CN103205612B - 汽车轮毂用铝合金及其制造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及汽车轮毂用铝合金,它包括以下组分:Si: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%,其余为Al;其制造工艺,它包括以下步骤:S1、备制坯料;S2、坯料锻压预处理;S3、模具预处理;S4、锻压,用55MN~65MN的锻压机进行锻压,保压20min~30min,制得锻压毛坯;S5、滚压成型,在冷却前,将轮毂转入时效处理设备中,温度为170℃~190℃,保温6h~8h。本发明的优点在于:质量轻且散热快、强度高且减震性能好、使用寿命长和废旧轮毂可回收再利用。

Description

汽车轮毂用铝合金及其制造工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及汽车轮毂制造技术领域,特别是汽车轮毂用铝合金及其制造工艺。
背景技术
[0002] 中国汽车工业经过几十年的建设,已初具规模,汽车产量大幅上升,尤其是加入世 贸组织后,中国汽车工业非但没有像许多人担心的那样会全军覆没,反而借助国际汽车产 业的资本和技术,实现了一个大跨跃,2002年中国轿车生产比2001年增长了 53%,产量超过 110万辆(已达到中国汽车工业"十五"规划轿车产量),中国在未来5-10年将会是世界最 大、增长最快的汽车市场,这已获得国际业内人士的普遍认同。目前,很多国际汽车大厂商 已来到中国合资建厂,并不断向中国追加投资,表现了强烈的投资意愿,如德国大众汽车公 司、法国雪铁龙汽车公司等均向中国增加投资,向中国市场提供家用经济型轿车,提高在中 国轿车市场占有率。
[0003] 汽车车轮在行驶过程中高速回转,并承载着汽车重量、驱动扭矩和路面不平产生 的各种复杂应力,要求车轮材料有高强度、高弹性模量和高的疲劳强度,以满足汽车产品规 定的安全性和可靠性要求。汽车车轮材料最初采用钢板,焊接后通过成型挤压形成汽车车 轮,由于制造工艺复杂,质量重以及车轮表面质量不满足现代汽车发展的要求,汽车车轮材 料已经由铝合金取代了钢板,铝合金材料具有重量轻、加工方法简单、成形性良好等特性。 但是铝合金轮毂通常采用铸造或压铸成型的方法来生产,常规的铸造成型方法,无论是压 差铸造、低压铸造还是重力铸造,都因其合金液充填压型的高速端流运动,使模具型腔内的 气体无法排尽,而导致毛坯组织结构不致密,产生疏松、夹孔等铸造缺陷,轮毂的力学性能 及铸件的表面质量也不尽如人意。另外,铝合金材料也是影响轮毂质量好坏的一大重大因 素,中国专利申请号:2〇〇51〇〇〇9791. 5公开了一种铝合金轮毂合金及制作方法,其各成分 的重量百分比为:(:11:3.9%~4.8%,]\%:0.4%~0.8%,211:0.3%,11:0.15%,附:0.1%,其余为 A1。虽然这种合金具有较高的强度,能满足铝合金轮毂的强度要求,但是耐腐蚀性较差,为 了减轻轮毂重量,采用多方锻造后再模锻的工艺方法。其工艺复杂、生产周期长、设备投资 大且废次品率尚。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的缺点,提供一种汽车轮毂用铝合金及其制造工 艺,采用这种铝合金所制造出的轮毂具有质量轻且散热快、强度高且减震性能好、使用寿命 长和废旧轮毂可回收再利用等优点。
[0005] 本发明的目的通过以下技术方案来实现:汽车轮毂用铝合金,它包括以下组分: Si : 0· 4% ~0· 8%,Mg :0· 8% ~L 2%,Cu: 0· 15% ~0· 4%,Fe :0· 7%,Mn :0· 15%,Zn :0· 25%,Ti : 0. 15%,其余为Al ;
[0006] 汽车轮毂用铝合金的制造工艺,它包括以下步骤:
[0007] Sl、备制坯料:将配制好的铝合金,在熔化炉中加热进行熔化,待合金完全熔化后, 将熔化炉内部温度调整到760°C~780°C,用细化剂进行细化处理,将熔化炉内部温度调整 至740 °C~760 °C,采用精炼剂进行精炼处理,最后扒渣,缓慢冷却,得到Φ 400mm~Φ 600mm 的圆柱形铝合金棒料;
[0008] S2、坯料锻压预处理:将铝合金棒料清洗干净,去除油污等表面杂质后,将铝合金 棒料加热到580°C~600°C,保温2h~3h ;
[0009] S3、模具预处理:在模具加热炉中将模具加热至360°C~440°C,保温Ih~2h,上 模和下模的工作面上分别喷洒润滑剂;
