試論高性能鋁合金汽車底盤型材的生產工藝
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[摘要]本文主要對高性能鋁合金汽車底盤型材的生產工藝進行了探討，對生產過程中的熔煉、鑄造等工藝進行合理制定，從而保證所制作出的產品符合用戶需要，確保汽車正常行駛。
[關鍵詞]鋁合金;汽車底盤;生產工藝
相對于其他材料而言，鋁合金材料重量較輕并且較為堅固，是汽車輕量化過程中的理想材料。根據相關實驗研究，如果汽車整體的重量減少10%，那么其燃油效率會提升6%～8%。隨著汽車數量的增多，為了減輕環境壓力，可使用鋁合金來制造汽車零部件，進而實現節能減排的目的，增強汽車動力，保證行駛安全。
一、明確鋁合金成分
在生產高性能鋁合金材質的汽車底盤型材時，需要先進行配料、熔煉、精煉、轉注、除氣，然后進行除渣與細化、鑄造工作，再進行均勻化與機械加工，最后進行質量檢驗，合格后即可交貨。但是在進行此些工藝生產前，需要對汽車底盤型材制造所使用的鋁合金成分進行明確?，F階段，工業中一般會使用6xxx系列的鋁合金進行生產作業，因為此系列的合金擠壓性與焊接性較強，具有強度可控與成本低的優點。在此系列中6061鋁合金的強度與綜合性能較高，所以使用6061作為本次汽車底盤生產的主要材料。但是6061材料的擠壓加工與淬火性能較差，易出現材料變形問題，會降低生產效率與合格率。因此，在利用此材料前，要優化6061鋁合金。通過對6061鋁合金進行多種方式的化學與性能分析后，其合理合金成分如表1。
二、優化熔鑄工藝參數
在參數優化前，需要把握好熔鑄條件。有關人員應當使用先進的25t的矩形固定熔爐進行熔煉，使用25t的立式鑄造設備進行鑄造，通過除氣除渣等工序后進行工藝參數優化，之后進行同水平的半連續鑄造作業，最后經過均勻化處理與機械加工之后，產出優質鑄錠，以供擠壓作業使用。
在制作汽車底盤的型材時，第一，熔煉。對于6061鋁合金而言，要將其放入天然氣的融化保溫爐內熔煉。在裝爐之前要進行預熱爐溫，待溫度達到8000C左右時，按照lt：lkg的比例在爐內均勻撒上清爐劑，做好清爐工作，然后再裝爐、熔煉。在熔煉時要使用永磁攪拌機，以此提升熔煉效率：熔煉溫度要控制在720-750℃范圍內。待熔煉取樣化驗分析符合標準后，才可進行下一步作業。
第二，精煉。要使用純度在99.997%以上的高純度氮氣來精煉物質，其溫度在720～750℃范圍內，精煉劑的使用量為1.0～1.5kg/t，壓力控制在鋁液表面出現輕微翻滾即可，精煉時間約為15分鐘。在精煉完成后，要將鋁液表面的浮渣清除徹底，并在靜置15～30分鐘后對爐內溶體含氫量進行測試，測試結果如果低于0.18ml/100gAl即為合格。
第三，轉注與變質處理。在鋁液出爐之前，需要做好一些鑄造準備工作，并對溜槽專注系統、鑄造機的供水系統、預熱、流盤等進行重點檢查，保證各個結晶器的水簾是完整且均勻的。在進行轉注時，要避免金屬出現二次誤差，對金屬落差予以封閉，保證熔體可以在金屬液面下正常流動。在過濾前，需要利用喂絲機把現狀細化機放在流槽中，放入速度要依照合金的含金量來確定。
第三，過濾處理。為提升溶體純度，要先使用泡沫陶瓷式的過濾器進行溶體再次出渣，同時在過濾箱的入口位置安裝玻璃絲布當作過濾網，避免溶體中存留的非金屬進入到鑄錠內。之后再將溶體從靜置爐中轉注到鑄造結晶設備中。要依照鋁液的流量來明確過濾設備的規格，一般情況下，500mm的過濾板能夠過濾的金屬總量在30t左右：依照溶體的潔凈度來明確目數，通常狀況下，40ppi過濾板每次可以清除1/2的5um夾雜物。
第四，鑄造。對于圓鑄棒的生產要采取水平熱頂鑄造方式，其具體參數為：鑄棒的規格是410mm：鑄造溫度700-720℃：冷卻水壓0.1-0.15MPa，水量為0.1-0.15L/min;鑄造速度50-60mm/min。
第五，鐵錠處理。在對鐵錠進行均勻化處理時，需要在批示的均質爐內完成，具體均勻處理工藝參數為：鑄棒規格410mm;加熱溫度550～570℃：加熱時間2.5～3.5H;保溫溫度550～560℃：保溫時間10H;利用風冷與霧冷結合的方式進行冷卻。
三、擠壓技術與熱處理
高品質鋁合金的汽車底盤型材屬于一種較為特殊的型材，其結構為異型空心結構，空腔多、壁厚較薄，不僅要保證其強度較高，同時還要確保其尺寸精準，盡量保持輕量化。所以在生產時難度較高，需要極高的技術含量，難以批量生產。
在本次底盤型材生產過程中，需要將經過改進的強鋁合金放入到70MN擠壓設備的420mm*1200mm擠壓筒中進行擠壓，此設備的擠壓方式較為特殊，屬于分流組合式的單孔正向擠壓。因為擠壓的溫度、速度與擠壓力之間有著密切的聯系，影響較大，所以在擠壓溫度為440℃時，將擠壓速度提升為7m/min后，會存在擠壓困難問題。在擠壓時，擠壓的壓力與溫度成反比，溫度越高，壓力越低。加之擠壓溫度能夠增強合金塑形與變形能力，所以要將擠壓溫度控制在440℃以上。雖然擠壓溫度升高、擠壓速度提升，可以產生結晶并幫助其長大，但是這會大大降低底盤型材的產品強度。當擠壓溫度500℃、擠壓速度7m/min，此時型材強度最低。由此可見，為了提升底盤型材的性能，需要合理的降低擠壓溫度與毒素。在對擠壓設備的性能進行全面考慮后，每項設定參數為：擠壓溫度480～500℃、擠壓速度3-5m/min。在擠壓后需要在淬火設備上進行淬火，并使用175℃*8H時效工藝予以處理。
四、結束語
綜上所述，為了制作出高性能的鋁合金汽車底盤型材，需要做好生產準備工作，并且要明確好每段施工的具體工作流程與參數。在正式生產前，需要確定好鋁合金的化學成分，通過一定方式的改進來增強其強度，提升性能，從而使制作出的汽車底盤型材符合用戶需求，能夠生產出具備較高綜合性能的汽車底盤。
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