CN104759839A - 一种载货汽车和大客车镁轮毂的锻旋成形方法 - Google Patents

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王睿
张军
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Abstract

本发明涉及一种载货汽车和大客车镁轮毂的锻旋成形方法。该方法是利用在一定的温度和压力，采用锻旋成形方法，使得镁合金按预先设置的模具形状成形。其工艺流程为：毛坯备料---坯料预热---挤压（预加工）--坯料预热---旋锻成形---旋压成形---热处理---机加工---喷漆---成形。该工艺生产的镁合金汽车轮毂，生产的成品率高、力学性能稳定，可以减少后续加工，节省机械加工量和能源消耗。这种工艺能够生产大尺寸的轮毂，并且减轻了轮毂的重量。

Description

一种载货汽车和大客车镁轮毂的锻旋成形方法
技术领域
本发明属于汽车制造领域，特别涉及一种载货汽车和大客车镁轮毂的锻旋成形方法。
背景技术
镁合金具有比重轻、比强度及比刚度高、阻尼性及切削加工性好、导热性好、电磁屏蔽能力强以及减振性能好和易于回收优点，满足航空、航天、现代汽车工业对减重、节能的要求，被誉为“21世纪的绿色工程材料”。
随着全球汽车工业突飞猛进的发展，汽车的轻量化也越来越重要。为了减轻汽车自身重量，提高节油效率，降低排气污染，确保汽车安全，使其使用性能更加优良。作为汽车重要安全部件的轮毂，其冲击性能、弯曲疲劳性能及径向疲劳性能等主要机械性能要求高，对晶粒度、气密性及表面质量有一定要求。国内外汽车轮毂主要分为铸造式和锻造式两种。相比于铸造式轮毂，锻造式轮毂性能更好，锻造轮毂在生产过程中由于镁块经过不断冲压，因此在成型之后，其分子结构会变的非常紧密，所以可以承受较高的压力，因而在相同尺寸相同强度下，锻造轮毂也比铸造轮毂质量更轻。锻造式轮毂结构紧密，能承受高应力，在造型设计上，它可以设计出一些比较活泼的细条辐，设计的自由度更高。
目前已经发明了多种生产轮毂的工艺，但是仍然需要不断的改进，不断提高轮毂的性能及尺寸，满足更多市场和私人的需要。例如，金刚(201110243977.2)发明了一种铝合金汽车轮毂锻旋成形方法。通过对原材料预热锻压、扩口和旋压生产铝合金轮毂，但是这种工艺生产镁合金轮毂容易产生裂纹，在扩口过程中材料容易开裂。中北大学张治民等(200610012829.9)提供了一种汽车轮毂省力成形方法及装置。本发明是通过将铸造坯料经预成形为空心坯料，然后通过挤压对于前缘和后缘分别加工。虽然此工艺与工序相对而言简化了很多，但是预成形空心坯料对于材料要求高，镁合金容量开裂；另外，此工艺后续加工要求高，生产大尺寸轮毂容易变形和产生裂纹。黄房富(201210324225.3)提供了一种镁合金的加工工艺，及利用这种镁合金生产轮毂的工艺，利用这种工艺通过将原材料切割预热，然后锻压成坯料，旋压轮辋，经过铣，机加工，涂装成轮毂，这种工艺在锻压前没有经过预加工（挤压），生产大尺寸的轮毂容易产裂纹，另外，后续加工比较复杂，浪费能量和材料。本发明提供了一种生产大尺寸镁合金轮毂的成形方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种载货汽车和大客车镁轮毂的锻旋成形方法。
该方法是利用在一定的温度和压力，采用锻旋成形方法，使得镁合金按预先设置的模具形状成形。其工艺流程为：毛坯备料---坯料预热---挤压（预加工）--坯料预热---锻压成形---旋压成形---机加工---喷漆---成形。
上述载货汽车和大客车镁轮毂的锻旋成形方法如下：
(1) 备料：准备好生产所用的镁合金坯料，直径为240 mm-300 mm。材料为AZ80, ZK60等；
(2) 坯料预热：用30 min时间将切割好的坯料加热到350 ℃-400 ℃，保温1.5 h；
(3) 挤压：挤压工作前，用30 min时间将模具预热至350 ℃-380 ℃，用30 MN的挤压机进行挤压，制成挤压毛坯；
(4) 坯料预热：用30 min时间将挤压坯料加热到400 ℃-450 ℃，保温1 h；
(5) 旋锻：旋锻工作前，用30 min时间将模具预热至420 ℃-450 ℃，用80 MN的锻压机进行旋锻，保压10-30 s制成旋锻毛坯；在旋锻的过程中，在模具工作面上喷洒润滑剂。
(6) 旋压成形：在3000吨立式轮毂旋压机上，旋压机带有自动加热装置，能够在加工过程中保持材料的温度是320 ℃-400 ℃。将锻造毛坯顶紧在旋压机芯模上，由主轴带动芯棒和坯料旋转，同时旋压轮从毛坯一侧将材料挤压在旋转的芯模上，主轴转速达3000-4000 r/min，通过旋压使镁合金材料成形，最后制作成镁合金轮毂毛坯。
(7) 对锻造轮毂毛坯热处理后进行少量的机加工，然后进行涂漆、烘干得到成品。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、操作简便，可以生产19-24寸的轮毂。
2、减少后续加工，节省机械加工量和能源消耗。
3、生产的镁合金轮毂减轻了轮毂的重量。
附图说明
图1载货汽车和大客车镁轮毂的生产工艺路线。
具体实施方式
实施例1  24寸AZ80镁合金轮毂的生产
 准备生产所需要的材料AZ80镁合金，直径为300 mm；将材料放入炉中，用30 min将炉温上升到400 ℃，并保温1.5 h；与此同时，将挤压模具放入炉中，在380 ℃保温30 min。利用30 MN对预热好的AZ80镁合金进行挤压。挤压好后，将挤压毛坯放入炉中，30 min将炉温上升到450 ℃，保温1 h，同时将锻造模具放入炉中，在450 ℃下保温30 min；等挤压毛坯处理好后，用80 MN的锻压机进行旋锻，并保持30 s，在模具上面喷洒润滑剂，获取锻压模具；利用带自动加热装置3000吨立式轮毂旋压机，对锻压毛坯进行旋压，旋压温度为400 ℃，主轴转速为4000 r/min，制得镁合金轮毂毛坯。最后对毛坯热处理后进行少量的机加工，然后进行涂漆、烘干得到成品。
实施例2  22寸ZK60镁合金轮毂的生产
 准备生产所需要的材料ZK60镁合金，直径为240 mm；将材料放入炉中，用30 min将炉温上升到350 ℃，并保温1.5 h；与此同时，将挤压模具放入炉中，在350 ℃保温30 min。利用30MN对预热好的ZK60镁合金进行挤压。挤压好后，将挤压毛坯放入炉中，30 min将炉温上升到400 ℃，保温1h，同时将锻造模具放入炉中，在420 ℃下保温30 min；等挤压毛坯处理好后，用80 MN的锻压机进行旋锻，并保持10 s，在模具上面喷洒润滑剂，获取锻压模具；利用带自动加热装置3000吨立式轮毂旋压机，对锻压毛坯进行旋压，旋压温度为320 ℃，主轴转速为3000 r/min，制得镁合金轮毂毛坯。最后对毛坯热处理后进行少量的机加工，然后进行涂漆、烘干得到成品。