[0010] S4、锻压:将经过预热保温的圆柱形铝合金坯料放入模具中,用55MN~65MN的锻 压机进行锻压,保压20min~30min,制得锻压毛坯;
[0011] S5、滚压成型:将步骤S5制得得到锻压毛坯放在卧式轮毂旋压机上滚压成型,滚 压时用喷枪加热坯料,主轴转速在l〇〇〇r/min~2000r/min之间,铝合金材料产生逐点连续 的塑性变形后,制动卧式轮毂旋压机,取下轮毂,冷却至室温,得到轮毂成品。
[0012] 所述的细化剂为Al-Ti-B-C晶粒细化剂,精炼剂为六氯乙烷。
[0013] 所述的错合金材料中Sn、Pb杂质元素总量不超过0. 5%。
[0014] 步骤S4中所述的润滑剂为人造蜡。
[0015] 所述的步骤S6滚压成型后冷却前,将轮毂转入铝合金时效处理设备中,时效温度 为 170°C~190°C,保温 6h ~8h。
[0016] 本发明具有以下优点:
[0017] 1、铝合金材料的密度约为钢铁的密度的1/3,相同直径的轮毂,铝合金轮毂的质量 比钢轮毂的质量轻,而且铝的散热速度快,轮毂不会因温度过高而变形。
[0018] 2、在锻压前,铝合金经过细化剂细化处理,内部组织致密、均匀,其强度是一般铝 合金的强度的3倍,而且其塑性和抗冲击韧性显著提高。
[0019] 3、铝合金的热传导系数比钢、铁等大三倍,散热效果优异,从而增强了轮胎的制动 效能、提高了轮胎和制动盘的使用寿命,有效地保障了汽车的行驶安全。
[0020] 4、铝合金轮毂可回收再利用,利用率高。
具体实施方式
[0021] 下面结合实施例对本发明做进一步的描述,但本发明的保护范围不局限于以下所 述。
[0022] 【实施例1】:
[0023] 汽车轮毂用铝合金,它包括以下组分:Si :0. 4%,Mg :1. 2%,Cu:0. 4%,Fe :0. 7%,Mn : 0. 15%,Zn :0. 25%,Ti :0. 15%,铝合金材料中Sn、Pb杂质元素总量不超过0. 5%,其余为Al ;
[0024] 其制造工艺,它包括以下步骤:
[0025] Sl、备制坯料:将配制好的铝合金,在熔化炉中加热进行熔化,待合金完全熔化后, 将熔化炉内部温度调整到760°C,用Al-Ti-B-C晶粒细化剂进行细化处理,将熔化炉内部温 度调整至740°C,采用六氯乙烷精炼剂进行精炼处理,最后扒渣,缓慢冷却,得到Φ600mm的 圆柱形铝合金棒料;
[0026] S2、坯料锻压预处理:将铝合金棒料清洗干净,去除油污等表面杂质后,将铝合金 棒料加热到580°C,保温3h ;
[0027] S3、模具预处理:在模具加热炉中将模具加热至440°C,保温lh,上模和下模的工 作面上分别喷洒人造蜡润滑剂;
[0028] S4、锻压:将经过预热保温的圆柱形铝合金坯料放入模具中,用65MN的锻压机进 行锻压,保压20min,制得锻压毛坯;
[0029] S5、滚压成型:将步骤S5制得得到锻压毛坯放在卧式轮毂旋压机上滚压成型,滚 压时用喷枪加热坯料,主轴转速在2000r/min,铝合金材料产生逐点连续的塑性变形后,制 动卧式轮毂旋压机,取下轮毂,将轮毂转入铝合金时效处理设备中,时效温度为190°C,保温 6h,冷却至室温,得到轮毂成品。
[0030] 【实施例2】:
[0031] 汽车轮毂用铝合金,它包括以下组分:Si :0. 6%,Mg :1. 0%,Cu: 0. 3%,Fe :0. 7%,Mn : 0. 15%,Zn :0. 25%,Ti :0. 15%,铝合金材料中Sn、Pb杂质元素总量不超过0. 5%,其余为Al ;
[0032] 汽车轮毂用铝合金的制造工艺,它包括以下步骤:
[0033] Sl、备制坯料:将配制好的铝合金,在熔化炉中加热进行熔化,待合金完全熔化后, 将熔化炉内部温度调整到770°C,用Al-Ti-B-C晶粒细化剂进行细化处理,将熔化炉内部温 度调整至750 °C,采用六氯乙烷精炼剂进行精炼处理,最后扒渣,缓慢冷却,得到Φ 500mm的 圆柱形铝合金棒料;
[0034] S2、坯料锻压预处理:将铝合金棒料清洗干净,去除油污等表面杂质后,将铝合金 棒料加热到590°C,保温2. 5h ;
[0035] S3、模具预处理:在模具加热炉中将模具加热至400°C,保温I. 5h,上模和下模的 工作面上分别喷洒人造蜡润滑剂;
[0036] S4、锻压:将经过预热保温的圆柱形铝合金坯料放入模具中,用60MN的锻压机进 行锻压,保压25min,制得锻压毛坯;
