CN104191181A - 一种镁合金车轮锻压旋压复合成形方法 - Google Patents

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任平
田尧
王智勇
王彤
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Abstract

本发明涉及镁合金车轮的铸造方法，具体为一种镁合金车轮锻压旋压复合成形方法，本方法具体包括以下步骤：下料—加热—锻压—扩口—预机加—预热—旋压—热处理—精车—表面处理。本发明的有益效果是：1）用料省：棒料比原来可以节约10%以上，节约了镁合金车轮生产中原料成本；2）生产效率高：一是由于减少了成型步骤，可以有效提高生产效率；二是由于减少了加工余量，在后期进行成型精机加工时，加工量减小，进一步提高生产效率；3）废料量少：车轮毛坯机加工车轮的过程中，由于减小了加工余量，可以减少机加工下来的镁屑量；4）车轮强度高：在旋压过程中，旋轮可以更为均匀的对车轮中间品轮辋部分各个部位均匀施加作用，提高了车轮强度。

Description

一种镁合金车轮锻压旋压复合成形方法
技术领域
本发明涉及镁合金车轮的铸造方法，具体为一种镁合金车轮锻压旋压复合成形方法。
背景技术
镁合金是目前得到工业化应用密度最小的结构材料，其密度仅相当于铝合金的2/3，钢铁的1/4，且镁合金具有高阻尼、高比强度和易机加工成型等优点。车轮作为汽车上的运动部件，其减重对汽车减重、降低油耗等有着非常重要的意义，据有关文献报道，汽车簧下质量减少1kg的节能、制动等效果相当于簧上车身减少10kg左右的节能、制动等效果，当镁合金应用到车轮制造，可以有效减轻车轮质量，提高汽车提速及制动性能，减少油耗及尾气排放，提高汽车乘用舒适性。但是，相对于铝合金、钢铁等材料来说，镁合金塑性较差，变形加工较为困难。
在目前的试验室、公开的专利及工业化生产过程中，镁合金车轮采用的成型方式有：砂型铸造、低压铸造、锻压成型、铸造旋压复合成形、铸造挤压复合成形，由于镁合金力学性能较低，存在疏松、夹杂等铸造缺陷；锻压成型时，镁合金塑性较差，成型困难，所以锻压速度较慢，且成型工序复杂，生产效率低，成本较高。
发明内容
本发明为了解决现有的成型方法在铸造镁合金车轮时成型困难、锻压速度慢、成型工序复杂，生产效率低和成本较高的问题，提供了一种镁合金车轮锻压旋压复合成形方法。
本发明是采用如下的技术方案实现的：一种镁合金车轮锻压旋压复合成形方法，包括以下步骤：
将镁合金棒料在加热炉中加热到250℃~450℃进行预热，并保温至少3h；
将车轮锻压模具在模具加热炉中加热到250℃—450℃进行预热，并保温6h—8h；
取出预热好的车轮锻压模具，安装到锻压机上；
打开车轮锻压模具，用油基石墨润滑剂对车轮锻压模具工作内腔进行喷涂润滑；
将预热好的镁合金棒料放入打开的车轮锻压模具，进行锻压，压制速度为2 mm/s —13mm/s，脱模得到车轮中间品；
将车轮中间品放入扩口模具中进行扩口；
扩口后的车轮中间品冷却后进行预机加，加工出旋压入刀槽及中心孔；
上述的车轮中间品预热到200℃—450℃并保温1h—3h，保障车轮中间品充分热透且温度均匀，然后在数控旋压设备上进行旋压，数控旋压设备的模芯温度为150℃—400℃，主轴转速250 r/min —500r/min，进给率100 mm/min—300mm/min，旋压得到车轮毛坯；
