CN103990946A - H型铝合金轮毂的制造方法 - Google Patents

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李书通
王新春
朱其柱
丁荣辉
濮近发
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Abstract

本发明公开了一种H型铝合金轮毂的制造方法，包括以下步骤：第一步，将原料铝合金热轧板制成圆环状坯料；第二步，将圆环状坯料放入旋压机中，沿坯料的厚度方向劈开，旋压成H形坯料；第三步，将H形坯料放入旋压机中，对轮辋部分进行强力旋压，形成空心旋转体轮毂毛坯；第四步，热处理；第五步，机加工及表面处理。本发明通过对铝合金轮毂所用的原料进行改进，不采用铸态的铝合金棒料为原料，以达到简化工艺的目的，实现在旋压成形前无需经过镦粗、锻造、冲孔预制成H形坯料的过程，大大简化了工艺，以达到降低能耗，提高生产效率的目的。

Description

H型铝合金轮毂的制造方法
技术领域
本发明涉及一种轮毂的制造方法，具体涉及一种H型铝合金轮毂的制造方法。
背景技术
目前，汽车工业正朝着轻量、高速、安全、节能、舒适与环境污染轻的方向发展，因此铝合金零部件在汽车中的用量日益增多。轮毂作为汽车行驶系统中的重要部件之一，也是一种要求较高的保安件，它不仅承载汽车的重量，同时也体现着汽车的外观造型。在过去的十年中，全球铝合金汽车轮毂产量的年平均增长率达7.6%。由此可见，随着汽车轻量化的需求日益扩大，铝合金轮毂在现代汽车制造中正逐步取代传统的钢制轮毂而被广泛地推广应用。
但是，现有的铝合金卡车轮毂通常以铸棒为原材料，经镦粗、锻造、冲孔预制成H形坯料，具有工艺复杂，能耗高等缺点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种H型铝合金轮毂的制造方法，它可以解决现有技术工艺复杂，生产效率低和能耗高的问题，大大简化工艺，实现提高生产效率和降低能耗的效果。
为解决上述技术问题，本发明H型铝合金轮毂的制造方法的技术解决方案为，包括以下步骤：
第一步，备料；
将原料铝合金热轧板制成圆环状坯料；
所述铝合金热轧板采用铝合金铸锭经过热轧处理制成；热轧处理的方法为：开轧温度为440℃～500℃，终轧温度为300℃～350℃。
所述铝合金为5系铝合金、6系铝合金或7系铝合金。所述5系铝合金为5182、5083、5A05、5A06铝合金；所述6系铝合金为6061、6082、6013铝合金；所述7系铝合金为7A04、7B04、7075、7050、7055、7033铝合金。
所述铝合金热轧板的厚度为30mm～80mm。
第二步，劈开旋压；
将圆环状坯料放入旋压机中，沿坯料的厚度方向劈开，旋压成H形坯料；
所述劈开旋压的温度不高于400℃。
第三步，强力旋压；
将H形坯料放入旋压机中，对轮辋部分进行强力旋压，形成空心旋转体轮毂毛坯；所述强力旋压的温度不高于400℃。
第四步，热处理；
对空心旋转体轮毂毛坯进行稳定化处理或固溶时效热处理；
当原料为5系铝合金时采用稳定化处理；当原料为6系铝合金或7系铝合金采用固溶时效热处理。所述稳定化处理的方法为：将空心旋转体轮毂毛坯在100℃～250℃的连续退火炉中保温0.5～6h；所述固溶时效热处理的方法为：将空心旋转体轮毂毛坯在固溶炉中加热至440℃～580℃，保温1h～4h后进行淬火处理；然后放入时效炉加热到120℃～220℃，保温2～8h。
第五步，机加工及表面处理；
将热处理好的毛坯进行机加工及表面处理，得到铝合金轮毂成品。
本发明可以达到的技术效果是：
本发明采用铝合金热轧厚板为原材料,选用的铝合金热轧厚板是由铸锭经热轧而成。铸锭经热轧后，晶粒被细化延伸，使晶向趋于一致，缩孔和疏松被压实。由于热轧是在再结晶温度以上的加工，在金属发生塑性变形的同时，会发生恢复、再结晶等退火作用。通过热轧能将铸造状态的粗大晶粒破碎，显微裂纹愈合，减少或消除铸造缺陷，将铸态组织转变为致密的纤维状变形组织，从而达到了改善合金组织结构的效果。更重要的是，通过改进采用热轧铝合金厚板为原料，加工过程中无需镦粗、锻造、冲孔预制成H形坯料步骤，得到的产品性能至少能够达到原有产品的相当性能，简化工艺的同时，仍然能够保证产品的性能甚至更高。
