專利名稱：一種鎂合金輪轂的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鎂合金輪轂的制備方法，屬于合金生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鎂合金作為最輕的工程金屬材料，具有比重輕、比強度及比剛度高、阻尼性及切削加工性好、導(dǎo)熱性好、電磁屏蔽能力強以及減震性好和易于回收等一系列獨特的優(yōu)點，被譽為“21世紀的綠色工程材料”。鎂合金材料應(yīng)用已經(jīng)成為汽車輕量化的一個重要發(fā)展方向。近年來，汽車上鎂合金結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用以每年20 %的高速增長，如Passat和AudiA4、A6型轎車每車已達13.6 14.5kg，今后將逐步增至80kg左右。根據(jù)汽車工業(yè)界的展望，在未來二十年，平均每輛汽車上的鎂合金用量將從目前的2 4kg增加到100 120kg。汽車整車重量降低10%，滾動阻力減少10%，燃油效率提高6% — 8%。美國三大汽車公司、日本和歐洲汽車廠家均在大力開發(fā)汽車鎂合金零部件，到目前為止，已有方向盤、座椅、離合器殼體、發(fā)動機支架等次承力件采用鎂合金制造，取得顯著的減重效果。汽車輪轂作為主要底盤承載件，其減重具有很大的倍增效應(yīng)，據(jù)測算，輪轂減重將可以達到車身減重5倍以上的效益。鎂合金輪轂的制造工藝主要有鑄造和鍛造兩種工藝，其中鑄造工藝包括高壓壓鑄、低壓鑄造、重力鑄造等工藝，目前，國內(nèi)外均在不斷研究高性能鎂合金汽車輪轂及其制造工藝。目前，鎂合金輪轂制造工藝有鑄造和鍛造兩種，如專利號為ZL03109034.6的中國發(fā)明專利《一種鎂合金輪轂的制造方法》(授權(quán)公告號為CN100515804C)，該專利公開通過鑄造方法制備鎂合金輪轂，類似的還可以參考ZL200610086359.0、ZL201010253694.1等，采用鑄造方法，雖然生產(chǎn)工序簡單，成本較低，材料利用率高，但本體取樣材料力學(xué)性能較低，其抗拉強度只有200Mpa左右，內(nèi)部組織也易出現(xiàn)疏松、夾雜、氣孔等鑄造缺陷，致密度差，產(chǎn)品合格率低；采用鍛造成形方法，雖然材料抗拉強度達到300Mpa左右，內(nèi)部組織純凈，致密度高，產(chǎn)品合格率高，但工藝流程復(fù)雜，生產(chǎn)周期長，且材料利用率低，成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述的技術(shù)現(xiàn)狀而提供一種綜合性能優(yōu)越的鎂合金輪轂的制備方法。本發(fā)明所要解決的又一個技術(shù)問題是針對上述的技術(shù)現(xiàn)狀而提供一種工序簡單成本低的鎂合金輪轂的制備方法。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種鎂合金輪轂的制備方法，其特征在于包括如下步驟:①熔煉:鎂合金按照合金成分，進行熔化、精煉、靜置、除渣工序凈化處理，得到鎂合金熔體；②擠壓鑄造:將鎂合金熔體澆注到模具中，澆注全過程進行氣體保護，澆注溫度為680°C 720°C，模具預(yù)熱溫度為200°C 350°C，壓強不小于80MPa，保壓時間60s 100s，得到鎂合金筒形件；③均勻化處理:將鎂合金筒形件進行均勻化處理，處理溫度為350°C 420°C，處理時間8h 24h，得到鎂合金筒形件毛坯；④鍛造成形:將鎂合金筒形件毛坯進行加熱，溫度為300°C 400°C，模具預(yù)熱溫度為200°C 350°C，鍛造壓強不小于80MPa ；⑤熱處理:將鍛造成形后的鎂合金筒形件毛坯通過150°C 250°C、1 24小時的熱處理；⑥后續(xù)處理:對熱處理后的鎂合金筒形件毛坯進行機械加工和表面處理，將得到鎂合金輪轂。