一种铝合金汽车传动轴管及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种铝合金汽车传动轴管及其制造方法，传动轴管管材的成分按质量百分比分别为：Si：0.6％～1.0％；Cu：0.5％～0.7％；Fe≤0.3％；Mn：0.2％～0.5％；Mg：0.7％～1.0％；Zn≤0.2％；Cr：0.1％～0.2％；Ni≤0.1％；Ti≤0.2％；其中还含有稀土元素Sc：0.1～0.2％；Ce：0.15～0.25％；La：0.15～0.25％，其余为Al；制造方法为：配料

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金汽车传动轴管及其制造方法

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[0001]本专利技术专利涉及汽车传动轴管的制造方法，具体涉及一种铝合金汽车传动轴管及其制造方法。

技术介绍
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[0002]传动轴是商用车底盘系统中的重要部件，目前均采用钢制材料，以45号钢应用广泛。随着汽车轻量化的发展，逐步采用铝合金材料代替钢制材料，重量可减轻至原来的1/3左右，降低油耗，对实现减重减排有十分重大的意义。
[0003]其中公开号为CN112853176A的专利公开了一种汽车传动轴用高强度铝合金及其制备方法，其材料的性能达抗拉强度≥450Mpa，屈服强度≥420Mpa，延伸率≥11％，焊接后焊接接头强度满足达到母材70％以上的要求，但该专利中公开的铝合金的成分中镁含量较高为1.2
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1.8％，无法进行冷轧处理来制备传动轴管，如果对该铝合金进行冷轧处理会出现裂纹，进而会导致所制备的部件直接报废，造成材料浪费，成本增加，效率低下。
[0004]公开号为CN113684401A的专利公开了一种高服役传动轴用铝合金及其制备方法，其性能满足了抗拉强度380～450MPa，屈服强度350～420MPa，延伸率10～12％，硬度125～145HB，焊缝强度高于母材强度的75％，屈服扭矩＞1.5倍的额定扭矩，传动轴疲劳寿命达到28.5万次。但该专利中公开的铝合金的成分中镁含量较高为1.05
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1.9％，无法进行冷轧处理来制备传动轴管，如果对该铝合金进行冷轧处理会出现裂纹，因此采用锻造的形式加工传动轴管，但是锻造出来的传动轴管精度较差，需要再次精加工处理，工序繁琐复杂，效率较低。