车轮毛坯进行预热处理，然后进行精机加工及表面处理工艺得到镁合金车轮。
本发明将现有锻压生产车轮时的“两次锻压+扩口+翻边”的成形步骤，简化为“一次锻压+扩口”的成形步骤，有效地提高了生产效率，同时减少了加工余量，在后期进行成型精机加工时，加工量减小，进一步提高了生产效率；将旋压成型方式开拓性的应用到镁合金车轮成型，旋轮可以更为均匀的对车轮中间品轮辋部分各个部位均匀施加作用，促进旋压部分材料再结晶，细化晶粒，减少原棒料铸造缺陷，从而提高车轮强度，并使车轮各部位强度更为均匀；且将常规室温旋压改变为加热旋压，并对旋压的温度进行了优选，弥补了镁合金室温时变形能力差、容易导致开裂的缺点。
本发明的有益效果是：
1）用料省：采用复合成形方法后，减小了车轮毛坯的加工余量，所需棒料相比于锻压成型可以节约10%以上，节约了镁合金车轮生产中原料成本；
2）生产效率高：一是由于在车轮毛坯成型过程中减少了成型步骤，可以有效提高生产效率；二是由于减少了加工余量，在后期进行成型精机加工时，加工量减小，进一步提高生产效率；
3）废料量少：车轮毛坯机加工车轮的过程中，由于减小了加工余量，可以减少机加工下来的镁屑量；
4）车轮强度高：在旋压过程中，旋轮可以更为均匀的对车轮中间品轮辋部分各个部位均匀施加作用，促进旋压（轮辋）部分材料再结晶，细化晶粒，减少原棒料铸造缺陷，从而提高车轮强度，并使车轮各部位强度更为均匀。
附图说明
图1为本发明的复合成形流程图。
具体实施方式
实施例一：
一种镁合金车轮锻压旋压复合成形方法，包括以下步骤：
将镁合金棒料在加热炉中加热到250℃进行预热，并保温3h；
将车轮锻压模具在模具加热炉中加热到250℃进行预热，并保温6h；
取出预热好的车轮锻压模具，安装到锻压机上；
打开车轮锻压模具，用油基石墨润滑剂对车轮锻压模具工作内腔进行喷涂润滑；
将车轮中间品放入扩口模具中进行扩口；
扩口后的车轮中间品冷却后进行预机加，加工出旋压入刀槽及中心孔；
上述的车轮中间品预热到200℃并保温1h，然后在数控旋压设备上进行旋压，数控旋压设备的模芯温度为150℃，主轴转速250 r/min，进给率100 mm/min，旋压得到车轮毛坯；
车轮毛坯进行预热处理，然后进行精机加工及表面处理得到镁合金车轮。
实施例二：
一种镁合金车轮锻压旋压复合成形方法，包括以下步骤：
将镁合金棒料在加热炉中加热到300℃进行预热，并保温3.5h；
将车轮锻压模具在模具加热炉中加热到300℃进行预热，并保温6.5h；
取出预热好的车轮锻压模具，安装到锻压机上；
打开车轮锻压模具，用油基石墨润滑剂对车轮锻压模具工作内腔进行喷涂润滑；
将预热好的镁合金棒料放入打开的车轮锻压模具，进行锻压，压制速度为5 mm/s，脱模得到车轮中间品；
将车轮中间品放入扩口模具中进行扩口；
扩口后的车轮中间品冷却后进行预机加，加工出旋压入刀槽及中心孔；
上述的车轮中间品预热到300℃并保温1.5h，然后在数控旋压设备上进行旋压，数控旋压设备的模芯温度为250℃，主轴转速300 r/min，进给率150 mm/min，旋压得到车轮毛坯；
车轮毛坯进行预热处理，然后进行精机加工及表面处理得到镁合金车轮。
实施例三：
一种镁合金车轮锻压旋压复合成形方法，包括以下步骤：
将镁合金棒料在加热炉中加热到350℃进行预热，并保温4h；
将车轮锻压模具在模具加热炉中加热到350℃进行预热，并保温7h；
取出预热好的车轮锻压模具，安装到锻压机上；
打开车轮锻压模具，用油基石墨润滑剂对车轮锻压模具工作内腔进行喷涂润滑；