Claims (6)

1.一种载货汽车和大客车镁轮毂的锻旋成形方法，其步骤如下：
(1) 备料：准备好生产所用的镁合金坯料，直径为240 mm-300 mm；材料为AZ80, ZK60等；
(2) 坯料预热：用30 min时间将切割好的坯料加热到350 ℃-400 ℃，保温1.5 h；
(3) 挤压：挤压工作前，用30 min时间将模具预热至350 ℃-380 ℃，用30 MN的挤压机进行挤压，制成挤压毛坯；
(4) 坯料预热：用30 min时间将挤压坯料加热到400 ℃-450 ℃，保温1 h；
(5) 旋锻：旋锻工作前，用30 min时间将模具预热至420 ℃-450 ℃，用80 MN的锻压机进行旋锻，保压10-30 s制成旋锻毛坯；在旋锻的过程中，在模具工作面上喷洒润滑剂；
(6) 旋压成形：在3000吨立式轮毂旋压机上，旋压机带有自动加热装置，能够在加工过程中保持材料的温度是320 ℃-400 ℃；将锻造毛坯顶紧在旋压机芯模上，由主轴带动芯棒和坯料旋转，同时旋压轮从毛坯一侧将材料挤压在旋转的芯模上，主轴转速达3000-4000 r/min，通过旋压使镁合金材料成形，最后制作成镁合金轮毂毛坯；
(7) 对锻造轮毂毛坯热处理后进行少量的机加工，然后进行涂漆、烘干得到成品。
2.按照权利要求1 所述的一种载重汽车与客车锻造镁轮毂的锻旋成形方法，其特征在于：用30 min时间将切割好的坯料加热到350 ℃-400 ℃，保温1.5 h。
3.按照权利要求1 所述的一种载重汽车与客车锻造镁轮毂的锻旋成形方法，其特征在于：锻压时，用30 MN 的锻压机进行挤压。
4.按照权利要求1 所述的一种载重汽车与客车锻造镁轮毂的锻旋成形方法，其特征在于：用30 min时间将挤压坯料加热到400 ℃-450 ℃，保温1 h。
5.按照权利要求1 所述的一种载重汽车与客车锻造镁轮毂的锻旋成形方法，其特征在于：用80 MN的锻压机进行旋锻，保压10-30 s制成锻压毛坯；在锻压的过程中，在模具工作面上喷洒润滑剂。
6.按照权利要求1 所述的一种载重汽车与客车锻造镁轮毂的锻旋成形方法，其特征在于：旋压成形时保持材料的温度是320 ℃-400 ℃，并使主轴转速达3000-4000 r/min。
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