CN104015007A - 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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林枭雄
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    • B60B27/00Hubs

Abstract

本发明公开了一种铝合金轮毂的制造方法,包括以下步骤:第一步,将铝合金热轧板制成圆片状坯料;第二步,采用旋压机或冲压机,将圆片状坯料拉深成盘状坯料;第三步,采用锻压机,对盘状坯料的轮辐中心部分进行挤压;第四步,对挤压后的坯料进行冲孔、切边;第五步,将经过冲孔、切边的坯料放入旋压机中强力旋压成空心旋转体轮毂毛坯;第六步,对旋压成形之后的空心旋转体轮毂毛坯进行稳定化处理或固溶时效热处理;第七步,机加工及表面处理。本发明通过对铝合金轮毂所用的原料及制备工艺进行改进,不采用铸态的Al-Mg-Si铝合金棒料为原料,以达到简化工艺的目的,使在旋压成形前无需镦粗、锻造预制成盘形坯料等过程。

Description

铝合金轮毂的制造方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种轮毂的制造方法,具体涉及一种铝合金轮毂的制造方法。
背景技术
[0002]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。
[0003] 但是,现有的锻造铝合金轮毂通常以Al-Mg-Si合金铸棒为原材料,经镦粗、初锻、精锻、冲孔等工序,具有工艺复杂,生产周期长,材料利用率低,能耗高等缺点。
发明内容
[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种铝合金轮毂的制造方法,它可以解决现有技术工艺复杂,材料利用率低、生产效率低和能耗高的问题,达到降低能耗,提高生产效率的目的。
[0005] 为解决上述技术问题,本发明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;
将铝合金热轧板制成圆片状坯料;
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°C〜500°C,终轧温度为300°C〜350°C。
[0006] 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系铝合金为高镁铝合金5182、5083、5A05、5A06 ;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。
[0007] 所述招合金热轧板的厚度为30mm〜80mm。
[0008] 第二步,拉深;
采用旋压机或冲压机,将圆片状坯料拉深成盘状坯料;
第三步,挤压;
采用锻压机,对盘状坯料的轮辐中心部分进行挤压,使中心部分的材料流动到轮辐、轮缘及轮辋部位;
挤压的次数为I〜2次。
[0009] 挤压可以为热挤压、温挤压或冷挤压。
[0010] 第四步,冲孔、切边;
对挤压后的坯料进行冲孔、切边; 第五步,旋压;
将经过冲孔、切边的坯料放入旋压机中强力旋压成空心旋转体轮毂毛坯;
旋压可以为热旋、温旋或冷旋。
[0011] 第六步,热处理;
对旋压成形之后的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。
[0012] 所述稳定化处理的方法为:将空心旋转体轮毂毛坯在100°C〜250°C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°C〜580°C,保温I〜4小时后进行淬火处理;然后放入时效炉加热到120°C〜220°C,保温2〜8小时。
[0013] 第七步,机加工及表面处理;
对热处理之后的铝合金轮毂毛坯进行机加工及表面处理,得到铝合金轮毂成品。
[0014] 本发明可以达到的技术效果是:
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Al-Mg-Si铝合金棒料为原料,以达到简化工艺的目的,使在旋压成形前无需镦粗、锻造预制成盘形坯料等过程,以实现提高生产效率和降低能耗的效果;通过对盘状坯料的轮辐中心部分进行挤压,大大提闻材料的利用率。
[0015] 本发明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、锻造预制成盘形坯料步骤,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。
[0016] 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及制备工艺进行改进,坯料预热温度低,且无需经过镦粗、锻造预制成盘形坯料的过程,大大简化了工艺步骤,以达到降低能耗,提高生产效率的目的。
[0017] 本发明通过对轮辐中心部分进行挤压,使材料流动到轮辐、轮缘及轮辋等部位,能够减少后续冲裁量,大大提闻材料的利用率。
附图说明
[0018] 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la、图1b是本发明铝合金轮毂的制造方法所制备的圆片状坯料的示意图;其中图1a是图1b的剖面图;
图2a、图2b是本发明所制备的盘状坯料的示意图;其中图2a是图2b的剖面图;
图3a、图3b是本发明所制备的挤压轮毂毛坯的示意图;其中图3a是图3b的剖面图; 图4a、图4b是本发明所制备的轮毂毛坯的示意图;其中图4a是图4b的剖面图;
图5a、图5b是本发明所制备的空心旋转体轮毂毛坯的示意图;其中图5a是图5b的剖面图;
图6a为采用旋压机对圆片状坯料进行旋压拉深之前的示意图;
图6b为采用旋压机将圆片状坯料旋压拉深成盘状坯料的示意图;
图7a为采用冲压机对圆片状坯料进行冲压拉深之前的示意图;
图7b为采用冲压机将圆片状坯料冲压拉深成盘状坯料的示意图;
图8a为采用锻压机对盘状坯料进行挤压之前的示意图;
图8b为采用锻压机将盘状坯料挤压成挤压轮毂毛坯的示意图;
图9a为对挤压轮毂毛坯进行冲孔、切边之前的示意图;
图%为将挤压轮毂毛坯进行冲孔、切边的示意图;
图1Oa为采用旋压机对坯料进行强力旋压之前的示意图;
图1Ob为采用旋压机将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
[0019] 本发明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,将铝合金热轧板制成如图la、图1b所示的圆片状还料;
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°C〜500°C,终轧温度为 300°C〜350°C。
[0020] 招合金可以为5系招合金、6系招合金或7系招合金;
5系铝合金优选5182、5083、5A05、5A06等高镁铝合金;
6系铝合金优选6061、6082、6013等铝合金;
7 系铝合金优选 7A04、7B04、7075、7050、7055、7033 等铝合金;
铝合金热轧板的厚度,根据轮毂尺寸的要求,优选为30mm〜80mm。
[0021] 第二步,拉深;
如图6a、图6b、图7a、图7b,采用旋压机或冲压机,将圆片状坯料拉深成如图2a、图2b所示的盘状坯料;
第三步,挤压;
如图8a、图8b,采用锻压机,对盘状坯料的轮辐中心部分进行挤压,使中心部分的材料流动到轮辐、轮缘及轮辋部位,得到如图3a、图3b所示的挤压轮毂毛坯;挤压的次数为I〜2次;
挤压可以为热挤压、温挤压或冷挤压;
本发明通过挤压使中心部分的铝合金流动到轮辋部分,能够节省原材料。
[0022] 第四步,冲孔、切边;
如图9a、图9b,对挤压后的还料进彳丁冲孔、切边,得到如图4a、图4b所不的还料;
第五步,旋压;
如图10a、图10b,将经过冲孔、切边的坯料放入强力旋压机中强力旋压成如图5a、图5b所示的空心旋转体轮毂毛还;
旋压可以为热旋、温旋或冷旋。[0023] 第六步,热处理;
对旋压成形之后的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°C〜250°C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°C〜580°C,保温Ih〜4h后进行淬火处理;然后放入时效炉加热到120°C〜220°C,保温2〜8h ;第七步,机加工及表面处理;
对热处理之后的铝合金轮毂毛坯进行机加工及表面处理,得到铝合金轮毂成品;
机加工及表面处理方法为:去边、打磨、抛光和涂装。
[0024] 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30mm的6061铝合金热轧厚板冲裁成尺寸为Φ800πιπι的圆片状坯料;将圆片状坯料在旋压机上拉深旋压成盘状坯料;然后将盘状坯料保温至380°C,在锻压机上对盘状坯料的轮辐中心部分进行热挤压,使中心部分的材料流动到轮辐、轮缘及轮辋等部位;之后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°C,保温2.5h后进行淬火处理,淬火后将铝轮毂放入时效炉中加热至166°C,保温6h ;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。
[0025] 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30mm的5A06铝合金热轧厚板冲裁成尺寸为Φ800πιπι的圆片状坯料;将圆片状坯料在旋压机上拉深旋压成盘状坯料;然后将盘状坯料保温至380°C,在锻压机上对盘状坯料的轮辐中心部分进行热挤压,使中心部分的材料流动到轮辐、轮缘及轮辋等部位;之后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°C的连续退火炉中保温2h,进行稳定化处理;最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。
[0026] 本发明所制得的铝合金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。
[0027] 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 (10)