作為優(yōu)選,所述的鎂合金為Mg-Al-Zn系、Mg-Al-Mn系、Mg-Zn-Zr系、Mg-Zn-Mn系中的至少一種。作為優(yōu)選，步驟①中所述的鎂合金為AZ31、AZ80或ZK60A與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:本發(fā)明結(jié)合了鑄造工藝和鍛造工藝制造鎂合金輪轂的優(yōu)點，并利用擠壓鑄造技術(shù)的特點，采用擠壓鑄造和鍛造成形相結(jié)合的方法制造鎂合金輪轂。首先，擠壓鑄造工藝是一種理想的近凈成形工藝技術(shù)，鑄件的性能接近鍛件，與其他鑄造方法相比，擠壓鑄造有利于提高鎂合金的綜合力學(xué)性能。可獲得組織致密，等軸細晶結(jié)構(gòu)的近凈成形的鎂合金筒形件；其次，在輪轂鍛造成形的同時，鎂合金還能夠產(chǎn)生變形強化，從而進一步提高輪轂的性能；再次，本發(fā)明通過以鑄代初鍛工藝，把鍛造鎂合金輪轂的熔煉-鑄錠-均勻化-墩粗-初鍛-退火-終鍛的工藝流程改變?yōu)槿蹮?鑄坯-均勻化-精鍛的工藝流程，在保證鎂合金輪轂性能的基礎(chǔ)上，減少了生產(chǎn)工序，降低了制造成本。


圖1為實施例1中鎂合金擠壓鑄造金相組織顯微照片。圖2為普通重力鑄造的金相組織顯微照片。圖3為實施例1中鎂合金筒形件毛坯經(jīng)鍛造后的金相組織顯微照片。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。實施例1，結(jié)合圖1、圖2和圖3所示，本實施例中的復(fù)合成形技術(shù)制造鎂合金輪轂的方法，具體步驟如下:(I)使用AZ31鎂合金作為輪轂的制造材料。按成分配比熔煉AZ31合金，經(jīng)過精煉、靜置、降溫除鐵等工序凈化處理，澆注溫度為680°C，通過專用澆注系統(tǒng)將熔體澆注到模具中，澆注全過程進行氣體保護，保護氣體成分為CO2和SF6的混合氣體，其中SF6的濃度為
0.5vol%o(2)將擠壓鑄造模具加熱至250°C，擠壓鑄造壓力為單位面積比壓lOOMPa，保壓時間 60s。(3)將鎂合金進行390°C、10小時的均勻化處理；均勻化處理后，將鎂合金坯料加熱至350°C，鍛造模具加熱至20(TC，通過液壓機施加壓力實現(xiàn)鎂合金毛坯發(fā)生塑性變形并成為鎂合金輪轂毛坯鍛件，鍛造壓力為單位面積比壓80MPa。(4)將鎂合金輪轂毛坯進行160°C /I小時的去應(yīng)力退火處理，將經(jīng)過熱處理的鎂合金輪轂毛坯進一步精加工為鎂合金輪轂。輪轂的取樣力學(xué)性能為抗拉強度245 270MPa，屈服強度190 210MPa，延伸率12 14%。實施例2，本實施例中的復(fù)合成形技術(shù)制造鎂合金輪轂的方法，具體步驟如下:(I)使用AZ80鎂合金作為輪轂的制造材料。按成分配比熔煉AZ80合金，經(jīng)過精煉、靜置、降溫除鐵等工序凈化處理，澆注溫度為700°C，通過專用澆注系統(tǒng)將熔體澆注到模具中，澆注全過程進行氣體保護，保護氣體成分為CO2和SF6的混合氣體，其中SF6的濃度為
