CN109351909B - 一种重型载重汽车轮毂锻造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种重型载重汽车轮毂锻造工艺，首先，将圆钢棒材分割成所需长度的坯料；之后，将坯料加热至1050～1180℃；之后，将加热过的坯料通过锻件毛坯去皮机清理加热后红热坯料表面粘附的氧化皮，防止氧化皮在模腔堆积，以利于下一步产品毛坯的预成形，减少轮毂产品毛坯表面缺陷产生；之后，将完成去氧化皮的坯料放到预成型装置的模腔内预成型，预成型时坯料在封闭的模腔内受上下模和内形冲头作用下产生轴向变形，内形冲头的压入使两端内锥形及部分内孔被挤出；最后，在成型装置中进行法兰盘成型及深挤压内孔。本发明以锻造工艺代替传统铸造工艺，能够大幅度消除产品内部缺陷，提高产品机械性能和抗疲劳寿命，并提升轮毂产品生产效率和制造质量。

Description

一种重型载重汽车轮毂锻造工艺

技术领域

本发明属于金属塑性成型加工技术领域，尤其是涉及一种重型载重汽车轮毂锻造工艺。

背景技术

载重汽车用轮毂主要用于载重汽车承重桥及挂车车桥的轮边支撑，是一种承重能力强、抗疲劳寿命长、结构为异形的支撑桥用载重汽车轮毂，其机械性能要求较高，具有以下特殊的产品特点：① 两端不同位置的变径比大，各部分厚度要求不一；② 内孔变径中空，外侧带台阶法兰，法兰较薄；③产品为一体结构，各部分尺寸要求严格，产品尺寸不易控制。随着我国经济的发展及物流、互联网等众多服务型行业的高速发展，载重汽车的需求量呈现出越来越大的趋势，利用传统铸造技术生产的轮毂产品暴露出的缺点也越来越多，尤其是原材料、人工成本的不断上涨，急需一种新的制造工艺用于轮毂产品的生产。

国内基本采用以下生产方法：

熔炼——浇注——落砂——清理——机械粗加工——热处理——机械精加工

现有生产方法主要存在以下问题：

（1）铸型的工作温度、合金的浇注温度和浇注速度，铸件在铸型中停留的时间，以及所用的涂料等，对铸件的质量的影响甚为敏感，由于本产品为异形件，铸造件易于产生冲砂、夹砂、气孔等缺陷，尺寸精度较差，造成产品良品率不高。

（2）铸件的力学性能低于同材质的锻件力学性能，直接影响产品的使用寿命。

（3）铸造生产工序多、投料多，劳动条件、作业环境也较差。

（4）铸造业属于高能耗、污染严重的行业。铸造生产过程中对环境污染最严重的是固体废弃物和空气污染。铸造浇注、冷却和落砂过程产生的空气污染P来源于铸造过程中煤粉、有机粘合剂的热解，污染源分散，气体量大，对环境和人体健康都有巨大危害。

因此，需要研发一种新的用于重型载重汽车轮毂的加工工艺。

公开号为CN103418998A的发明申请公开了一种机动车轮毂加工工艺，工艺步骤为：1)预制轮圈、支撑环和支架备用；2)将轮圈、支撑环和支架焊接在一起，形成轮毂骨架；3)采用注塑工艺，在轮毂骨架表面形成包裹层；所述包裹层的材质为聚碳酸酯、尼龙、有机玻璃、玻璃钢、聚甲醛或ABS树脂；由轮毂骨架和包裹层所组成的结构体即为机动车轮毂。该发明的有益技术效果是：提出了一种新的轮毂加工工艺，在保证结构强度的条件下，可有效降低加工能耗，简化加工程序，提高生产效率，并且在轮毂骨架与现有的轮毂尺寸相同的条件下，可以大幅提高结构强度。然而，该发明申请不适用于重载汽车轮毂的加工。

公开号为CN104339971A的发明申请公开了一种注塑工艺在机动车轮毂加工工艺中的应用，包括常规注塑工艺，其创新在于：在机动车轮毂加工工艺中，制作好轮毂骨架后，采用常规注塑工艺在轮毂骨架表面形成包裹层，包裹层的材质与轮毂骨架不相同，包裹层将轮毂骨架全部裹覆，形成复合式机动车轮毂。该发明的有益技术效果是：使轮毂加工工艺得到简化，降低生产能耗和材料成本，提高加工效率；从降低生产成本的方面考虑，可以在材料消耗更小的条件下使轮毂强度达到与现有技术相同的效果，从提高轮毂强度的方便考虑，在相同尺寸的条件下使轮毂强度优于现有技术。然而，该发明申请同样不适用于重载汽车轮毂的加工。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种重型载重汽车轮毂锻造工艺，以锻造工艺代替传统铸造工艺，能够大幅度消除产品内部缺陷，提高产品机械性能和抗疲劳寿命，并提升轮毂产品生产效率和制造质量。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种重型载重汽车轮毂锻造工艺，包括以下工序：

