Al-Mg-Si合金輪轂的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種Al-Mg-Si合金輪轂的制造方法，包括以下步驟：第一步，將Al-Mg-Si合金熱軋板制成圓片狀坯料；第二步，將圓片狀坯料預(yù)熱至450℃～500℃；第三步，在450℃～500℃溫度下對圓片狀坯料進(jìn)行熱鍛，形成盤狀坯料；第四步，將經(jīng)過熱鍛的盤狀坯料進(jìn)行淬火處理；第五步，將經(jīng)過淬火的盤狀坯料通過旋壓機(jī)強(qiáng)力旋壓成形，形成空心旋轉(zhuǎn)體輪轂坯料；第六步，將經(jīng)過旋壓成形的輪轂坯料加熱到500℃～580℃，保溫1～4小時后淬火，然后放入時效爐加熱到120℃～220℃，保溫2～8小時；第七步，機(jī)加工及表面處理。本發(fā)明可以提高鋁輪轂強(qiáng)度，保持其良好的塑性，并達(dá)到降低能耗，提高生產(chǎn)效率的目的。
【專利說明】Al-Mg-Si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-Si合金輪轂的制造方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]目前，汽車工業(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中的用量日益增多。輪轂作為汽車行駛系統(tǒng)中的重要部件之一，也是一種要求較高的保安件，它不僅承載汽車的重量，同時也體現(xiàn)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(chǎn)量的年平均增長率達(dá)7.6%。由此可見，隨著汽車輕量化的需求日益擴(kuò)大，鋁合金輪轂在現(xiàn)代汽車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，經(jīng)鐓粗、初鍛、精鍛、沖孔、固溶、時效等工序，具有工藝復(fù)雜，能耗高、輪轂力學(xué)性能相對較低等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種Al-Mg-Si合金輪轂的制造方法，它可以提高鋁輪轂強(qiáng)度，保持其良好的塑性，并達(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)問題，本發(fā)明Al-Mg-Si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Al-Mg-Si合金熱軋板制成圓片狀還料；
所述Al-Mg-Si合金熱軋板采用Al-Mg-Si合金鑄錠經(jīng)過熱軋?zhí)幚碇瞥伞?br> [0006]所述Al-Mg-Si合金優(yōu)選為6061、6082等變形鋁合金。
[0007]所述Al-Mg-Si合金熱軋板的厚度為50mm?150mm。
[0008]第二步，預(yù)熱；
將圓片狀坯料預(yù)熱至450°C?500°C ；
第二步，熱鍛；
在450°C?500°C溫度下，通過鍛壓機(jī)對圓片狀坯料進(jìn)行熱鍛，形成盤狀坯料，使輪轂初步成形；熱鍛次數(shù)為I?2次。
[0009]熱鍛之前，先將鍛壓模具預(yù)熱至250°C以上，將上模與下模分離，在鍛壓模具的工作面上噴灑潤滑劑，將經(jīng)過預(yù)熱的圓片狀坯料放入鍛壓模具中。
[0010]第四步，淬火；
將經(jīng)過熱鍛的盤狀坯料進(jìn)行淬火處理；淬火在熱鍛完成后立即進(jìn)行。
[0011]第五步，旋壓成形；
將經(jīng)過淬火的盤狀坯料通過強(qiáng)力旋壓機(jī)強(qiáng)力旋壓成形，形成空心旋轉(zhuǎn)體輪轂坯料； 旋壓可以為冷旋、溫旋或熱旋。
[0012]第六步，固溶時效熱處理； 將經(jīng)過旋壓成形的輪轂坯料加熱到500°C?580°C，保溫I?4小時后淬火，然后放入時效爐加熱到120°C?220°C，保溫2?8小時；
第七步，機(jī)加工及表面處理；
將經(jīng)過固溶時效熱處理的輪轂坯料進(jìn)行機(jī)加工及表面處理，得到鋁合金輪轂成品。
