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铝合金轮毂台架试验失效分析
马亮
(中信戴卡股份有限公司工程技术研究院,河北秦皇岛066011)
摘要:为解决铝合金轮毂台架试验失效的问题,测试了其カ学性能、化学成分和显徽组织,并
对失效部位断ロ进行了能谱分析。结果表明,轮辐部位的氧化夹渣是疲劳源。通过改进铝液纯
度,改善过滤装置,去除合金熔液的熔渣及表面氧化物,定时清理熔池和模具型腔,并调整精
炼工艺,使生产的车轮顺利通过了台架试验。
关键词:铝合金轮毂;夹渣;铸造工艺
中图分类号:TG115文献标识码:A文章编号:1673-3320(2015)02-0047-03
ailure Analysis of Bench Test for Aluminum Alloy Hub
MA Liang
Engineering Technology Institute, CITIC Dicastal Co, Ltd, Qinhuangdao 066011, Hebei, China
Abstract: To solye the failure of bench te
oy hub, its mechanical properties, chemical
composition and microstructure were tested, and the fracture was analyzed by energy spectrum. The
results showed that the oxidation slag was the fatigue source. After process improvement, including
cleaning liquid aluminum, improving the filter unit, removing the alloy molten slag and the surface oxide,
timing out molten pool and mold and adjusting the refining process, the aluminum alloy hubs pass the
bench test successfull
Key words: aluminum alloy hub; slag inclusion; casting process
铝合金车轮在原材料、熔炼技术、铝液处理、的铸件,而且通过热处理可达到较高强度、良好
铸造技术(含模具)、热处理、精密加工、涂装技塑性和高冲击韧度的理想综合性能,因此成为汽
术及检测技术等方面均有较高的工艺要求。本车铸造铝轮毂的首选材质
文以与某汽车厂同步开发的铝合金轮毂为例,采
目前铝合金轮毂的制造方法主要有铸造(分
用低压铸造工艺生产,在成品台架试验的基础上,为重力铸造和低压铸造)和锻造。采用铸造工艺
分析了轮毂组织中的缺陷,并提出相应的改进措生产的轮毂力学性能较差,且极易出现较多的
施,为生产出高品质、轻量化的铝合金轮毂提供铸造缺陷;而锻造工艺生产的轮毂力学性能好
技术支持
但成品率低,仅50%左右,且价格昂贵。普通摩
托车、軽型轿车较多的是采用低压铸造工艺的铝
轮毂材质及制造工艺
合金轮毂,其成品率高,成本较低,综合性能较
汽车轮毂是关系到汽车安全的关键零件,轮好2。为控制铸件的内部治金质量以保证铝轮毂
毂用材料不仅有足够的强度,还要有很好的塑性的材质要求,必须从熔化前的准备与投料、加热
和冲击韧度。A356合金是典型的A1-Si-Mg系三元熔化、精炼处理、变质处理及调节合金液温度和
合金。它不仅具有很好的铸造性能(流动性好、浇注等工艺操作进行控制。
线收缩小、无热裂倾向),可铸造薄壁和形状复杂
铝轮毂进行T6热处理,并在喷涂线上经过
收稿日期:2014-08-29
作者简介:马亮(1977-),男,工程师,主要从事轮毂设计研发工作
2015年第2斯
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铸造工程
Foundry Engineer ing
道喷涂工序进行涂装处理。
从表1测试结果可看出,内、外轮缘的力学性
能都没有问题,而轮辐的伸长率偏低,性能不合
2台架试验
格
在弯曲试验机上对成品轮进行疲劳模拟试
由表2光谱仪测得的材料化学成分可知,Si含
验。在规定的额定载荷下,当弯曲疲劳试验机量偏低,未满足标准要求。
到达要求的中间转数后停机进行检查,发现车
表2铝轮毂化学成分
轮背腔出现一条长约17mm,并延伸至轮辐侧面
长约15mm的裂纹;继续运转试验,完成规定的
元素Al
Si
Fe Cu Mn
g
最终转数再进行检查,发现背腔轮辐裂纹扩展为
规定值≥906.5~7.5≤0.2≤0.1≤0.10.25~0.45
46mm,轮辐侧面裂纹扩展为29mm。台架试验测量值92.116.30.0850.010.0060.266
的轮毂裂纹如图1所示。按照该汽车厂规定进行判
用金相显微镜观察可知,产品热处理后的组
断,未达到产品的使用寿命要求。
织为B级正常变质,共晶硅边角圆滑,呈粒状、短
杆状分布,个别有小晶块初结晶。铝轮毂的显微
组织合格。
3.2断口
用电子显微镜观察裂纹处的断口,发现断面
分布着“颗粒异物”;用超声波清洗样件后再观察,
断面处仍然分布着“颗粒异物”。说明颗粒异物不
是零件因疲劳出现裂纹后被污染的“异物”。
(a)背腔
分别对零件本体和裂纹处取样进行能谱分
析,结果如图2和表3所示。
(b)轮辐正面
图1台架试验轮毂裂纹
(a)本体
3失效分析
3.1性能及组织
轮毂内、外轮缘和轮辐上分别取样测试其力
学性能,结果见表1
表1铝轮毂力学性能
部位屈服强度抗拉强度伸长率
硬度
Mpa
/%
(HBW)
内轮缘193
278
12.1
88
外轮缘192
(b)裂纹处
轮辐
226
2.4
图2断口电子显微镜观察结果
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2015年第2期