Al-Mg合金輪轂的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種Al-Mg合金輪轂的制造方法，包括以下步驟：第一步，將原料Al-Mg合金熱軋板制成圓片狀坯料；第二步，將圓片狀坯料加熱至350℃～500℃進(jìn)行預(yù)熱處理；第三步，將經(jīng)過(guò)預(yù)熱的圓片狀坯料放入鍛壓模具中，用鍛壓機(jī)熱鍛成盤(pán)狀坯料；第四步，采用強(qiáng)力旋壓機(jī)，將盤(pán)狀坯料進(jìn)行強(qiáng)力旋壓，形成輪輞部分，得到空心旋轉(zhuǎn)體輪轂毛坯；或者，所述第三步熱鍛完成之后，先對(duì)盤(pán)狀坯料進(jìn)行冷卻，然后在250℃以下進(jìn)行強(qiáng)力旋壓。第五步，穩(wěn)定化處理；第六步，機(jī)加工及表面處理。本發(fā)明通過(guò)對(duì)鋁合金輪轂所用的原料進(jìn)行改進(jìn)，坯料預(yù)熱溫度低，且無(wú)需鐓粗、固溶時(shí)效等過(guò)程，大大簡(jiǎn)化了工藝步驟，從而能夠達(dá)到降低能耗，提高生產(chǎn)效率的目的，且產(chǎn)品具有較好的力學(xué)性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】Al-Mg合金輪轂的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種輪轂的制造方法，具體涉及一種Al-Mg合金輪轂的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，汽車(chē)工業(yè)正朝著輕量、高速、安全、節(jié)能、舒適與環(huán)境污染輕的方向發(fā)展，因此鋁合金零部件在汽車(chē)中的用量日益增多。輪轂作為汽車(chē)行駛系統(tǒng)中的重要部件之一，也是一種要求較高的保安件，它不僅承載汽車(chē)的重量，同時(shí)也體現(xiàn)著汽車(chē)的外觀造型。在過(guò)去的十年中，全球鋁合金汽車(chē)輪轂產(chǎn)量的年平均增長(zhǎng)率達(dá)7.6%。由此可見(jiàn)，隨著汽車(chē)輕量化的需求日益擴(kuò)大，鋁合金輪轂在現(xiàn)代汽車(chē)制造中正逐步取代傳統(tǒng)的鋼制輪轂而被廣泛地推廣應(yīng)用。
[0003]但是，現(xiàn)有的鍛造鋁合金輪轂通常以Al-Mg-Si合金鑄棒為原材料，坯料預(yù)熱時(shí)間長(zhǎng)，需進(jìn)行鐓粗及多次鍛造，且輪轂成形后需經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的固溶及時(shí)效對(duì)鋁合金進(jìn)行強(qiáng)化，具有生產(chǎn)周期長(zhǎng)，能耗高等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種Al-Mg合金輪轂的制造方法，它可以解決現(xiàn)有技術(shù)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)效率低和能耗高的問(wèn)題，達(dá)到降低能耗，提高生產(chǎn)效率的目的。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明Al-Mg合金輪轂的制造方法的技術(shù)解決方案為，包括以下步驟:
第一步，備料；
將原料Al-Mg合金熱軋板制成圓片狀還料；
所述Al-Mg合金熱軋板采用Al-Mg合金鑄錠經(jīng)過(guò)熱軋?zhí)幚碇瞥?；所述熱軋?zhí)幚淼姆椒?開(kāi)軋溫度為440°C?500°C，終軋溫度為300°C?350°C。
[0006]所述Al-Mg 合金為 5 系鋁合金 5052、5754、5182、5083、5A03、5A04、5A05、5A06。