将预热好的镁合金棒料放入打开的车轮锻压模具，进行锻压，压制速度为8mm/s，脱模得到车轮中间品；
将车轮中间品放入扩口模具中进行扩口；
扩口后的车轮中间品冷却后进行预机加，加工出旋压入刀槽及中心孔；
上述的车轮中间品预热到350℃并保温2h，然后在数控旋压设备上进行旋压，数控旋压设备的模芯温度为300℃，主轴转速350 r/min，进给率200 mm/min，旋压得到车轮毛坯；
车轮毛坯进行预热处理，然后进行精机加工及表面处理得到镁合金车轮。
实施例四：
一种镁合金车轮锻压旋压复合成形方法，包括以下步骤：
将镁合金棒料在加热炉中加热到400℃进行预热，并保温4.5h；
将车轮锻压模具在模具加热炉中加热到400℃进行预热，并保温7.5h；
取出预热好的车轮锻压模具，安装到锻压机上；
打开车轮锻压模具，用油基石墨润滑剂对车轮锻压模具工作内腔进行喷涂润滑；
将预热好的镁合金棒料放入打开的车轮锻压模具，进行锻压，压制速度为10 mm/s，脱模得到车轮中间品；
将车轮中间品放入扩口模具中进行扩口；
扩口后的车轮中间品冷却后进行预机加，加工出旋压入刀槽及中心孔；
上述的车轮中间品预热到400℃并保温2.5h，然后在数控旋压设备上进行旋压，数控旋压设备的模芯温度为350℃，主轴转速400 r/min，进给率250 mm/min，旋压得到车轮毛坯；
车轮毛坯进行预热处理，然后进行精机加工及表面处理得到镁合金车轮。
实施例五：
一种镁合金车轮锻压旋压复合成形方法，包括以下步骤：
将镁合金棒料在加热炉中加热到450℃进行预热，并保温5h；
将车轮锻压模具在模具加热炉中加热到450℃进行预热，并保温8h；
取出预热好的车轮锻压模具，安装到锻压机上；
打开车轮锻压模具，用油基石墨润滑剂对车轮锻压模具工作内腔进行喷涂润滑；
将预热好的镁合金棒料放入打开的车轮锻压模具，进行锻压，压制速度为13 mm/s，脱模得到车轮中间品；
将车轮中间品放入扩口模具中进行扩口；
扩口后的车轮中间品冷却后进行预机加，加工出旋压入刀槽及中心孔；
上述的车轮中间品预热到450℃并保温3h，然后在数控旋压设备上进行旋压，数控旋压设备的模芯温度为400℃，主轴转速500 r/min，进给率300 mm/min，旋压得到车轮毛坯；
车轮毛坯进行预热处理，然后进行精机加工及表面处理得到镁合金车轮。

Claims (1)

1.一种镁合金车轮锻压旋压复合成形方法，其特征在于包括以下步骤：
将镁合金棒料在加热炉中加热到250℃~450℃进行预热，并保温至少3h；
将车轮锻压模具在模具加热炉中加热到250℃—450℃进行预热，并保温6h—8h；
取出预热好的车轮锻压模具，安装到锻压机上；
打开车轮锻压模具，用油基石墨润滑剂对车轮锻压模具工作内腔进行喷涂润滑；
将预热好的镁合金棒料放入打开的车轮锻压模具，进行锻压，压制速度为2 mm/s —13mm/s，脱模得到车轮中间品；
将车轮中间品放入扩口模具中进行扩口；
扩口后的车轮中间品冷却后进行预机加，加工出旋压入刀槽及中心孔；
上述的车轮中间品预热到200℃—450℃并保温1h—3h，然后在数控旋压设备上进行旋压，数控旋压设备的模芯温度为150℃—400℃，主轴转速250 r/min —500r/min，进给率100 mm/min—300mm/min，旋压得到车轮毛坯；
车轮毛坯进行预热处理，然后进行精机加工及表面处理得到镁合金车轮。
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