[0013]所述機(jī)加工及表面處理方法為:去邊、打磨、拋光和涂裝。
[0014]本發(fā)明可以達(dá)到的技術(shù)效果是:
本發(fā)明通過對鋁合金輪轂所用的原料進(jìn)行改進(jìn)，不采用鑄態(tài)的Al-Mg-Si鋁合金棒料為原料，以達(dá)到簡化工藝的目的，使在旋壓成形前實(shí)現(xiàn)無需鐓粗預(yù)制坯料過程。
[0015]本發(fā)明選用的鋁合金熱軋板是由鑄錠經(jīng)熱軋而成；鑄錠經(jīng)熱軋后，晶粒被細(xì)化延伸，使晶向趨于一致，縮孔和疏松被壓實(shí)；由于熱軋是在再結(jié)晶溫度以上的加工，在金屬發(fā)生塑性變形的同時，會發(fā)生恢復(fù)、再結(jié)晶等退火作用；通過熱軋能將鑄造狀態(tài)的粗大晶粒破碎，顯微裂紋愈合，減少或消除鑄造缺陷，將鑄態(tài)組織轉(zhuǎn)變?yōu)橹旅芫鶆虻睦w維狀變形組織，從而達(dá)到了改善合金組織結(jié)構(gòu)的效果。更重要的是，本發(fā)明采用鋁合金熱軋板為原料，加工過程中無需鐓粗預(yù)制坯料步驟，在簡化工藝，降低能耗的同時，仍然能夠保證產(chǎn)品的性能更聞。
[0016]本發(fā)明通過在熱鍛后立即淬火，降低了合金的再結(jié)晶的驅(qū)動力，使后續(xù)固溶在獲得較高的合金元素過飽和度的同時，僅發(fā)生較少的再結(jié)晶，從而在隨后的時效過程中產(chǎn)生更高的析出強(qiáng)化效應(yīng)，提高合金的力學(xué)性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明:
圖1是本發(fā)明Al-Mg-Si合金輪轂的制造方法的流程示意圖；
圖2是采用鍛壓機(jī)對圓片狀坯料進(jìn)行熱鍛的示意圖；
圖3a、圖3b是經(jīng)過熱鍛所得到的盤狀坯料的示意圖；其中圖3a是圖3b的剖面圖；
圖4是采用旋壓機(jī)對盤狀坯料進(jìn)行強(qiáng)力旋壓的示意圖；
圖5a、圖5b是經(jīng)過強(qiáng)力旋壓所得到的空心旋轉(zhuǎn)體輪轂坯料的示意圖；其中圖5a是圖5b的剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]如圖1所示，本發(fā)明Al-Mg-Si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Al-Mg-Si合金熱軋板制成圓片狀坯料； Al-Mg-Si合金熱軋板采用Al-Mg-Si合金鑄錠經(jīng)過熱軋?zhí)幚碇瞥桑?br> Al-Mg-Si合金優(yōu)選6061、6082等變形鋁合金；
Al-Mg-Si合金熱軋板的厚度,根據(jù)輪轂尺寸的要求,優(yōu)選為50mm?150_ ；
第二步，預(yù)熱；
將圓片狀坯料加熱到450°C?500°C進(jìn)行預(yù)熱處理；
預(yù)熱的目的是為了提高鋁合金的塑性，降低鍛造過程中鋁合金的變形抗力，從而有利于鋁合金的塑性變形； 第二步，熱鍛；
鍛壓之前，先將鍛壓模具預(yù)熱至250°C以上，將上模與下模分離，在鍛壓模具的工作面上噴灑潤滑劑，將經(jīng)過預(yù)熱的圓片狀坯料11放入鍛壓模具中，如圖2所示；
在450°C?500°C溫度下，通過鍛壓機(jī)對放置于鍛壓模具中的圓片狀坯料11進(jìn)行熱鍛，形成如圖3a、圖3b所示的盤狀還料,使輪轂初步成形；熱鍛次數(shù)為I?2次；
本發(fā)明采用熱軋板制成的圓片狀坯料作為原料，在鍛壓成形前無需經(jīng)過多次預(yù)鍛處理(相當(dāng)于鐓粗)，并且鍛壓成形時也相應(yīng)的減少了鍛壓的次數(shù)，大大簡化了生產(chǎn)工藝，提高了生產(chǎn)效率。
[0019]第四步，淬火；
將經(jīng)過熱鍛的盤狀坯料進(jìn)行淬火處理，淬火在熱鍛完成后立即進(jìn)行；
淬火可以是噴霧淬火、淬水淬火、強(qiáng)風(fēng)風(fēng)冷淬火等；其中淬水淬火的溫度為40?90°C ； 淬火可以抑制鋁合金高溫?zé)嶙冃魏箪o態(tài)再結(jié)晶，防止晶粒繼續(xù)長大。