[0007]所述Al-Mg合金熱軋板的厚度為50mm?150mm。
[0008]第二步，預(yù)熱；
將圓片狀坯料加熱至350°C?500°C進(jìn)行預(yù)熱處理；
所述預(yù)熱處理的時(shí)間根據(jù)圓片狀還料的厚度而定，為lmin/mm?3min/mm。
[0009]第二步，熱鍛；
將經(jīng)過(guò)預(yù)熱的圓片狀坯料放入鍛壓模具中，用鍛壓機(jī)熱鍛成盤(pán)狀坯料；
所述熱鍛的終鍛溫度低于350°C。
[0010]所述鍛壓的次數(shù)為I?2次。
[0011]第四步，旋壓；
熱鍛完成之后，采用強(qiáng)力旋壓機(jī)，將盤(pán)狀坯料進(jìn)行強(qiáng)力旋壓，形成輪輞部分，得到空心旋轉(zhuǎn)體輪轂毛坯；
或者，所述第三步熱鍛完成之后，先對(duì)盤(pán)狀坯料進(jìn)行冷卻，然后在250°C以下進(jìn)行強(qiáng)力旋壓。所述冷卻的方式為強(qiáng)風(fēng)冷卻、噴霧冷卻或淬水冷卻。
[0012]本發(fā)明可以在熱鍛完成后對(duì)盤(pán)狀坯料直接進(jìn)行強(qiáng)力旋壓，得到空心旋轉(zhuǎn)體輪轂毛坯；也可以在熱鍛完成之后，先對(duì)盤(pán)狀坯料進(jìn)行快速冷卻，然后在250°C以下進(jìn)行強(qiáng)力旋壓。
[0013]第五步，穩(wěn)定化處理；
將旋壓之后的空心旋轉(zhuǎn)體輪轂毛坯在100°c?250°C溫度下保溫0.5?4小時(shí)，實(shí)現(xiàn)低溫穩(wěn)定化處理；
第六步，機(jī)加工及表面處理；
將穩(wěn)定化處理之后的輪轂毛坯進(jìn)行機(jī)加工及表面處理，得到鋁合金輪轂成品。
[0014]本發(fā)明可以達(dá)到的技術(shù)效果是:
本發(fā)明采用相對(duì)較薄的具有纖維狀變形組織的鋁合金熱軋厚板為原料，與現(xiàn)有采用鑄態(tài)棒狀坯料的鍛造鋁合金輪轂制造工藝相比，不僅坯料所需的預(yù)熱時(shí)間短，而且省去了后續(xù)鐓粗工序，因而本發(fā)明不僅能夠明顯減少能源消耗量，而且能夠?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)化工藝、提高生產(chǎn)效率。
[0015]本發(fā)明采用Al-Mg不可熱處理強(qiáng)化鋁合金，通過(guò)控制終鍛溫度，旋壓溫度，使鋁合金產(chǎn)生加工硬化，從而獲得高強(qiáng)度的鋁合金輪轂。與現(xiàn)有采用Al-Mg-Si合金相比，省去了長(zhǎng)時(shí)間的高溫固溶及時(shí)效處理，大大簡(jiǎn)化了工藝步驟，從而能夠達(dá)到降低能耗，提高生產(chǎn)效率的目的，且產(chǎn)品具有較好的力學(xué)性能。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明:
圖la、圖1b是本發(fā)明Al-Mg合金輪轂的制造方法所制備的圓片狀坯料的示意圖；其中圖1a是圖1b的剖面圖；
圖2a、圖2b是本發(fā)明所制備的盤(pán)狀坯料的示意圖；其中圖2a是圖2b的剖面圖；
圖3a、圖3b是本發(fā)明所制備的空心旋轉(zhuǎn)體輪轂毛坯的示意圖；其中圖4a是圖4b的剖面圖；
圖4為采用鍛壓機(jī)對(duì)圓片狀坯料進(jìn)行鍛壓之前的示意圖；
圖5為采用鍛壓機(jī)將圓片狀坯料鍛壓成盤(pán)狀坯料的示意圖；
圖6為采用強(qiáng)力旋壓機(jī)對(duì)鍛壓鋁合金輪轂毛坯進(jìn)行旋壓之前的示意圖；
圖7為采用強(qiáng)力旋壓機(jī)將鍛壓鋁合金輪轂毛坯旋壓成空心旋轉(zhuǎn)體輪轂毛坯的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本發(fā)明Al-Mg合金輪轂的制造方法，包括以下步驟:
