Al-Mg合金輪轂的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種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℃進行預熱處理；第三步，將經過預熱的圓片狀坯料放入鍛壓模具中，用鍛壓機熱鍛成盤狀坯料；第四步，采用強力旋壓機，將盤狀坯料進行強力旋壓，形成輪輞部分，得到空心旋轉體輪轂毛坯；或者，所述第三步熱鍛完成之后，先對盤狀坯料進行冷卻，然后在250℃以下進行強力旋壓。第五步，穩定化處理；第六步，機加工及表面處理。本發明通過對鋁合金輪轂所用的原料進行改進，坯料預熱溫度低，且無需鐓粗、固溶時效等過程，大大簡化了工藝步驟，從而能夠達到降低能耗，提高生產效率的目的，且產品具有較好的力學性能。
【專利說明】Al-Mg合金輪轂的制造方法
【技術領域】
[0001]本發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】
[0002]目前，汽車工業正朝著輕量、高速、安全、節能、舒適與環境污染輕的方向發展，因此鋁合金零部件在汽車中的用量日益增多。輪轂作為汽車行駛系統中的重要部件之一，也是一種要求較高的保安件，它不僅承載汽車的重量，同時也體現著汽車的外觀造型。在過去的十年中，全球鋁合金汽車輪轂產量的年平均增長率達7.6%。由此可見，隨著汽車輕量化的需求日益擴大，鋁合金輪轂在現代汽車制造中正逐步取代傳統的鋼制輪轂而被廣泛地推廣應用。
[0003]但是，現有的鍛造鋁合金輪轂通常以Al-Mg-Si合金鑄棒為原材料，坯料預熱時間長，需進行鐓粗及多次鍛造，且輪轂成形后需經過長時間的固溶及時效對鋁合金進行強化，具有生產周期長，能耗高等缺點。

【發明內容】

[0004]本發明所要解決的技術問題是提供一種Al-Mg合金輪轂的制造方法，它可以解決現有技術工藝復雜，生產效率低和能耗高的問題，達到降低能耗，提高生產效率的目的。
[0005]為解決上述技術問題，本發明Al-Mg合金輪轂的制造方法的技術解決方案為，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合金鑄錠經過熱軋處理制成；所述熱軋處理的方法為:開軋溫度為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，預熱；
將圓片狀坯料加熱至350°C?500°C進行預熱處理；
所述預熱處理的時間根據圓片狀還料的厚度而定，為lmin/mm?3min/mm。
[0009]第二步，熱鍛；
將經過預熱的圓片狀坯料放入鍛壓模具中，用鍛壓機熱鍛成盤狀坯料；
所述熱鍛的終鍛溫度低于350°C。
[0010]所述鍛壓的次數為I?2次。
[0011]第四步，旋壓；
熱鍛完成之后，采用強力旋壓機，將盤狀坯料進行強力旋壓，形成輪輞部分，得到空心旋轉體輪轂毛坯；
或者，所述第三步熱鍛完成之后，先對盤狀坯料進行冷卻，然后在250°C以下進行強力旋壓。所述冷卻的方式為強風冷卻、噴霧冷卻或淬水冷卻。
[0012]本發明可以在熱鍛完成后對盤狀坯料直接進行強力旋壓，得到空心旋轉體輪轂毛坯；也可以在熱鍛完成之后，先對盤狀坯料進行快速冷卻，然后在250°C以下進行強力旋壓。
[0013]第五步，穩定化處理；
將旋壓之后的空心旋轉體輪轂毛坯在100°c?250°C溫度下保溫0.5?4小時，實現低溫穩定化處理；
第六步，機加工及表面處理；
將穩定化處理之后的輪轂毛坯進行機加工及表面處理，得到鋁合金輪轂成品。
[0014]本發明可以達到的技術效果是:
本發明采用相對較薄的具有纖維狀變形組織的鋁合金熱軋厚板為原料，與現有采用鑄態棒狀坯料的鍛造鋁合金輪轂制造工藝相比，不僅坯料所需的預熱時間短，而且省去了后續鐓粗工序，因而本發明不僅能夠明顯減少能源消耗量，而且能夠實現簡化工藝、提高生產效率。
[0015]本發明采用Al-Mg不可熱處理強化鋁合金，通過控制終鍛溫度，旋壓溫度，使鋁合金產生加工硬化，從而獲得高強度的鋁合金輪轂。與現有采用Al-Mg-Si合金相比，省去了長時間的高溫固溶及時效處理，大大簡化了工藝步驟，從而能夠達到降低能耗，提高生產效率的目的，且產品具有較好的力學性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明:
