，充型狀態(tài)良好，完成充型之后的鑄件溫度分布均勻，鑄件凝固平穩(wěn)迅速，按照設(shè)計的順序完成凝固。鑄件內(nèi)部質(zhì)量好，無明顯缺陷。