[0037] S5、滚压成型:将步骤S5制得得到锻压毛坯放在卧式轮毂旋压机上滚压成型,滚 压时用喷枪加热坯料,主轴转速在1500r/min,铝合金材料产生逐点连续的塑性变形后,制 动卧式轮毂旋压机,取下轮毂,将轮毂转入铝合金时效处理设备中,时效温度为180°C,保温 7h,冷却至室温,得到轮毂成品。
[0038] 【实施例3】:
[0039] 汽车轮毂用铝合金,它包括以下组分:Si : 0· 8%,Mg :0· 8%,Cu: 0· 15%,Fe :0· 7%, Mn :0. 15%,Zn :0. 25%,Ti :0. 15%,铝合金材料中Sn、Pb杂质元素总量不超过0. 5%,其余为 Al ;
[0040] 汽车轮毂用铝合金的制造工艺,它包括以下步骤:
[0041] Sl、备制坯料:将配制好的铝合金,在熔化炉中加热进行熔化,待合金完全熔化后, 将熔化炉内部温度调整到780°c,用Al-Ti-B-C晶粒细化剂进行细化处理,将熔化炉内部温 度调整至760°C,采用六氯乙烷精炼剂进行精炼处理,最后扒渣,缓慢冷却,得到Φ400mm的 圆柱形铝合金棒料;
[0042] S2、坯料锻压预处理:将铝合金棒料清洗干净,去除油污等表面杂质后,将铝合金 棒料加热到600°C,保温2h;
[0043] S3、模具预处理:在模具加热炉中将模具加热至360°C,保温2h,上模和下模的工 作面上分别喷洒人造蜡润滑剂;
[0044] S4、锻压:将经过预热保温的圆柱形铝合金坯料放入模具中,用55MN的锻压机进 行锻压,保压30min,制得锻压毛坯;
[0045] S5、滚压成型:将步骤S5制得得到锻压毛坯放在卧式轮毂旋压机上滚压成型,滚 压时用喷枪加热坯料,主轴转速在l〇〇〇r/min,铝合金材料产生逐点连续的塑性变形后,制 动卧式轮毂旋压机,取下轮毂,将轮毂转入铝合金时效处理设备中,时效温度为170°C,保温 8h,冷却至室温,得到轮毂成品。
[0046] 在上述实施例中,采用人造蜡作为模具润滑剂。采用锻造工艺所制得的铝合金轮 毂与采用铸造工艺所制得的铝合金轮毂的机械性能相比较,有显著的提高,参见下表: 「00471
Figure CN103205612BD00061
[0048] 由上表可以看出,采用锻造工艺所制得的铝合金轮毂的各项力学性能明显优于采 用铸造铝合金轮毂的各项力学性能。

Claims (2)

1. 汽车轮毂用铝合金的制造工艺,所述的汽车轮毂用铝合金包括以下组分:铝合金材 料成分质量百分比为:Si :0• 4% ~0• 8%,Mg :0• 8% ~L 2%,Cu : 0• 15% ~0• 4%,Fe :0• 7%, Mn :0. 15%,Zn :0. 25%,Ti :0. 15%,其余为Al ;所述的铝合金材料中Sn、Pb杂质元素总量不超 过0. 5% ;其特征在于:所述的制造工艺,包括以下步骤: 51、 备制坯料:将配制好的铝合金,在熔化炉中加热进行熔化,待合金完全熔化后,将 熔化炉内部温度调整到760°C~780°C,用细化剂进行细化处理,将熔化炉内部温度调整至 740°C~760°C,采用精炼剂进行精炼处理,最后扒渣,缓慢冷却,得到® 400mm~® 600mm的 圆柱形铝合金棒料;在锻压前,铝合金经过细化剂细化处理,内部组织致密、均匀,其强度是 一般铝合金的强度的3倍,而且其塑性和抗冲击韧性得以显著提高; 52、 坯料锻压预处理:将铝合金棒料清洗干净,去除油污等表面杂质后,将铝合金棒料 加热到580°C~600°C,保温2h~3h ; 53、 模具预处理:在模具加热炉中将模具加热至360°C~440°C,保温Ih~2h,上模和 下模的工作面上分别喷洒润滑剂; 54、 锻压:将经过预热保温的圆柱形铝合金坯料放入模具中,用55MN~65MN的锻压机 进行锻压,保压20min~30min,制得锻压毛坯; 55、 滚压成型:将步骤S4制得得到锻压毛坯放在卧式轮毂旋压机上滚压成型,滚压时 用喷枪加热还料,主轴转速在l〇〇〇r/min~2000r/min之间,错合金材料产生逐点连续的 塑性变形后,制动卧式轮毂旋压机,取下轮毂,冷却至室温,得到轮毂成品,滚压成型后冷却 前,将轮毂转入铝合金时效处理设备中,时效温度为170°C~190°C,保温6h~8h。
2. 根据权利要求1所述的汽车轮毂用铝合金的制造工艺,其特征在于:所述的细化剂 为Al-Ti-B-C晶粒细化剂,精炼剂为六氯乙烷;所述的润滑剂为人造蜡。
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