專利名稱：汽車輪轂用鋁合金及其制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車輪轂制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是汽車輪轂用鋁合金及其制造工藝。
背景技術(shù)：
中國汽車工業(yè)經(jīng)過幾十年的建設(shè)，已初具規(guī)模，汽車產(chǎn)量大幅上升，尤其是加入世貿(mào)組織后，中國汽車工業(yè)非但沒有像許多人擔(dān)心的那樣會全軍覆沒，反而借助國際汽車產(chǎn)業(yè)的資本和技術(shù)，實現(xiàn)了一個大跨躍，2002年中國轎車生產(chǎn)比2001年增長了 53%，產(chǎn)量超過110萬輛(已達(dá)到中國汽車工業(yè)“十五”規(guī)劃轎車產(chǎn)量)，中國在未來5-10年將會是世界最大、增長最快的汽車市場，這已獲得國際業(yè)內(nèi)人士的普遍認(rèn)同。目前，很多國際汽車大廠商已來到中國合資建廠，并不斷向中國追加投資，表現(xiàn)了強(qiáng)烈的投資意愿，如德國大眾汽車公司、法國雪鐵龍汽車公司等均向中國增加投資，向中國市場提供家用經(jīng)濟(jì)型轎車，提高在中國轎車市場占有率。汽車車輪在行駛過程中高速回轉(zhuǎn)，并承載著汽車重量、驅(qū)動扭矩和路面不平產(chǎn)生的各種復(fù)雜應(yīng)力，要求車輪材料有高強(qiáng)度、高彈性模量和高的疲勞強(qiáng)度，以滿足汽車產(chǎn)品規(guī)定的安全性和可靠性要求。汽車車輪材料最初采用鋼板，焊接后通過成型擠壓形成汽車車輪，由于制造工藝復(fù)雜，質(zhì)量重以及車輪表面質(zhì)量不滿足現(xiàn)代汽車發(fā)展的要求，汽車車輪材料已經(jīng)由鋁合金取代了鋼板，鋁合金材料具有重量輕、加工方法簡單、成形性良好等特性。但是鋁合金輪轂通常采用鑄造或壓鑄成型的方法來生產(chǎn)，常規(guī)的鑄造成型方法，無論是壓差鑄造、低壓鑄造還是重力鑄造，都因其合金液充填壓型的高速端流運(yùn)動，使模具型腔內(nèi)的氣體無法排盡，而導(dǎo)致毛坯組織結(jié)構(gòu)不致密，產(chǎn)生疏松、夾孔等鑄造缺陷，輪轂的力學(xué)性能及鑄件的表面質(zhì)量也不盡如人意。另外，鋁合金材料也是影響輪轂質(zhì)量好壞的一大重大因素，中國專利申請?zhí)?200510009791.5公開了一種鋁合金輪轂合金及制作方法，其各成分的重量百分比為:Cu:3.9% 4.8%, Mg:0.4% 0.8%, Zn:0.3%, T1:0.15%, Ni:0.1%，其余為Al。雖然這種合金具有較高的強(qiáng)度，能滿足鋁合金輪轂的強(qiáng)度要求，但是耐腐蝕性較差，為了減輕輪轂重量，采用多方鍛造后再模鍛的工藝方法。其工藝復(fù)雜、生產(chǎn)周期長、設(shè)備投資大且廢次品率高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種汽車輪轂用鋁合金及其制造工藝，采用這種鋁合金所制造出的輪轂具有質(zhì)量輕且散熱快、強(qiáng)度高且減震性能好、使用壽命長和廢舊輪轂可回收再利用等優(yōu)點。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):汽車輪轂用鋁合金，它包括以下組分:S1: 0.4% 0.8%，Mg:0.8% 1.2%，Cu: 0.15% 0.4%，F(xiàn)e:0.7%, Mn:0.15%, Zn:0.25%, Ti:
0.15%，其余為Al ；