第一步，備料；
根據(jù)輪轂的大小計(jì)算所需坯料的體積，將原料Al-Mg合金熱軋板制成如圖la、圖1b所不的圓片狀還料；
Al-Mg合金熱軋板采用Al-Mg合金鑄錠經(jīng)過(guò)熱軋?zhí)幚碇瞥?；熱軋?zhí)幚淼姆椒?開(kāi)軋溫度為440°C?500°C，終軋溫度為300°C?350°C。
[0018]Al-Mg 合金優(yōu)選 5052、5754、5182、5083、5A03、5A04、5A05、5A06 等 5 系鋁合金。[0019]Al-Mg合金熱軋板的厚度為50mm?150mm。
[0020]第二步，預(yù)熱；
將圓片狀坯料加熱至350°C?500°C進(jìn)行預(yù)熱處理；
預(yù)熱處理的時(shí)間根據(jù)圓片狀還料的厚度而定，為lmin/mm?3min/mm。
[0021]預(yù)熱的目的是為了提高鋁合金塑性，降低鍛造過(guò)程中鋁合金變形抗力，從而有利于鋁合金的塑性變形。
[0022]第二步，熱鍛；
如圖4、圖5所示，將經(jīng)過(guò)預(yù)熱的圓片狀坯料放入鍛壓模具中，用鍛壓機(jī)熱鍛成如圖2a、圖2b所示的盤(pán)狀坯料；
鍛壓之前，預(yù)先將鍛壓模具預(yù)熱至200°C?300°C ;鍛壓的終鍛溫度低于350°C ;鍛壓的次數(shù)為I?2次。
[0023]本發(fā)明采用熱軋板作為原料，在鍛壓成形前無(wú)需經(jīng)過(guò)多次預(yù)鍛處理(相當(dāng)于鐓粗)，并且鍛壓成形時(shí)也相應(yīng)的減少了鍛壓的次數(shù)，大大簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝，提高了生產(chǎn)效率。
[0024]第四步，旋壓；
如圖6、圖7所示，熱鍛完成之后，采用強(qiáng)力旋壓機(jī)，將盤(pán)狀坯料直接進(jìn)行強(qiáng)力旋壓，形成輪輞部分，得到如圖3a、圖3b所示的空心旋轉(zhuǎn)體輪轂毛坯；
或者，第三步熱鍛完成之后，先對(duì)盤(pán)狀坯料進(jìn)行快速冷卻，然后在250°C以下進(jìn)行強(qiáng)力旋壓，形成輪輞部分，得到空心旋轉(zhuǎn)體輪轂毛坯；冷卻的方式可以為強(qiáng)風(fēng)冷卻、噴霧冷卻或淬水冷卻。
[0025]在熱鍛變形過(guò)程中，材料的塑性變形使鋁合金產(chǎn)生加工硬化的同時(shí)發(fā)生動(dòng)態(tài)回復(fù)及動(dòng)態(tài)再結(jié)晶過(guò)程，熱鍛完后由于鋁合金仍然保持較高的溫度，因而會(huì)發(fā)生靜態(tài)回復(fù)及靜態(tài)再結(jié)晶，使鋁合金繼續(xù)軟化。
[0026]熱變形過(guò)程中鋁合金反復(fù)形核、有限長(zhǎng)大，晶粒較細(xì)。動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的晶粒為等軸晶粒組織，晶粒較為細(xì)小，大小不均勻，晶界呈鋸齒狀，等軸的等軸晶內(nèi)存在被纏結(jié)位錯(cuò)所分割成的亞晶粒。由于加工硬化而產(chǎn)生具有較高的位錯(cuò)密度和位錯(cuò)纏結(jié)存在，這種組織比靜態(tài)再結(jié)晶組織具有較高的強(qiáng)度和硬度。
[0027]本發(fā)明通過(guò)控制較低的終鍛溫度，或?qū)徨懪髁线M(jìn)行快速冷卻，能夠抑制靜態(tài)再結(jié)晶，使鋁合金產(chǎn)生不完全再結(jié)晶的混合變形組織，從而獲得較高的強(qiáng)度。
[0028]由于Al-Mg合金為不可熱處理強(qiáng)化鋁合金，本發(fā)明通過(guò)控制較低的旋壓溫度，能夠使輪輞部分產(chǎn)生加工硬化，提高鋁合金強(qiáng)度，從而使輪輞部分獲得較高的力學(xué)性能。
[0029]第五步，穩(wěn)定化處理；