[0020]本發(fā)明通過熱鍛淬火，降低了合金的再結(jié)晶的驅(qū)動力，使后續(xù)固溶在獲得較高的合金元素過飽和度的同時，僅發(fā)生較少的再結(jié)晶，從而在隨后的時效過程中產(chǎn)生更高的析出強(qiáng)化效應(yīng)，提高合金的力學(xué)性能。
[0021]第五步，旋壓成形；
如圖4所示，將經(jīng)過淬火的盤狀坯料通過強(qiáng)力旋壓機(jī)強(qiáng)力旋壓成形，形成如圖5a、圖5b所示的空心旋轉(zhuǎn)體輪轂還料；
旋壓可以為冷旋、溫旋或熱旋；
第六步，固溶時效熱處理；
將經(jīng)過旋壓成形的輪轂坯料加熱到500°C?580°C，保溫Ih?4h后進(jìn)行淬火處理，然后放入時效爐加熱到120°C?220°C，保溫2?8h ;
本步驟中的淬火同樣可以是噴霧淬火、淬水淬火、強(qiáng)風(fēng)風(fēng)冷淬火等；其中淬水淬火的溫度為40?90°C ；
通過固溶時效熱處理，能夠使鋁合金中的強(qiáng)化相析出，從而提高鋁合金的強(qiáng)度。
[0022]第七步，機(jī)加工及表面處理；
將經(jīng)過固溶時效熱處理的輪轂坯料進(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。
實(shí)施例
[0023]將6061鋁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500°C ；
鍛壓工作前，用20分鐘時間將鍛壓模具預(yù)熱至250°C以上，將上模與下模分離，在鍛壓模具的工作面上噴灑潤滑劑，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，制成盤狀坯料，使輪轂初步成形為盤狀；鍛壓完后立即放入水中進(jìn)行淬火處理；
將經(jīng)過淬火的盤狀坯料放入強(qiáng)力旋壓機(jī)上強(qiáng)力旋壓成空心旋轉(zhuǎn)體輪轂坯料；再將空心旋轉(zhuǎn)體輪轂還料在固溶爐中加熱至520°C,保溫2.5h后進(jìn)行淬火處理,淬火后將招輪轂還料放入時效爐中加熱至175°C，保溫8h ;最后對輪轂毛坯進(jìn)行機(jī)加工及后續(xù)表面處理，得到汽車鋁合金輪轂產(chǎn)品。[0024]比較例I
將6061鋁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500°C ；
鍛壓工作前，用20分鐘時間將鍛壓模具預(yù)熱至250°C以上，將上模與下模分離，在鍛壓模具的工作面上噴灑潤滑劑，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，制成盤狀還料，使輪轂初步成形為盤狀；
然后將盤狀坯料放入強(qiáng)力旋壓機(jī)上強(qiáng)力旋壓成空心旋轉(zhuǎn)體輪轂坯料；再將空心旋轉(zhuǎn)體輪轂坯料在固溶爐中加熱至520°C，保溫2.5h后進(jìn)行淬火處理，淬火后將鋁輪轂坯料放入時效爐中加熱至175°C，保溫8h ;最后對輪轂毛坯進(jìn)行機(jī)加工及后續(xù)表面處理，得到汽車鋁合金輪轂產(chǎn)品。
[0025]比較例2
根據(jù)輪轂的大小計(jì)算所需坯料的體積，將Φ 250mm的鑄態(tài)的6061鋁合金棒料切割成圓柱狀坯料；清洗坯料，除去油污用35分鐘時間將坯料加熱到460°C，保溫70分鐘，在鍛壓力機(jī)下鍛打鐓粗到Φ350πιπι，得到圓片狀坯料；將上述得到的圓片狀坯料再次放入到加熱爐中加熱至480°C進(jìn)行預(yù)熱處理35分鐘；
在鍛壓成形前，用20分鐘時間將鍛壓模具預(yù)熱至420°C，然后將上模與下模分離，在鍛壓模具的工作面上噴灑潤滑劑，將經(jīng)過高溫預(yù)熱的圓片狀坯料放入鍛壓模具中，用鍛壓機(jī)進(jìn)行擠壓，制成盤形鍛壓毛坯；將盤形鍛壓毛坯進(jìn)行沖孔；將沖孔后的鍛壓毛坯料加熱至350°C，在旋壓機(jī)上將鍛造毛坯旋壓成空心旋轉(zhuǎn)體輪轂；再將旋壓毛坯料在固溶爐中加熱至520°C，保溫2.5h后進(jìn)行淬火處理，淬火后將鋁輪轂放入時效爐中加熱至175°C，保溫8h ;熱處理后對輪轂進(jìn)行機(jī)加工及后續(xù)表面處理，得到汽車鋁合金輪轂產(chǎn)品。