圖la、圖1b是本發明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是本發明所制備的盤狀坯料的示意圖；其中圖2a是圖2b的剖面圖；
圖3a、圖3b是本發明所制備的空心旋轉體輪轂毛坯的示意圖；其中圖4a是圖4b的剖面圖；
圖4為采用鍛壓機對圓片狀坯料進行鍛壓之前的示意圖；
圖5為采用鍛壓機將圓片狀坯料鍛壓成盤狀坯料的示意圖；
圖6為采用強力旋壓機對鍛壓鋁合金輪轂毛坯進行旋壓之前的示意圖；
圖7為采用強力旋壓機將鍛壓鋁合金輪轂毛坯旋壓成空心旋轉體輪轂毛坯的示意圖。
【具體實施方式】
[0017]本發明Al-Mg合金輪轂的制造方法，包括以下步驟:
第一步，備料；
根據輪轂的大小計算所需坯料的體積，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合金鑄錠經過熱軋處理制成；熱軋處理的方法為:開軋溫度為440°C?500°C，終軋溫度為300°C?350°C。
[0018]Al-Mg 合金優選 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，預熱；
將圓片狀坯料加熱至350°C?500°C進行預熱處理；
預熱處理的時間根據圓片狀還料的厚度而定，為lmin/mm?3min/mm。
[0021]預熱的目的是為了提高鋁合金塑性，降低鍛造過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，將經過預熱的圓片狀坯料放入鍛壓模具中，用鍛壓機熱鍛成如圖2a、圖2b所示的盤狀坯料；
鍛壓之前，預先將鍛壓模具預熱至200°C?300°C ;鍛壓的終鍛溫度低于350°C ;鍛壓的次數為I?2次。
[0023]本發明采用熱軋板作為原料，在鍛壓成形前無需經過多次預鍛處理(相當于鐓粗)，并且鍛壓成形時也相應的減少了鍛壓的次數，大大簡化了生產工藝，提高了生產效率。
[0024]第四步，旋壓；
如圖6、圖7所示，熱鍛完成之后，采用強力旋壓機，將盤狀坯料直接進行強力旋壓，形成輪輞部分，得到如圖3a、圖3b所示的空心旋轉體輪轂毛坯；
或者，第三步熱鍛完成之后，先對盤狀坯料進行快速冷卻，然后在250°C以下進行強力旋壓，形成輪輞部分，得到空心旋轉體輪轂毛坯；冷卻的方式可以為強風冷卻、噴霧冷卻或淬水冷卻。
[0025]在熱鍛變形過程中，材料的塑性變形使鋁合金產生加工硬化的同時發生動態回復及動態再結晶過程，熱鍛完后由于鋁合金仍然保持較高的溫度，因而會發生靜態回復及靜態再結晶，使鋁合金繼續軟化。
[0026]熱變形過程中鋁合金反復形核、有限長大，晶粒較細。動態再結晶的晶粒為等軸晶粒組織，晶粒較為細小，大小不均勻，晶界呈鋸齒狀，等軸的等軸晶內存在被纏結位錯所分割成的亞晶粒。由于加工硬化而產生具有較高的位錯密度和位錯纏結存在，這種組織比靜態再結晶組織具有較高的強度和硬度。
[0027]本發明通過控制較低的終鍛溫度，或對熱鍛坯料進行快速冷卻，能夠抑制靜態再結晶，使鋁合金產生不完全再結晶的混合變形組織，從而獲得較高的強度。
[0028]由于Al-Mg合金為不可熱處理強化鋁合金，本發明通過控制較低的旋壓溫度，能夠使輪輞部分產生加工硬化，提高鋁合金強度，從而使輪輞部分獲得較高的力學性能。
[0029]第五步，穩定化處理；
將旋壓之后的空心旋轉體輪轂毛坯在100°c?250°C溫度下保溫0.5?4小時，實現低溫穩定化處理；
通過低溫穩定化處理，能夠保證Al-Mg合金性能的穩定。
[0030]第六步，機加工及表面處理；
將穩定化處理之后的輪轂毛坯進行機加工及表面處理，得到鋁合金輪轂成品；
機加工及表面處理方法為:去邊、打磨、拋光和涂裝。
[0031]實施例1
以一個17英寸的汽車鋁合金輪轂為例: 將5A06合金熱軋板沖裁成尺寸為Φ350X65mm的圓片狀坯料；
將圓片狀坯料預熱到450°C ;鍛壓工作前，用20分鐘時間將鍛壓模具預熱至250°C，使上模與下模分離，在鍛壓模具的工作面上噴灑潤滑劑，將經過預熱的圓片狀坯料放入鍛壓模具中，用鍛壓機鍛壓I次，制成盤狀坯料，終鍛溫度320°C ;直接將盤狀坯料在強力旋壓機上強力旋壓成空心旋轉體輪轂毛坯；再將空心旋轉體輪轂毛坯在150°C的連續退火爐中保溫2h ;最后對輪轂毛坯進行機加工及后續表面處理，得到汽車鋁合金輪轂產品。