將旋壓之后的空心旋轉(zhuǎn)體輪轂毛坯在100°c?250°C溫度下保溫0.5?4小時(shí)，實(shí)現(xiàn)低溫穩(wěn)定化處理；
通過(guò)低溫穩(wěn)定化處理，能夠保證Al-Mg合金性能的穩(wěn)定。
[0030]第六步，機(jī)加工及表面處理；
將穩(wěn)定化處理之后的輪轂毛坯進(jìn)行機(jī)加工及表面處理，得到鋁合金輪轂成品；
機(jī)加工及表面處理方法為:去邊、打磨、拋光和涂裝。
[0031]實(shí)施例1
以一個(gè)17英寸的汽車(chē)鋁合金輪轂為例: 將5A06合金熱軋板沖裁成尺寸為Φ350X65mm的圓片狀坯料；
將圓片狀坯料預(yù)熱到450°C ;鍛壓工作前，用20分鐘時(shí)間將鍛壓模具預(yù)熱至250°C，使上模與下模分離，在鍛壓模具的工作面上噴灑潤(rùn)滑劑，將經(jīng)過(guò)預(yù)熱的圓片狀坯料放入鍛壓模具中，用鍛壓機(jī)鍛壓I次，制成盤(pán)狀坯料，終鍛溫度320°C ;直接將盤(pán)狀坯料在強(qiáng)力旋壓機(jī)上強(qiáng)力旋壓成空心旋轉(zhuǎn)體輪轂毛坯；再將空心旋轉(zhuǎn)體輪轂毛坯在150°C的連續(xù)退火爐中保溫2h ;最后對(duì)輪轂毛坯進(jìn)行機(jī)加工及后續(xù)表面處理，得到汽車(chē)鋁合金輪轂產(chǎn)品。
[0032]實(shí)施例2
將5A06合金熱軋板沖裁成尺寸為Φ350X65mm的圓片狀坯料；
將圓片狀坯料預(yù)熱到420°C ;鍛壓工作前，用20分鐘時(shí)間將鍛壓模具預(yù)熱至250°C，使上模與下模分離，在鍛壓模具的工作面上噴灑潤(rùn)滑劑，然后將預(yù)熱好的圓片狀坯料放入鍛壓模具中，用鍛壓機(jī)進(jìn)行2次鍛壓，制成盤(pán)狀坯料，終鍛溫度320°C ；
熱鍛完畢后采用強(qiáng)風(fēng)迅速將盤(pán)狀坯料快速冷卻至250°C以下；
將強(qiáng)風(fēng)冷卻后的鍛壓鋁合金輪轂毛坯放入強(qiáng)力旋壓機(jī)上，旋壓成為空心旋轉(zhuǎn)體輪轂毛坯；再將空心旋轉(zhuǎn)體輪轂毛坯放入退火爐中加熱至150°C，保溫2h ;最后對(duì)輪轂毛坯進(jìn)行機(jī)加工及后續(xù)表面處理，得到汽車(chē)鋁合金輪轂產(chǎn)品。
[0033]實(shí)施例3
將5A06合金熱軋板沖裁成尺寸為Φ350X65mm的圓片狀坯料；
將圓片狀坯料預(yù)熱到420°C ;鍛壓工作前，用20分鐘時(shí)間將鍛壓模具預(yù)熱至250°C，使上模與下模分離，在鍛壓模具的工作面上噴灑潤(rùn)滑劑，然后將預(yù)熱好的圓片狀坯料放入鍛壓模具中，用鍛壓機(jī)進(jìn)行2次鍛壓，制成盤(pán)狀坯料，終鍛溫度320°C ；
熱鍛完畢后采用將盤(pán)狀坯料放入水中快速冷卻；
將水冷后的鍛壓鋁合金輪轂毛坯加熱至200°C，放入強(qiáng)力旋壓機(jī)上，旋壓成為空心旋轉(zhuǎn)體輪轂毛坯；再將空心旋轉(zhuǎn)體輪轂毛坯放入退火爐中加熱至150°C，保溫2h ;最后對(duì)輪轂毛坯進(jìn)行機(jī)加工及后續(xù)表面處理，得到汽車(chē)鋁合金輪轂產(chǎn)品。
[0034]選取上述實(shí)施例1、實(shí)施例2及實(shí)施例3得到的鋁合金輪轂進(jìn)行相應(yīng)的力學(xué)性能測(cè)試，分別在輪轂不同部分進(jìn)行取樣，輪緣和輪輻部位采用圓棒拉伸度樣，選用d6X30 ;輪輞部位采用片狀拉伸試樣，選用寬度blO，厚度為輪輞原始厚度，具體按照GB/T228-2002檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，表I是實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3的制備方法得到的鋁合金輪轂的測(cè)試結(jié)果，具體試驗(yàn)結(jié)果如表I所示。