（1）下料：将圆钢棒材分割成所需长度的坯料；

（2）加热：将坯料加热至1050～1180℃，保证坯料温度均匀，避免欠温、过热、过烧现象；

（3）去氧化皮：将加热过的坯料通过锻件毛坯去皮机清理加热后红热坯料表面粘附的氧化皮，防止氧化皮在模腔堆积，以利于下一步产品毛坯的预成形，减少轮毂产品毛坯表面缺陷产生；

（4）预成型：将完成去氧化皮的坯料放到预成型装置的模腔内预成型，预成型时坯料在封闭的模腔内受上下模和内形冲头作用下产生轴向变形，内形冲头的压入使两端内锥形及部分内孔被挤出；

（5）成型：在成型装置中进行法兰盘成型及深挤压内孔，由于前道工序已将定位部分压出，坯料能在凹模内得到很好的定位，反挤时，坯料在反挤压凸模的作用下产生轴向变形，金属在规定的环状间隙中向上流动，坯料高度增加形成深孔，而随着成型上模和深冲头的组合下压，多余的坯料径向流动被限制在压环内形成法兰盘，至此完成载重汽车轮毂产品毛坯的锻造成型。

在工序（1）中，采用带锯机对圆钢棒材进行下料。

在工序（2）中，采用中频感应加热方式或高频感应加热方式对坯料进行加热。

在工序（4）中，所述预成型装置包括第一活动横梁、压头、第一下模座、压型模和第一顶料杆；压头通过螺纹固定在第一活动横梁上，第一顶料杆穿过压型模置于第一下模座中；预成型时，首先在预成型模具的工作面喷涂脱模剂，将清理过氧化皮的坯料放入压型模内，启动压力机，第一活动横梁带动压头下行，当压头压向坯料中时，坯料受力被墩粗，同时在压型模的模腔内沿轴向流动，坯料顶端由于压头的作用呈杯状反挤上升，坯料底端遇第一顶料杆受阻呈碗底状正挤下降，预成形毛坯两端锥孔，然后第一活动横梁回程，预成型毛坯在第一顶料杆的作用下被顶出下压型模，毛坯预成型工序结束。

在工序（5）中，所述成型装置包括第二活动横梁、冲头、成型上模、压环、第二下模座、成型下模、第二顶料杆；成型时，首先在成型模具的工作面喷涂脱模剂，将预成型毛坯放入成形下模中，成形上模在预成型毛坯上就位，启动压力机，第二活动横梁带动冲头下行，当冲头压入预成型毛坯完成冲孔过程时，由于冲头的压入和第二顶料杆的反挤，使毛坯两端内锥孔同时形成，两端内孔挤出的多余坯料在成型上模、压环、成型下模组合形成的空间中自由流动，最终全部被挤入压环位置，形成法兰盘，至此完成轮毂产品毛坯的挤压成形，然后，第二活动横梁回程，毛坯在第二顶料杆的作用下被顶出下成型模，第二顶料杆复位，则整个工艺过程结束。

本发明的有益效果是：

本发明针对目前重型载重汽车轮毂采用铸造工艺，易于产生冲砂、夹砂、气孔等缺陷，尺寸精度较差，造成产品良品率不高的问题，提供一种重型载重汽车轮毂锻造工艺，首先，将圆钢棒材分割成所需长度的坯料；之后，将坯料加热至1050～1180℃，保证坯料温度均匀，避免欠温、过热、过烧现象；之后，将加热过的坯料通过锻件毛坯去皮机清理加热后红热坯料表面粘附的氧化皮，防止氧化皮在模腔堆积，以利于下一步产品毛坯的预成形，减少轮毂产品毛坯表面缺陷产生；之后，将完成去氧化皮的坯料放到预成型装置的模腔内预成型，预成型时坯料在封闭的模腔内受上下模和内形冲头作用下产生轴向变形，内形冲头的压入使两端内锥形及部分内孔被挤出；最后，在成型装置中进行法兰盘成型及深挤压内孔。