1.一种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; 将铝合金热轧板制成圆片状坯料; 第二步,拉深; 采用旋压机或冲压机,将圆片状坯料拉深成盘状坯料; 第三步,挤压; 采用锻压机,对盘状坯料的轮辐中心部分进行挤压,使中心部分的材料流动到轮辐、轮缘及轮辋部位; 第四步,冲孔、切边; 对挤压后的坯料进行冲孔、切边; 第五步,旋压; 将经过冲孔、切边的坯料放入旋压机中强力旋压成空心旋转体轮毂毛坯; 第六步,热处理; 对旋压成形之后的空心旋转体轮毂毛坯进行稳定化处理或固溶时效热处理; 第七步,机加工及表面处理; 对热处理之后的铝合金轮毂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°C~500°C,终轧温度为300°C~350°C。
3.根据权利要求1所述的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系招合金、6系招合金或7系招合金。
4.根据权利要求3所述的铝合金轮毂的制造方法,其特征在于,所述5系铝合金为高镁铝合金5182、5083、5A05、5A06 ;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1所述的铝合金轮毂的制造方法,其特征在于,所述第三步中的挤压的次数为I~2次。
7.根据权利要求1所述的铝合金轮毂的制造方法,其特征在于,所述第三步中的挤压为热挤压、温挤压或冷挤压。
8.根据权利要求1所述的铝合金轮毂的制造方法,其特征在于,所述第五步中的旋压为热旋、温旋或冷旋。
9.根据权利要求1所述的铝合金轮毂的制造方法,其特征在于,所述第六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。
10.根据权利要求1所述的铝合金轮毂的制造方法,其特征在于,所述第六步中的稳定化处理的方法为:将空心旋转体轮毂毛坯在100°c~250°C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°C~580°C,保温I~4小时后进行淬火处理;然后放入时效炉加热到120°C~220°C,保温2~8小时 。
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