鋁合金輪轂是鋼制輪轂的良好替代品,已廣泛應用于轎車和客車上。2000年世界鋁合金輪轂需求量已達1.1億只。權威人士預測[1],在未來十年內(nèi),我國轎車輪轂鋁化率達到或接近50%,按照每輛轎車5輪(1輪備用)和50%的輪轂的鋁化率計算,并考慮其他車輛及維修零售所用鋁輪轂,預計2010年我國鋁輪轂需求量將超過1000萬只,2020年將超過18000萬只,因此鋁合金輪轂市場潛力巨大。 為了提高鋁合金輪轂運行可靠性、耐久性以及外觀裝飾性,鋁合金輪轂在熱處理后一般要進行涂裝處理。在涂裝處理之前要進行除油、除銹、磷化三個工序的預處理。在預處理后期需要進行烘干處理,其溫度為210℃,烘干后進行涂裝,根據(jù)廠商的要求進噴涂、粉末涂料、電鍍等涂裝工藝,噴漆、電鍍后進行烤漆。目前常用的烤漆工藝為160℃、100℃雙重烤漆。因此涂裝烘烤工藝對T6處理的鋁合金輪轂的組織和力學性能有一定的影響。研究涂裝工藝對合金力學性能的影響,對優(yōu)化T6熱處理工藝具有一定的實際意義。
1 試驗過程
目前鑄造鋁合金輪轂的主要合金為A356合金,其成分見表1,輪轂成形后,進行T6熱處理,固溶溫度540℃,時間6h,時效溫度180℃,時間4h,時效后按照表2參數(shù)進行三級涂裝。
表1 A356合金輪轂各合金元素質(zhì)量分數(shù) %
Si Mg Ti Sr Fe Cu Mn Zn Al
6.8~7.2 0.30~0.38 0.08~0.15 ≤0.018 ≤0.018 ≤0.1 ≤0.1 ≤0.1 余量
表2 A356合金輪轂三級涂裝工藝參數(shù)
工藝類別 一級涂裝 二級涂裝 三級涂裝
涂裝溫度/℃ 210 160 100
涂裝時間/min 20~25 20~25 20~25
拉伸試驗用來研究合金力學性能的變化。拉伸試棒在輪轂上輪緣處取樣,拉伸試棒加工成5倍標準拉伸試棒。拉伸試驗在WDW-50微機控制電子萬能試驗機上進行,拉伸速率為5mm/s。
電導率和DSC試驗用來研究合金的微觀組織變化。電導率測量在室溫下進行,其試樣為20mm×8mm×4mm的矩形試樣,研究合金位錯、析出相和固溶情況的變化;DSC試驗在DSC差熱分析儀上進行,試樣為直徑5mm、高度1mm的圓形試樣,熱處理后,立即進行DSC分析,研究強化相和平衡相的析出轉變溫度和峰值的變化。
2 試驗結果與討論
研究合金在T6及雙級時效兩種熱處理工藝條件下硬度、抗拉強度、屈服強度和伸長率的變化:T6工藝為540℃6h+180℃4h;雙級時效工藝為540℃6h+110℃2h+180℃4h。