技术实现思路
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[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种铝合金汽车传动轴管及其制造方法，本专利技术提供的铝合金汽车传动轴管满足汽车对铝合金传动轴管的力学性能要求。
[0006]本专利技术的技术方案一方面公开了一种铝合金汽车传动轴管，所述传动轴管管材的成分按质量百分比分别为：Si：0.6％～1.0％；Cu：0.5％～0.7％；Fe≤0.3％；Mn：0.2％～0.5％；Mg：0.7％～1.0％；Zn≤0.2％；Cr：0.1％～0.2％；Ni≤0.1％；Ti≤0.2％；其中还含有稀土元素Sc：0.1～0.2％；Ce：0.15～0.25％；La：0.15～0.25％，其余为Al。
[0007]本专利技术中成分设计思路具体如下：
[0008]铝合金传动轴管管材中添加Mg、Si主要是充分发挥主合金元素Mg、Si时效作用(主要强化项为Mg2Si)。在此基础上，对Mg、Si元素比例进行优化。从AI
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Mg
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Si平衡图(如图1所示)可知，当Mg：1.17％，Si：0.68％时(Mg、Si元素的质量比为1.73时)，形成伪二元共晶截面，该截面左右侧各有一个共晶系，靠近Si一边的α(Al)Mg2Si Si三相区内强度最大(热处理后)。微过量的Si，一方面会促进原子团簇的析出，使强化相尺寸更细小；另一方面微过量的Si与Fe(Si大于Fe时)元素形成β相或Fe2Si2Al9三相化合物，作为晶粒结晶时的形核质点，起到细化晶粒的作用，因此本合金中也加入少量的Fe，且控制于0.3％以内。微过量的Si对
产品的强度提高有益；但是合金中Mg含量过高时，会使得后期冷轧制出的传动轴管上出现裂缝，因此本合金设计Si含量范围为0.6～1.0％，Mg含量范围为0.7～1.0％。
[0009]铝合金传动轴管管材中添加Cu。可以改善热加工时的塑性，而且增加热处理强化效果，还能抑制挤压效应，降低合金因加Mn后所出现的各向异性。若加入量较高时，会使焊接接头的热裂倾向加重，因此本合金设计Cu含量范围为0.5～0.7％。
[0010]铝合金传动轴管管材中添加Cr，能够抑制Mg2Si相在晶界的析出，延缓自然时效过程，提高人工时效后的强度。Cr可细化晶粒，使再结晶后的晶粒成细长状，因而提高了合金的耐蚀性。但过量的Cr将与Fe形成尺寸较大的难溶相，易成为疲劳裂纹源，因此设计Cr含量为0.1～0.2％。
[0011]铝合金传动轴管管材中添加Mn，可以提高强度，改善耐蚀性、冲击韧性和弯曲性能。但过量的Mn会和Si形成AlMgSi相，降低合金强化效果，还会导致晶内偏析。因此设计含量Mn为0.2～0.5％范围。
[0012]铝合金传动轴管管材中添加Ti和Zn。Ti可进一步细化晶粒，提升合金细晶强化的效果，而Zn元素加入可促进时效过程Mg2Si的析出，提升合金的时效响应速度。
[0013]铝合金传动轴管管材中添加稀土元素Sc、Ce和La。稀土元素加入铝合金中，使铝合金熔铸时增加成分过冷，细化晶粒，减少二次晶间距，减少铝合金中的气体混入夹杂，并且使夹杂相趋于球化。还可降低熔体表面张力，增加流动性，有利于浇注成锭，对工艺性能有着明显的影响，能激发含镁的铝合金的变质作用。稀土元素加入量为:Sc：0.1～0.2％；Ce:0.15～0.25％；La：0.15～0.25％。
[0014]本专利技术的技术方案另一方面公开了一种铝合金汽车传动轴管的制造方法，具体制造流程为：配料
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熔炼
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铸造
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铸锭均质处理
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挤压
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退火
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冷轧制
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固溶淬火
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人工时效
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矫直。
[0015]进一步的，铸造工序采用热顶铸造方式制备铝合金铸锭，热顶铸造方式制备的铝合金铸锭的直径为Φ275
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277mm，铸造速度为50
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70mm/min，冷却水流量控制在100
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130m3/h。
[0016]进一步的，铸锭均质处理工序具体为：将所述铝合金铸锭加热到510～540℃，保温8～16h后，自然冷却，得到铝合金铸棒。
[0017]进一步的，挤压工序具体包括：将长度为0.35
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0.40m的所述铝合金铸棒进行预热，预热到440～520℃，接着在挤压机(2500T双动挤压机，厂家：无锡市源昌机械制造有限公司)中挤压成壁厚为5
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11mm，内径为Φ102
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156mm的无缝管材；其中挤压模具的温度为430℃
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450℃，挤压筒的温度为400℃
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450℃，挤压系数为8
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35，挤压速度为2.0～3.0m/min；挤压成型时，所述无缝管材的表面温度为430
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510℃，挤压出后自然冷却。
[0018]进一步的，在预热前，将所述铝合金铸棒表面的氧化皮去掉。
[0019]进一步的，退火工序具体包括：将退火炉升温到400～450℃后，装入所述无缝管材，直到所述无缝管材表面温度升到400～450℃后，保温2～5h，然后出炉空冷，得到毛坯管材。
[0020]进一步的，冷轧制工序具体包括：在10℃～35℃的室温条本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝合金汽车传动轴管，其特征在于，所述传动轴管管材的成分按质量百分比分别为：Si：0.6％～1.0％；Cu：0.5％～0.7％；Fe≤0.3％；Mn：0.2％～0.5％；Mg：0.7％～1.0％；Zn≤0.2％；Cr：0.1％～0.2％；Ni≤0.1％；Ti≤0.2％；其中还含有稀土元素Sc：0.1～0.2％；Ce：0.15～0.25％；La：0.15～0.25％，其余为Al。2.如权利要求1所述的铝合金汽车传动轴管的制造方法，其特征在于，具体制造流程为：配料
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熔炼
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铸造
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铸锭均质处理
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挤压
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退火
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冷轧制
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固溶淬火
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人工时效
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矫直。3.根据权利要求2所述的一种铝合金汽车传动轴管的制造方法，其特征在于，铸造工序采用热顶铸造方式制备铝合金铸锭，热顶铸造方式制备的铝合金铸锭的直径为Φ275
‑
277mm，铸造速度为50
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70mm/min，冷却水流量控制在100
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130m3/h。4.根据权利要求3所述的一种铝合金汽车传动轴管的制造方法，其特征在于，铸锭均质处理工序具体为：将所述铝合金铸锭加热到510～540℃，保温8～16h后，自然冷却，得到铝合金铸棒。5.根据权利要求4所述的一种铝合金汽车传动轴管的制造方法，其特征在于，挤压工序具体包括：将长度为0.35
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0.40m的所述铝合金铸棒进行预热，预热到440～520℃，接着在挤压机中挤压成壁厚为5
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11mm，内径为Φ102
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【专利技术属性】
技术研发人员：许丹娣，郑志荣，秦丽艳，夏建奎，李春生，潘洪波，李春，
申请(专利权)人：大为材料包头有限公司，
类型：发明
国别省市：