0.5vol%o(2)將擠壓鑄造模具加熱至250°C，擠壓鑄造壓力為單位面積比壓lOOMPa，保壓時間 60s。(3)將鎂合金進行400°C、16小時的均勻化處理；均勻化處理后，將鎂合金坯料加熱至380°C，鍛造模具加熱至30(TC，通過液壓機施加壓力實現(xiàn)鎂合金毛坯發(fā)生塑性變形并成為鎂合金輪轂毛坯鍛件，鍛造壓力為單位面積比壓120MPa。(4)將鎂合金輪轂毛坯進行177°C /24小時的人工時效處理，將經(jīng)過熱處理的鎂合金輪轂毛坯進一步精加工為鎂合金輪轂。輪轂的取樣力學(xué)性能為抗拉強度280 310MPa，屈服強度200 240MPa，延伸率8 10%。實施例3，本實施例中的復(fù)合成形技術(shù)制造鎂合金輪轂的方法，具體步驟如下:(I)使用ZK60A鎂合金作為輪轂的制造材料。按成分配比熔煉ZK60A合金，經(jīng)過精煉、靜置、降溫除鐵等工序凈化處理，澆注溫度為720°C，通過專用澆注系統(tǒng)將熔體澆注到模具中，澆注全過程進行氣體保護，保護氣體成分為CO2和SF6的混合氣體，其中SF6的濃度為
0.5vol%o(2)將擠壓鑄造模具加熱至250°C，擠壓鑄造壓力為單位面積比壓lOOMPa，保壓時間 60s。(3)將鎂合金進行400°C、10小時的均勻化處理；均勻化處理后，將鎂合金坯料加熱至380°C，鍛造模具加熱至30(TC，通過液壓機施加壓力實現(xiàn)鎂合金毛坯發(fā)生塑性變形并成為鎂合金輪轂毛坯鍛件，鍛造壓力為單位面積比壓lOOMPa。(4)將鎂合金輪轂毛坯進行160°C /24小時的人工時效處理，將經(jīng)過熱處理的鎂合金輪轂毛坯進一步精加工為鎂合金輪轂。輪轂的取樣力學(xué)性能為抗拉強度290 325MPa，屈服強度230 270MPa，延伸率
10 15%。
權(quán)利要求
1.一種鎂合金輪轂的制備方法，其特征在于包括如下步驟: ①熔煉:鎂合金按照合金成分，進行熔化、精煉、靜置、除渣工序凈化處理，得到鎂合金熔體； ②擠壓鑄造:將鎂合金熔體澆注到模具中，澆注全過程進行氣體保護，澆注溫度為680°C 720°C，模具預(yù)熱溫度為200°C 350°C，壓強不小于80MPa，保壓時間60s 100s，得到鎂合金筒形件； ③均勻化處理:將鎂合金筒形件進行均勻化處理，處理溫度為350°C 420°C，處理時間8h 24h，得到鎂合金筒形件毛坯； ④鍛造成形:將鎂合金筒形件毛坯進行加熱，溫度為300°C 400°C，模具預(yù)熱溫度為200°C 350°C，鍛造壓強不小于80MPa ； ⑤熱處理:將鍛造成形后的鎂合金筒形件毛還通過150°C 250°C、1 24小時的熱處理； ⑥后續(xù)處理:對熱處理后的鎂合金筒形件毛坯進行機械加工和表面處理，將得到鎂合金輪轂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟①中所述的鎂合金為Mg-Al-Zn系、Mg-Al-Mn 系、Mg-Zn-Zr 系、Mg-Zn-Mn 系中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟①中所述的鎂合金為AZ31、AZ80或 ZK60A。
全文摘要
一種鎂合金輪轂的制備方法，其特征在于包括如下步驟①熔煉；②擠壓鑄造；③均勻化處理；④鍛造成形；⑤熱處理；⑥后續(xù)處理。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明結(jié)合了鑄造工藝和鍛造工藝制造鎂合金輪轂的優(yōu)點，并利用擠壓鑄造技術(shù)的特點，采用擠壓鑄造和鍛造成形相結(jié)合的方法制造鎂合金輪轂。實現(xiàn)了鎂合金輪轂綜合性能優(yōu)越，生產(chǎn)工序簡單及制造成本低的目的。
文檔編號B23P15/00GK103203602SQ20131012952
公開日2013年7月17日 申請日期2013年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月15日
發(fā)明者王軍, 朱秀榮, 鄭順奇, 徐永東, 王榮, 邵志文, 陳大輝, 郭紅燕, 聶景江, 任政 申請人:中國兵器工業(yè)第五二研究所