汽車輪轂用鋁合金的制造工藝，它包括以下步驟: S1、備制坯料:將配制好的鋁合金，在熔化爐中加熱進(jìn)行熔化，待合金完全熔化后，將熔化爐內(nèi)部溫度調(diào)整到760°C 780°C，用細(xì)化劑進(jìn)行細(xì)化處理，將熔化爐內(nèi)部溫度調(diào)整至7400C 760V，采用精煉劑進(jìn)行精煉處理，最后扒渣，緩慢冷卻，得到Φ 400mm Φ 600mm的圓柱形鋁合金棒料；
52、坯料鍛壓預(yù)處理:將鋁合金棒料清洗干凈，去除油污等表面雜質(zhì)后，將鋁合金棒料加熱到580。。 600。。，保溫2h 3h ;
53、模具預(yù)處理:在模具加熱爐中將模具加熱至360°C 440°C，保溫Ih 2h，上模和下模的工作面上分別噴灑潤滑劑；
54、鍛壓:將經(jīng)過預(yù)熱保溫的圓柱形鋁合金坯料放入模具中，用55MN 65MN的鍛壓機(jī)進(jìn)行鍛壓，保壓20min 30min，制得鍛壓毛坯；
55、滾壓成型:將步驟S5制得得到鍛壓毛坯放在臥式輪轂旋壓機(jī)上滾壓成型，滾壓時用噴槍加熱坯料，主軸轉(zhuǎn)速在1000r/min 2000r/min之間，鋁合金材料產(chǎn)生逐點連續(xù)的塑性變形后，制動臥式輪轂旋壓機(jī)，取下輪轂，冷卻至室溫，得到輪轂成品。所述的細(xì)化劑為Al-T1-B-C晶粒細(xì)化劑，精煉劑為六氯乙烷。所述的招合金材料中Sn、Pb雜質(zhì)元素總量不超過0.5%。步驟S4中所述的潤滑劑為人造蠟。所述的步驟S6滾壓成型后冷卻前，將輪轂轉(zhuǎn)入鋁合金時效處理設(shè)備中，時效溫度為 170°C 190°C，保溫 6h 8h。本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
1、鋁合金材料的密度 約為鋼鐵的密度的1/3，相同直徑的輪轂，鋁合金輪轂的質(zhì)量比鋼輪轂的質(zhì)量輕，而且鋁的散熱速度快，輪轂不會因溫度過高而變形。2、在鍛壓前，鋁合金經(jīng)過細(xì)化劑細(xì)化處理，內(nèi)部組織致密、均勻，其強(qiáng)度是一般鋁合金的強(qiáng)度的3倍，而且其塑性和抗沖擊韌性顯著提高。3、鋁合金的熱傳導(dǎo)系數(shù)比鋼、鐵等大三倍，散熱效果優(yōu)異，從而增強(qiáng)了輪胎的制動效能、提高了輪胎和制動盤的使用壽命，有效地保障了汽車的行駛安全。4、鋁合金輪轂可回收再利用，利用率高。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述。實施例1:
汽車輪轂用鋁合金，它包括以下組分:S1: 0.4%，Mg: 1.2%，Cu: 0.4%，F(xiàn)e:0.7%，Mn:0.15%，Zn:0.25%，T1:0.15%，鋁合金材料中Sn、Pb雜質(zhì)元素總量不超過0.5%，其余為Al ；其制造工藝，它包括以下步驟:
51、備制坯料:將配制好的鋁合金，在熔化爐中加熱進(jìn)行熔化，待合金完全熔化后，將熔化爐內(nèi)部溫度調(diào)整到760°C，用Al-T1-B-C晶粒細(xì)化劑進(jìn)行細(xì)化處理，將熔化爐內(nèi)部溫度調(diào)整至740°C，采用六氯乙烷精煉劑進(jìn)行精煉處理，最后扒渣，緩慢冷卻，得到Φ600πιπι的圓柱形招合金棒料；
52、坯料鍛壓預(yù)處理:將鋁合金棒料清洗干凈，去除油污等表面雜質(zhì)后，將鋁合金棒料加熱到580°C，保溫3h ；53、模具預(yù)處理:在模具加熱爐中將模具加熱至440°C，保溫lh，上模和下模的工作面上分別噴灑人造蠟潤滑劑；
54、鍛壓:將經(jīng)過預(yù)熱保溫的圓柱形鋁合金坯料放入模具中，用65MN的鍛壓機(jī)進(jìn)行鍛壓，保壓20min，制得鍛壓毛坯；
