CN103302454B - 镁合金轮毂复合成形方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种镁合金轮毂复合成形方法,依次包括以下步骤:形成半固态原料;形成轮毂毛坯;形成半成品;形成成品。该镁合金轮毂复合成形方法所用设备以及设备的参数控制,均较为常见,易于掌握,从而较为简单,且不会过多增加镁合金轮毂的制备成本。同时,该方法主要采用挤压、锻造和旋压相结合的方式,能够提高所制成轮毂的重要部位的力学性能。而且,本发明的镁合金轮毂复合成形方法对镁合金的组成并无特殊要求,从而具有较好的推广价值。

Description

镁合金轮毂复合成形方法
技术领域
[0001] 本发明涉及轮毂制备技术领域,尤其是涉及一种镁合金轮毂复合成形方法。
背景技术
[0002] 随着工业技术的发展,对汽车、摩托车、飞机的性能要求越来越高,降低结构重量 成为提高性能的重要措施。镁及其镁合金具有比重轻,比强度高,重复利用性强等优点被誉 为二十一世纪最有发展潜力的基础材料之一。
[0003] 我国镁资源储备位居世界第一,同时也是界上最大的镁生产国和出口国。日前我 国已占全球镁生产能力的3 / 4、产量的1 / 2。但镁合金应用开发严重滞后,80%以上作 为初级原料低价出口,造成我国镁资源的极大浪费。因此,加快镁合金应用与产品制备核心 技术的开发,将成为我国制造并抢占相关领域技术制高点,形成具有国际竞争力的新产业 群体的重点工作。
[0004] 然而,我国在镁合金研制和应用方面起步较晚。目前全国已经有近100家企业和 科研院所进行镁合金应用方面的开发研究,但产业化生产的却很少,只有与桑塔纳配套的 乾通公司批量生产镁合金变速箱体,其它还有一些厂在电子类产品上也进行批量生产,而 在车用轮毂生产方面,由于技术难度相对较高,还没有一家企业可以实现批量生产。
[0005] 与其它结构材料相比,采用镁合金制备的汽车轮毂具有以下几个特点:
[0006] 1)、镁合金的密度是钢的23%,铝的67%,塑料的170%,是金属结构材料中最轻 的金属,镁合金的屈服强度与铝合金大体相当,只稍低于碳钢,是塑料的4~5倍,其弹性模 量更远远高于塑料,因此在相同的强度和刚度情况下,用镁合金轮毂可以大大减轻零件重 量。
[0007] 2)、镁合金与铝合金、钢、铁相比具有较低的弹性模量,在同样受力条件下,可消耗 更大的变形功,具有降噪、减振功能,可承受较大的冲击震动负荷。
[0008] 3)、镁合金具有良好的加工性能和尺寸稳定性。
[0009] 因此,加快镁合金轮毂的开发制造极具价值。
发明内容
[0010] 本发明的目的是提供一种镁合金轮毂复合成形方法,它具有方法较为简单、制备 成本较低,且性能较优的特点。
[0011] 本发明所采用的技术方案是:镁合金轮毂复合成形方法,依次包括以下步骤:
[0012] A)形成半固态原料:将镁合金原料放入熔化炉的坩埚中熔化,之后将溶化后的镁 合金原料输送入电磁搅拌炉中,搅拌至半固态原料;
[0013] B)形成轮毂毛坯:将半固态原料放入挤锻模具中经挤压和锻造形成轮毂粗毛坯 后,对该轮毂粗毛坯表面经过车削加工形成轮毂毛坯;
[0014] C)形成半成品:将轮毂毛坯放入旋压机,经双频预热后进行旋压成型为半成品;
[0015] D)形成成品:将半成品依次经过热处理、车床精密切削、表面处理后,形成成品。
[0016] 所述步骤A)中熔化炉的坩埚温度为:650~700°C。
[0017] 所述步骤A)中熔化炉的坩埚温度为:680°C。
[0018] 所述步骤A)中所用的熔化炉为定量熔化炉。
[0019] 所述步骤C)中旋压时双频预热温度至:350~380°C。
[0020] 所述步骤C)中旋压时双频预热温度至:360° C。
[0021] 所述步骤D)中的表面处理包括:微弧氧化处理。
[0022] 所述步骤D)中的表面处理包括:着色涂装处理。
[0023] 所述步骤D)中的表面处理包括:电镀铬处理。
[0024] 本发明和现有技术相比所具有的优点是:方法简单、制备成本较低,且性能较优。 本发明的镁合金轮毂复合成形方法所用设备以及设备的参数控制,均较为常见,易于掌握, 从而较为简单,且不会过多增加镁合金轮毂的制备成本。同时,该方法主要采用挤压、锻造 和旋压相结合的方式,能够提高所制成轮毂的重要部位的力学性能,比如:轮芯、轮辐和外 轮缘等部位的力学性能,从而使轮毂能够满足使用需要。而且,本发明的镁合金轮毂复合成 形方法对镁合金原料的组成并无特殊要求,从而具有较好的推广价值。
具体实施方式
[0025] 实施例1 :
[0026] 镁合金轮毂复合成形方法,依次包括以下步骤:
[0027] A)形成半固态原料:将镁合金原料放入熔化炉的坩埚中熔化,之后将溶化后的镁 合金原料输送入电磁搅拌炉中,直至搅拌至半固态原料。其中,所采用的镁合金原料为: AZ91D,其合金成分见表1-1 :