【權(quán)利要求】
1.一種Al-Mg合金輪轂的制造方法，其特征在于，包括以下步驟: 第一步，備料； 將原料Al-Mg合金熱軋板制成圓片狀還料； 第二步，預(yù)熱； 將圓片狀坯料加熱至350°C?500°C進(jìn)行預(yù)熱處理； 第二步，熱鍛； 將經(jīng)過(guò)預(yù)熱的圓片狀坯料放入鍛壓模具中，用鍛壓機(jī)熱鍛成盤(pán)狀坯料； 第四步，旋壓； 采用強(qiáng)力旋壓機(jī)，將盤(pán)狀坯料進(jìn)行強(qiáng)力旋壓，形成輪輞部分，得到空心旋轉(zhuǎn)體輪轂毛坯； 第五步，穩(wěn)定化處理； 將旋壓之后的空心旋轉(zhuǎn)體輪轂毛坯在100°c?250°C溫度下保溫0.5?4小時(shí)，實(shí)現(xiàn)低溫穩(wěn)定化處理； 第六步，機(jī)加工及表面處理； 將穩(wěn)定化處理之后的輪轂毛坯進(jìn)行機(jī)加工及表面處理，得到鋁合金輪轂成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al-Mg合金輪轂的制造方法，其特征在于，所述第一步中的Al-Mg合金熱軋板采用Al-Mg合金鑄錠經(jīng)過(guò)熱軋?zhí)幚碇瞥?；所述熱軋?zhí)幚淼姆椒?開(kāi)軋溫度為440°C?500°C，終軋溫度為300°C?350°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al-Mg合金輪轂的制造方法，其特征在于，所述第一步中的Al-Mg合金為5系鋁合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al-Mg合金輪轂的制造方法，其特征在于，所述第一步中的Al-Mg 合金為 5052、5754、5182、5083、5A03、5A04、5A05、5A06 鋁合金。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al-Mg合金輪轂的制造方法，其特征在于，所述第一步中的Al-Mg合金熱軋板的厚度為50mm?150mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al-Mg合金輪轂的制造方法，其特征在于，所述第二步中的預(yù)熱處理的時(shí)間根據(jù)圓片狀還料的厚度而定，為lmin/mm?3min/mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al-Mg合金輪轂的制造方法，其特征在于，所述第三步中熱鍛的終鍛溫度低于350°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al-Mg合金輪轂的制造方法，其特征在于，所述第三步中的鍛壓的次數(shù)為I?2次。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al-Mg合金輪轂的制造方法，其特征在于，所述第三步熱鍛完成之后，先對(duì)盤(pán)狀坯料進(jìn)行冷卻，然后在250°C以下進(jìn)行強(qiáng)力旋壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的Al-Mg合金輪轂的制造方法，其特征在于，所述冷卻的方式為強(qiáng)風(fēng)冷卻、噴霧冷卻或淬水冷卻。
【文檔編號(hào)】B23P15/00GK103990947SQ201410263442
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】朱其柱, 王新春, 丁榮輝, 李書(shū)通, 濮近發(fā), 茅海波, 林梟雄 申請(qǐng)人:浙江巨科實(shí)業(yè)有限公司