55、滾壓成型:將步驟S5制得得到鍛壓毛坯放在臥式輪轂旋壓機(jī)上滾壓成型，滾壓時用噴槍加熱坯料，主軸轉(zhuǎn)速在2000r/min，鋁合金材料產(chǎn)生逐點連續(xù)的塑性變形后，制動臥式輪轂旋壓機(jī)，取下輪轂，將輪轂轉(zhuǎn)入鋁合金時效處理設(shè)備中，時效溫度為190°C，保溫6h，冷卻至室溫，得到輪轂成品。實施例2:
汽車輪轂用鋁合金，它包括以下組分:S1:0.6%，Mg:1.0%，Cu: 0.3%，F(xiàn)e:0.7%，Mn:0.15%，Zn:0.25%，T1:0.15%，鋁合金材料中Sn、Pb雜質(zhì)元素總量不超過0.5%，其余為Al ；
汽車輪轂用鋁合金的制造工藝，它包括以下步驟:
51、備制坯料:將配制好的鋁合金，在熔化爐中加熱進(jìn)行熔化，待合金完全熔化后，將熔化爐內(nèi)部溫度調(diào)整到770°C，用Al-T1-B-C晶粒細(xì)化劑進(jìn)行細(xì)化處理，將熔化爐內(nèi)部溫度調(diào)整至750°C，采用六氯乙烷精煉劑進(jìn)行精煉處理，最后扒渣，緩慢冷卻，得到Φ500πιπι的圓柱形招合金棒料；
52、坯料鍛壓預(yù)處理:將鋁合金棒料清洗干凈，去除油污等表面雜質(zhì)后，將鋁合金棒料加熱到590°C，保溫2.5h ；
53、模具預(yù)處理:在模具加熱爐中將模具加熱至400°C，保溫1.5h，上模和下模的工作面上分別噴灑人造蠟潤滑劑； 54、鍛壓:將經(jīng)過預(yù)熱保溫的圓柱形鋁合金坯料放入模具中，用60MN的鍛壓機(jī)進(jìn)行鍛壓，保壓25min，制得鍛壓毛坯；
55、滾壓成型:將步驟S5制得得到鍛壓毛坯放在臥式輪轂旋壓機(jī)上滾壓成型，滾壓時用噴槍加熱坯料，主軸轉(zhuǎn)速在1500r/min，鋁合金材料產(chǎn)生逐點連續(xù)的塑性變形后，制動臥式輪轂旋壓機(jī)，取下輪轂，將輪轂轉(zhuǎn)入鋁合金時效處理設(shè)備中，時效溫度為180°C，保溫7h，冷卻至室溫，得到輪轂成品。實施例3:
汽車輪轂用鋁合金，它包括以下組分:S1: 0.8%，Mg:0.8%，Cu: 0.15%，F(xiàn)e:0.7%，Mn:
0.15%，Zn:0.25%，T1:0.15%，鋁合金材料中Sn、Pb雜質(zhì)元素總量不超過0.5%，其余為Al ；
汽車輪轂用鋁合金的制造工藝，它包括以下步驟:
51、備制坯料:將配制好的鋁合金，在熔化爐中加熱進(jìn)行熔化，待合金完全熔化后，將熔化爐內(nèi)部溫度調(diào)整到780°C，用Al-T1-B-C晶粒細(xì)化劑進(jìn)行細(xì)化處理，將熔化爐內(nèi)部溫度調(diào)整至760°C，采用六氯乙烷精煉劑進(jìn)行精煉處理，最后扒渣，緩慢冷卻，得到Φ400πιπι的圓柱形招合金棒料；
52、坯料鍛壓預(yù)處理:將鋁合金棒料清洗干凈，去除油污等表面雜質(zhì)后，將鋁合金棒料加熱到600°C，保溫2h;
53、模具預(yù)處理:在模具加熱爐中將模具加熱至360°C，保溫2h，上模和下模的工作面上分別噴灑人造蠟潤滑劑；
54、鍛壓:將經(jīng)過預(yù)熱保溫的圓柱形鋁合金坯料放入模具中，用55MN的鍛壓機(jī)進(jìn)行鍛壓，保壓30min，制得鍛壓毛坯；
S5、滾壓成型:將步驟S5制得得到鍛壓毛坯放在臥式輪轂旋壓機(jī)上滾壓成型，滾壓時用噴槍加熱坯料，主軸轉(zhuǎn)速在1000r/min，鋁合金材料產(chǎn)生逐點連續(xù)的塑性變形后，制動臥式輪轂旋壓機(jī)，取下輪轂，將輪轂轉(zhuǎn)入鋁合金時效處理設(shè)備中，時效溫度為170°C，保溫8h，冷卻至室溫，得到輪轂成品。在上述實施例中，采用人造蠟作為模具潤滑劑。采用鍛造工藝所制得的鋁合金輪轂與采用鑄造工藝所制得的鋁合金輪轂的機(jī)械性能相比較，有顯著的提高，參見下表:
權(quán)利要求