[0028] 表 1-1 :
[0029]
Figure CN103302454BD00041
[0030] 其铸态合金平均力学性能为:抗拉强度〇b彡280MPa,屈服强度σ 0.2彡 170MPa,延伸率δ彡8%。而且,该熔化炉采用定量熔化炉,其坩埚的加热温度为:650°C。
[0031] B)形成轮毂毛坯:将半固态原料放入挤锻模具中经挤压和锻造形成轮毂粗毛坯 后,对该轮毂粗毛坯表面经过车削加工形成轮毂毛坯。此时的轮毂毛坯的外径略大于成品 镁合金轮毂的外径。
[0032] C)形成半成品:将轮毂毛坯放入旋压机,经双频预热后进行旋压成型为半成品。其 中,旋压时双频预热温度为350° C。
[0033] D)形成成品:将半成品依次经过热处理、车床精密切削、表面处理后,形成成品。其 中,表面处理包括:微弧氧化处理。
[0034] 经上述步骤形成的镁合金轮毂。经常规实验,所制镁合金轮毂的性能参数见表 1-2 :
[0035] 表 1-2 :
[0036]
Figure CN103302454BD00051
[0037] 由表1-2可以看出,实施例1所制备的镁合金轮毂完全满足使用需求。
[0038] 实施例2 :
[0039] 镁合金轮毂复合成形方法,依次包括以下步骤:
[0040] A)形成半固态原料:将镁合金原料放入熔化炉的坩埚中熔化,之后将溶化后的镁 合金原料输送入电磁搅拌炉中,直至搅拌至半固态原料。其中,所采用的镁合金原料为: AZ31B,其合金成分和重量含量见表2-1 :
[0041] 表 2-1:
[0042]
Figure CN103302454BD00052
[0043] 其铸态合金平均力学性能为:抗拉强度〇b彡290MPa,屈服强度σ 0.2彡 170MPa,延伸率δ彡8%。而且,该熔化炉采用定量熔化炉,其坩埚的加热温度为:680°C。
[0044] B)形成轮毂毛坯:将半固态原料放入挤锻模具中经挤压和锻造形成轮毂粗毛坯 后,对该轮毂粗毛坯表面经过车削加工形成轮毂毛坯。此时的轮毂毛坯的外径略大于成品 镁合金轮毂的外径。
[0045] C)形成半成品:将轮毂毛坯放入旋压机,经双频预热后进行旋压成型为半成品。其 中,旋压时双频预热温度为360° C。
[0046] D)形成成品:将半成品依次经过热处理、车床精密切削、表面处理后,形成成品。其 中,表面处理包括:着色涂装处理。
[0047] 经上述步骤形成的镁合金轮毂。经常规实验,所制镁合金轮毂的性能参数见表 2-2 :
[0048] 表 2-2 :
[0049]
Figure CN103302454BD00061
[0050] 由表2-2可以看出,实施例2所制备的镁合金轮毂完全满足使用需求。
[0051] 实施例3:
[0052] 镁合金轮毂复合成形方法,依次包括以下步骤:
[0053] A)形成半固态原料:将镁合金原料放入熔化炉的坩埚中熔化,之后将溶化后的镁 合金原料输送入电磁搅拌炉中,直至搅拌至半固态原料。其中,所采用的镁合金原料为: AM50A,其合金成分和重量含量见表3-1 :
[0054] 表 3-1 :
[0055]
Figure CN103302454BD00062
[0056] 其铸态合金平均力学性能为:抗拉强度〇b彡310MPa,屈服强度σ〇·2彡 180MPa,延伸率δ彡8%。而且,该熔化炉采用定量熔化炉,其坩埚的加热温度为:700°C。
[0057] B)形成轮毂毛坯:将半固态原料放入挤锻模具中经挤压和锻造形成轮毂粗毛坯 后,对该轮毂粗毛坯表面经过车削加工形成轮毂毛坯。此时的轮毂毛坯的外径略大于成品 镁合金轮毂的外径。
[0058] C)形成半成品:将轮毂毛坯放入旋压机,经双频预热后进行旋压成型为半成品。其 中,旋压时双频预热温度为380° C。
[0059] D)形成成品:将半成品依次经过热处理、车床精密切削、表面处理后,形成成品。其 中,表面处理包括:电镀铬处理。
[0060] 经上述步骤形成的镁合金轮毂。经常规实验,所制镁合金轮毂的性能参数见表 3-2 :
[0061] 表 3-2:
[0062]
Figure CN103302454BD00071
[0063] 由表3-2可以看出,实施例3所制备的镁合金轮毂完全满足使用需求。
[0064] 实施例4 :
[0065] 与实施例1的区别在于:所采用的镁合金原料相同于实施例3所用的镁合金。 [0066] 经常规实验,所制镁合金轮毂的性能参数见表4 :
[0067] 表 4 :
[0068]
Figure CN103302454BD00072
[0069] 由表4可以看出,实施例4所制备的镁合金轮毂完全满足使用需求。
[0070] 实施例5 :
[0071] 与实施例2的区别在于:所采用的镁合金原料相同于实施例3所用的镁合金。