与现有采用铸棒制备铝轮毂技术相比，本发明通过对铝合金轮毂所用的原料进行改进，不采用铸态的铝合金棒料为原料，以达到简化工艺的目的，实现在旋压成形前无需经过镦粗、锻造、冲孔预制成H形坯料的过程，大大简化了工艺，以达到降低能耗，提高生产效率的目的。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1a、图1b是本发明H型铝合金轮毂的制造方法所制备的圆环状坯料的示意图；其中图1b是图1a的剖面图；
图2a、图2b是本发明所制备的H形坯料的示意图；其中图2b是图2a的剖面图；
图3a、图3b是本发明所制备的空心旋转体轮毂毛坯的示意图；其中图3b是图3a的剖面图；
图4为采用旋压机对圆环状坯料进行劈开旋压之前的示意图；
图5、图6为采用旋压机将圆片状坯料进行劈开旋压的过程示意图；
图7为采用旋压机对H形坯料进行强力旋压之前的示意图；
图8为采用旋压机将H形坯料强力旋压成空心旋转体轮毂毛坯的示意图。
具体实施方式
本发明H型铝合金轮毂的制造方法，包括以下步骤：
第一步，备料；
根据轮毂的大小计算所需坯料的体积，将原料铝合金热轧板冲裁成如图1a、图1b所示的圆环状坯料；
铝合金热轧板采用铝合金铸锭经过热轧处理制成；热轧处理的方法为：开轧温度为440℃～500℃，终轧温度为300℃～350℃。
本发明通过在再结晶温度以上进行热轧处理，能够改善合金的组织结构，提高合金的性能。
铝合金可以为5系铝合金、6系铝合金或7系铝合金；
5系铝合金可以为5182、5083、5A05、5A06铝合金；
6系铝合金可以为6061、6082、6013等铝合金；
7系铝合金可以为7A04、7B04、7075、7050、7055、7033等铝合金；
6系铝合金和7系铝合金为可热处理强化铝合金，经热处理后其强度可大幅提高，能够用于制备高强轻质铝合金轮毂。
铝合金热轧板的厚度，根据轮毂厚度的要求，为30mm～80mm；
第二步，劈开旋压；
将圆环状坯料放入旋压机中，如图4所示，沿坯料的厚度方向劈开，如图5至图6所示，旋压成如图2a、图2b所示的H形坯料；
旋压可以为热旋、温旋或冷旋；作为优选，旋压采用热旋，温度不高于400℃；
第三步，强力旋压；
将H形坯料放入强力旋压机中，如图7所示，对轮辋部分进行强力旋压，如图8所示，形成如图3a、图3b所示的空心旋转体轮毂毛坯；
旋压可以为热旋、温旋或冷旋；作为优选，旋压的温度不高于400℃；
第四步，热处理；
对空心旋转体轮毂毛坯进行稳定化处理或固溶时效热处理；
5系铝合金采用稳定化处理；6系铝合金和7系铝合金采用固溶时效热处理；
稳定化处理的方法为：将空心旋转体轮毂毛坯在100℃～250℃的连续退火炉中保温0.5～6h；
固溶时效热处理的方法为：将空心旋转体轮毂毛坯在固溶炉中加热至440℃～580℃，保温1h～4h后进行淬火处理；然后放入时效炉加热到120℃～220℃，保温2～8h；
第五步，机加工及表面处理；
将热处理好的毛坯进行机加工及表面处理，得到铝合金轮毂成品；
机加工及表面处理包括去边、打磨、抛光和涂装等处理。
实施例1
以一个22.5英寸的汽车铝合金轮毂为例：
根据轮毂的大小计算所需坯料的体积，将厚度为40mm的6061铝合金热轧厚板冲裁成尺寸为外径950mm、内径270mm的圆环状坯料；将圆环状坯料预热到350℃；在旋压机上沿厚度方向劈开旋压成H形坯料；然后再将H形坯料保温至380℃，在旋压机上强力旋压成空心旋转体轮毂毛坯；再将空心旋转体轮毂毛坯在固溶炉中加热至520℃，保温2.5h后进行淬火处理，淬火后将轮毂毛坯放入时效炉中加热至175℃，保温8h；热处理后对轮毂进行机加工及后续表面处理，得到汽车铝合金轮毂成品。
实施例2
以一个22.5英寸的汽车铝合金轮毂为例：