[0026]選取上述實(shí)施例和比較例1、比較例2所得到的鋁合金輪轂產(chǎn)品進(jìn)行相應(yīng)的力學(xué)性能測試，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檢測標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，表I是實(shí)施例及比較例的制備方法得到的鋁合金輪轂的測試結(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-Si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Al-Mg-Si合金熱軋板制成圓片狀還料； 第二步，預(yù)熱； 將圓片狀坯料預(yù)熱至450°C~500°C ； 第二步，熱鍛； 在450°C~500°C溫度下，通過鍛壓機(jī)對圓片狀坯料進(jìn)行熱鍛，形成盤狀坯料，使輪轂初步成形； 第四步，淬火； 將經(jīng)過熱鍛的盤狀坯料進(jìn)行淬火處理； 第五步，旋壓成形； 將經(jīng)過淬火的盤狀坯料通過旋壓機(jī)強(qiáng)力旋壓成形，形成空心旋轉(zhuǎn)體輪轂坯料； 第六步，固溶時效熱處理； 將經(jīng)過旋壓成形的輪轂坯料加熱到500°C~580°C，保溫I~4小時后淬火，然后放入時效爐加熱到120°C~220°C，保溫2~8小時； 第七步，機(jī)加工及表面處理； 將經(jīng)過固溶時效熱處理的輪轂坯料進(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-Si合金輪轂的制造方法，其特征在于，所述第一步中的Al-Mg-Si合金熱軋板采用Al-Mg-Si合金鑄錠經(jīng)過熱軋?zhí)幚碇瞥伞?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al-Mg-Si合金輪轂的制造方法，其特征在于，所述第一步中的Al-Mg-Si合金為6061、6082變形鋁合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al-Mg-Si合金輪轂的制造方法，其特征在于，所述第一步中的Al-Mg-Si合金熱軋板的厚度為50mm~150mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al-Mg-Si合金輪轂的制造方法，其特征在于，所述第三步中的熱鍛次數(shù)為I~2次。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al-Mg-Si合金輪轂的制造方法，其特征在于，所述第三步中的熱鍛之前，先將鍛壓模具預(yù)熱至250°C以上，將上模與下模分離，在鍛壓模具的工作面上噴灑潤滑劑，將經(jīng)過預(yù)熱的圓片狀坯料放入鍛壓模具中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al-Mg-Si合金輪轂的制造方法，其特征在于，所述第四步淬火在熱鍛完成后立即進(jìn)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al-Mg-Si合金輪轂的制造方法，其特征在于，所述第五步中的旋壓為冷旋、溫旋或熱旋。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al-Mg-Si合金輪轂的制造方法，其特征在于，所述第七步中的機(jī)加工及表面處理方法為:去邊、打磨、拋光和涂裝。
【文檔編號】B23P15/00GK104015011SQ201410266085
【公開日】2014年9月3日 申請日期: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, 李書通, 濮近發(fā), 茅海波, 林梟雄 申請人:浙江巨科實(shí)業(yè)有限公司