[0032]實施例2
將5A06合金熱軋板沖裁成尺寸為Φ350X65mm的圓片狀坯料；
將圓片狀坯料預熱到420°C ;鍛壓工作前，用20分鐘時間將鍛壓模具預熱至250°C，使上模與下模分離，在鍛壓模具的工作面上噴灑潤滑劑，然后將預熱好的圓片狀坯料放入鍛壓模具中，用鍛壓機進行2次鍛壓，制成盤狀坯料，終鍛溫度320°C ；
熱鍛完畢后采用強風迅速將盤狀坯料快速冷卻至250°C以下；
將強風冷卻后的鍛壓鋁合金輪轂毛坯放入強力旋壓機上，旋壓成為空心旋轉體輪轂毛坯；再將空心旋轉體輪轂毛坯放入退火爐中加熱至150°C，保溫2h ;最后對輪轂毛坯進行機加工及后續表面處理，得到汽車鋁合金輪轂產品。
[0033]實施例3
將5A06合金熱軋板沖裁成尺寸為Φ350X65mm的圓片狀坯料；
將圓片狀坯料預熱到420°C ;鍛壓工作前，用20分鐘時間將鍛壓模具預熱至250°C，使上模與下模分離，在鍛壓模具的工作面上噴灑潤滑劑，然后將預熱好的圓片狀坯料放入鍛壓模具中，用鍛壓機進行2次鍛壓，制成盤狀坯料，終鍛溫度320°C ；
熱鍛完畢后采用將盤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，放入強力旋壓機上，旋壓成為空心旋轉體輪轂毛坯；再將空心旋轉體輪轂毛坯放入退火爐中加熱至150°C，保溫2h ;最后對輪轂毛坯進行機加工及后續表面處理，得到汽車鋁合金輪轂產品。
[0034]選取上述實施例1、實施例2及實施例3得到的鋁合金輪轂進行相應的力學性能測試，分別在輪轂不同部分進行取樣，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檢測標準進行拉伸試驗，表I是實施例1、實施例2、實施例3的制備方法得到的鋁合金輪轂的測試結果，具體試驗結果如表I所示。
【權利要求】
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，預熱； 將圓片狀坯料加熱至350°C?500°C進行預熱處理； 第二步，熱鍛； 將經過預熱的圓片狀坯料放入鍛壓模具中，用鍛壓機熱鍛成盤狀坯料； 第四步，旋壓； 采用強力旋壓機，將盤狀坯料進行強力旋壓，形成輪輞部分，得到空心旋轉體輪轂毛坯； 第五步，穩定化處理； 將旋壓之后的空心旋轉體輪轂毛坯在100°c?250°C溫度下保溫0.5?4小時，實現低溫穩定化處理； 第六步，機加工及表面處理； 將穩定化處理之后的輪轂毛坯進行機加工及表面處理，得到鋁合金輪轂成品。
2.根據權利要求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合金鑄錠經過熱軋處理制成；所述熱軋處理的方法為:開軋溫度為440°C?500°C，終軋溫度為300°C?350°C。
3.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求1所述的Al-Mg合金輪轂的制造方法，其特征在于，所述第二步中的預熱處理的時間根據圓片狀還料的厚度而定，為lmin/mm?3min/mm。
7.根據權利要求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.根據權利要求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為I?2次。
9.根據權利要求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，先對盤狀坯料進行冷卻，然后在250°C以下進行強力旋壓。
10.根據權利要求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風冷卻、噴霧冷卻或淬水冷卻。
【文檔編號】B23P15/00GK103990947SQ201410263442
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年6月13日 優先權日:2014年6月13日
【發明者】朱其柱, 王新春, 丁榮輝, 李書通, 濮近發, 茅海波, 林梟雄 申請人:浙江巨科實業有限公司