1.汽車輪轂用鋁合金，其特征在于:它包括以下組分:鋁合金材料成分質(zhì)量百分比為:S1:0.4% 0.8%, Mg:0.8% 1.2%, Cu: 0.15% 0.4%, Fe:0.7%, Mn:0.15%, Zn:0.25%, Ti:0.15%，其余為Al。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車輪轂用鋁合金，其特征在于:所述的鋁合金材料中Sn、Pb雜質(zhì)元素總量不超過0.5%。
3.如權(quán)利要求1所述汽車輪轂用鋁合金的制造工藝，其特征在于:它包括以下步驟: 51、備制坯料:將配制好的鋁合金，在熔化爐中加熱進(jìn)行熔化，待合金完全熔化后，將熔化爐內(nèi)部溫度調(diào)整到760°C 780°C，用細(xì)化劑進(jìn)行細(xì)化處理，將熔化爐內(nèi)部溫度調(diào)整至7400C 760V，采用精煉劑進(jìn)行精煉處理，最后扒渣，緩慢冷卻，得到Φ 400mm Φ 600mm的圓柱形鋁合金棒料； 52、坯料鍛壓預(yù)處理:將鋁合金棒料清洗干凈，去除油污等表面雜質(zhì)后，將鋁合金棒料加熱到580。。 600。。，保溫2h 3h ; 53、模具預(yù)處理:在模具加熱爐中將模具加熱至360°C 440°C，保溫Ih 2h，上模和下模的工作面上分別噴灑潤滑劑； 54、鍛壓:將經(jīng)過預(yù)熱保溫的圓柱形鋁合金坯料放入模具中，用55MN 65MN的鍛壓機(jī)進(jìn)行鍛壓，保壓20min 30min，制得鍛壓毛坯； 55、滾壓成型:將步驟S5制得得到鍛壓毛坯放在臥式輪轂旋壓機(jī)上滾壓成型，滾壓時用噴槍加熱坯料，主軸轉(zhuǎn)速在1000r/min 2000r/min之間，鋁合金材料產(chǎn)生逐點連續(xù)的塑性變形后，制動臥式輪轂旋壓機(jī)，取下輪轂，冷卻至室溫，得到輪轂成品。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車輪轂用鋁合金及其制造工藝，其特征在于:所述的細(xì)化齊[J為Al-T1-B-C晶粒細(xì)化劑，精煉劑`為六氯乙烷。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車輪轂用鋁合金及其制造工藝，其特征在于:步驟S4中所述的潤滑劑為人造蠟。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車輪轂用鋁合金及其制造工藝，其特征在于:所述的步驟S6滾壓成型后冷卻前，將輪轂轉(zhuǎn)入鋁合金時效處理設(shè)備中，時效溫度為170°C 190°C，保溫6h 8h。
全文摘要
本發(fā)明涉及汽車輪轂用鋁合金，它包括以下組分Si:0.4%～0.8%，Mg0.8%～1.2%，Cu:0.15%～0.4%，F(xiàn)e0.7%，Mn0.15%，Zn0.25%，Ti0.15%，其余為Al；其制造工藝，它包括以下步驟S1、備制坯料；S2、坯料鍛壓預(yù)處理；S3、模具預(yù)處理；S4、鍛壓，用55MN～65MN的鍛壓機(jī)進(jìn)行鍛壓，保壓20min～30min，制得鍛壓毛坯；S5、滾壓成型，在冷卻前，將輪轂轉(zhuǎn)入時效處理設(shè)備中，溫度為170℃～190℃，保溫6h～8h。本發(fā)明的優(yōu)點在于質(zhì)量輕且散熱快、強(qiáng)度高且減震性能好、使用壽命長和廢舊輪轂可回收再利用。
文檔編號C22C1/02GK103205612SQ20131010171
公開日2013年7月17日 申請日期2013年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月27日
發(fā)明者廖健 申請人:成都陽光鋁制品有限公司