将厚度为40mm的5A06铝合金热轧板冲裁成尺寸为外径950mm、内径270mm的圆环状坯料；将圆环状坯料预热到350℃；在旋压机上沿厚度方向劈开旋压成H形坯料；然后再将H形坯料保温至380℃，在旋压机上强力旋压成空心旋转体轮毂毛坯；再将空心旋转体轮毂毛坯在200℃的连续退火炉中保温2h，进行稳定化处理；最后对轮毂毛坯进行机加工及后续表面处理，得到汽车铝合金轮毂成品。
比较例 1
以一个22.5英寸的汽车铝合金轮毂为例：
    根据轮毂的大小计算所需坯料的体积，将Φ250mm的铸态的6061铝合金棒料切割成圆柱状坯料；清洗坯料，除去油污，用35分钟时间将坯料加热到460℃，保温70分钟，在锻压机下锻打镦粗到Φ350mm，得到圆饼状坯料；将上述得到的圆饼状坯料再次放入到加热炉中加热至480℃进行预热处理35分钟；在锻压成形前，用20分钟时间将模具预热至420℃；然后，将上模与下模分离，在模具的工作面上喷洒润滑剂，将经过高温预热的圆饼状坯料坯件放入模具中，用锻压机进行挤压，制成H形锻压毛坯；将H形锻压毛坯进行冲孔；将冲孔后的锻压毛坯料加热至350℃，在旋压机上将锻造毛坯旋压成空心旋转体轮毂坯料；再将空心旋转体轮毂坯料在固溶炉中加热至520℃，保温2.5h后进行淬火处理，淬火后将轮毂坯料放入时效炉中加热至175℃，保温8h；热处理后对轮毂坯料进行机加工及后续表面处理，得到汽车铝合金轮毂成品。
本发明所得到的轮毂主要应用于汽车领域，当然本发明的轮毂并不仅限于汽车领域的轮毂，作为相关领域的轮毂均可。
本发明中所描述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种H型铝合金轮毂的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，备料；
将原料铝合金热轧板制成圆环状坯料；
第二步，劈开旋压；
将圆环状坯料放入旋压机中，沿坯料的厚度方向劈开，旋压成H形坯料；
第三步，强力旋压；
将H形坯料放入旋压机中，对轮辋部分进行强力旋压，形成空心旋转体轮毂毛坯；
第四步，热处理；
对空心旋转体轮毂毛坯进行稳定化处理或固溶时效热处理；
第五步，机加工及表面处理；
将热处理好的毛坯进行机加工及表面处理，得到铝合金轮毂成品。
2.根据权利要求1所述的H型铝合金轮毂的制造方法，其特征在于，所述第一步中的铝合金热轧板采用铝合金铸锭经过热轧处理制成；热轧处理的方法为：开轧温度为440℃～500℃，终轧温度为300℃～350℃。
3.根据权利要求1所述的H型铝合金轮毂的制造方法，其特征在于，所述第一步中的铝合金为5系铝合金、6系铝合金或7系铝合金。
4.根据权利要求3所述的H型铝合金轮毂的制造方法，其特征在于，所述5系铝合金为5182、5083、5A05、5A06铝合金；所述6系铝合金为6061、6082、6013铝合金；所述7系铝合金为7A04、7B04、7075、7050、7055、7033铝合金。
5.根据权利要求1所述的H型铝合金轮毂的制造方法，其特征在于，所述第一步中的铝合金热轧板的厚度为30mm～80mm。
6.根据权利要求6所述的H型铝合金轮毂的制造方法，其特征在于，所述第二步中的旋压的温度不高于400℃。
7.根据权利要求1所述的H型铝合金轮毂的制造方法，其特征在于，所述第三步中的强力旋压的温度不高于400℃。
8.根据权利要求1所述的H型铝合金轮毂的制造方法，其特征在于，所述第四步中的热处理方法为，当原料为5系铝合金时采用稳定化处理；当原料为6系铝合金或7系铝合金采用固溶时效热处理。
9.根据权利要求9所述的H型铝合金轮毂的制造方法，其特征在于，所述稳定化处理的方法为：将空心旋转体轮毂毛坯在100℃～250℃的连续退火炉中保温0.5～6小时；所述固溶时效热处理的方法为：将空心旋转体轮毂毛坯在固溶炉中加热至440℃～580℃，保温1h～4h后进行淬火处理；然后放入时效炉加热到120℃～220℃，保温2～8h。
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