[0072] 经常规实验,所制镁合金轮毂的性能参数见表5 :
[0073] 表 5 :
[0074]
Figure CN103302454BD00081
[0075] 由表5可以看出,实施例5所制备的镁合金轮毂完全满足使用需求。
[0076] 实施例6 :
[0077] 与实施例1的区别在于:所采用的镁合金原料为我国占有极大优势的稀土习镁合 金,其成分含量为:Zn :0. 8~1 ;A1 :< 8 ;Mn :> 0. 2 ;SiLaPt彡1,;余量为Mg。其铸态合金 平均力学性能为:抗拉强度〇b彡340MPa,屈服强度σ〇. 2彡260MPa,延伸率δ彡8%。 而且,该熔化炉中坩埚的加热温度为:700° C。
[0078] 经常规实验,所制镁合金轮毂的性能参数见表6 :
[0079] 表 6 :
[0080]
Figure CN103302454BD00082
[0081] 由表6可以看出,实施例6所制备的镁合金轮毂完全满足使用需求,且具有较好的 性能。
[0082] 实施例7
[0083] 与实施例2的区别在于:所采用的镁合金原料为MgZnAlSiLaPl镁合金,其成分含 量为:Zn :0· 8~1 ;A1 :8 ;Μη :> 0· 2 ;SiLaPt彡1,;余量为Mg。其铸态合金平均力学性能为: 抗拉强度〇b彡340MPa,屈服强度σ〇·2彡260MPa,延伸率δ彡8%。
[0084] 经常规实验,所制镁合金轮毂的性能参数见表7 :
[0085] 表 7 :
[0086]
Figure CN103302454BD00091
[0087] 由表7可以看出,实施例7所制备的镁合金轮毂完全满足使用需求,且具有较好的 性能。
[0088] 实施例8
[0089] 与实施例3的区别在于:所采用的镁合金原料为稀土系镁合金,其成分含量为: Zn :0· 8~1 ;A1 :< 8 ;Mn :> 0· 2 ;SiLaPt彡1,;余量为Mg。其铸态合金平均力学性能为:抗 拉强度〇b彡340MPa,屈服强度〇〇. 2彡260MPa,延伸率δ彡8%。而且,该熔化炉中坩 埚的加热温度为:690°C。
[0090] 经常规实验,所制镁合金轮毂的性能参数见表8 :
[0091] 表 8 :
[0092]
Figure CN103302454BD00092
[0093] 由表8可以看出,实施例8所制备的镁合金轮毂完全满足使用需求,且具有较好的 性能。
[0094] 综上所述,本发明的镁合金轮毂复合成形方法所用设备以及设备的参数控制,均 较为常见,易于掌握,从而较为简单,且不会过多增加镁合金轮毂的制备成本。同时,该方法 主要采用挤压、锻造和旋压相结合的方式,能够提高所制成轮毂的重要部位的力学性能。而 且,本发明的镁合金轮毂复合成形方法对镁合金的组成并无特殊要求,从而具有较好的推 广价值。
[0095] 以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用 本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领 域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1. 镁合金轮毂复合成形方法,依次包括以下步骤: A) 形成半固态原料:将镁合金原料放入熔化炉的坩埚中熔化,之后将熔化后的镁合金 原料输送入电磁搅拌炉中,搅拌至半固态原料; B) 形成轮毂毛坯:将半固态原料放入挤锻模具中经挤压和锻造形成轮毂粗毛坯后,对 该轮毂粗毛坯表面经过车削加工形成轮毂毛坯; C) 形成半成品:将轮毂毛坯放入旋压机,经双频预热后进行旋压成型为半成品; D) 形成成品:将半成品依次经过热处理、车床精密切削、表面处理后,形成成品; 其中: 所述步骤A)中熔化炉的坩埚温度为:650~700°C ; 所述步骤C)中旋压时双频预热温度至:350~380°C。
2. 根据权利要求1所述的镁合金轮毂复合成形方法,其特征在于:所述步骤A)中熔化 炉的坩埚温度为:680°C。
3. 根据权利要求1所述的镁合金轮毂复合成形方法,其特征在于:所述步骤A)中所用 的熔化炉为定量熔化炉。
4. 根据权利要求1所述的镁合金轮毂复合成形方法,其特征在于:所述步骤C)中旋压 时双频预热温度至:360°C。
5. 根据权利要求1所述的镁合金轮毂复合成形方法,其特征在于:所述步骤D)中的表 面处理包括:微弧氧化处理。
6. 根据权利要求1所述的镁合金轮毂复合成形方法,其特征在于:所述步骤D)中的表 面处理包括:着色涂装处理。
7. 根据权利要求1所述的镁合金轮毂复合成形方法,其特征在于:所述步骤D)中的表 面处理包括:电镀铬处理。
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