本发明采用圆钢下料，感应加热，通过压力机在即定的模腔内使工件成形。该工艺具有工序简单、劳动强度低、易于实现生产过程自动化的特点，生产效率高，材料利用率可达到83%左右。同时，载重汽车轮毂产品毛坯锻造成形过程中保持了金属纤维组织的连续性，轮毂产品得到了沿轴向分布的全纤维金属流线，机械性能有大幅度提升，提高了产品的抗疲劳寿命。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为本发明的工序示意图图；

图2为本发明中预成型装置的结构示意图；

图3为本发明中成型装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种重型载重汽车轮毂锻造工艺，包括以下工序：

（1）下料：将圆钢棒材分割成所需长度的坯料，端面斜度不大于2mm；

（2）加热：将坯料加热至1050～1180℃，保证坯料温度均匀，避免欠温、过热、过烧现象；

（3）去氧化皮：将加热过的坯料通过锻件毛坯去皮机清理加热后红热坯料表面粘附的氧化皮，防止氧化皮在模腔堆积，以利于下一步产品毛坯的预成形，减少轮毂产品毛坯表面缺陷产生；

（4）预成型：将完成去氧化皮的坯料放到预成型装置的模腔内预成型，预成型时坯料在封闭的模腔内受上下模和内形冲头作用下产生轴向变形，内形冲头的压入使两端内锥形及部分内孔被挤出；

（5）成型：在成型装置中进行法兰盘成型及深挤压内孔，由于前道工序已将定位部分压出，坯料能在凹模内得到很好的定位，反挤时，坯料在反挤压凸模的作用下产生轴向变形，金属在规定的环状间隙中向上流动，坯料高度增加形成深孔，而随着成型上模和深冲头的组合下压，多余的坯料径向流动被限制在压环内形成法兰盘，至此完成载重汽车轮毂产品毛坯的锻造成型。

在工序（1）中，采用带锯机对圆钢棒材进行下料。

在工序（2）中，采用中频感应加热方式对坯料进行加热，用吊车或叉车将坯料送至加热续料工位→自动续料上料至加热进料轨道→顶料缸推料进入感应炉加热→坯料按照设定节拍在感应器中加热→料至感应器出口并达到预定温度1050℃～1180℃，加热过程中，保证坯料温度均匀，避免欠温、过热、过烧现象。

加热后的坯料被推出感应器出口时，出口处设置的测温探头对坯料的温度进行分选判别，坯料温度低于1050℃时为欠温料，当欠温料低于700℃时，转至棒料区不计加热次数；当欠温料在700℃～1049℃之间时，传送至欠温材料箱中，等待二次加热，但严禁三次加热；温度在1050℃～1180℃范围内的坯料为正常温度坯料，正常温度坯料通过料道输出到去氧化皮工序；温度高于1180℃的坯料为超温料，超温料转到废品区进行报废处理。当然，也可以采用高频感应加热方式对坯料进行加热。

如图2所示，在工序（4）中，所述预成型装置包括第一活动横梁1、压头2、第一下模座3、压型模4和第一顶料杆5；压头2通过螺纹固定在第一活动横梁1上，第一顶料杆5穿过压型模4置于第一下模座3中；预成型时，首先在预成型模具的工作面喷涂脱模剂，将清理过氧化皮的坯料放入压型模4内，启动压力机，第一活动横梁1带动压头2下行，当压头2压向坯料中时，坯料受力被墩粗，同时在压型模4的模腔内沿轴向流动，坯料顶端由于压头2的作用呈杯状反挤上升，坯料底端遇第一顶料杆5受阻呈碗底状正挤下降，预成形毛坯两端锥孔，然后第一活动横梁1回程，预成型毛坯在第一顶料杆5的作用下被顶出下压型模4，毛坯预成型工序结束。

如图3所示，在工序（5）中，所述成型装置包括第二活动横梁6、冲头7、成型上模8、压环9、第二下模座10、成型下模11、第二顶料杆12；成型时，首先在成型模具的工作面喷涂脱模剂，将预成型毛坯放入成形下模中，成形上模在预成型毛坯上就位，启动压力机，第二活动横梁6带动冲头7下行，当冲头7压入预成型毛坯完成冲孔过程时，由于冲头7的压入和第二顶料杆12的反挤，使毛坯两端内锥孔同时形成，两端内孔挤出的多余坯料在成型上模8、压环9、成型下模11组合形成的空间中自由流动，最终全部被挤入压环9位置，形成法兰盘，至此完成轮毂产品毛坯的挤压成形，然后，第二活动横梁6回程，毛坯在第二顶料杆12的作用下被顶出下成型模，第二顶料杆12复位，则整个工艺过程结束。

经冲孔成型后的毛坯即为用本发明工艺制造的最终产品，毛坯尺寸精度高，近净成形接近于成品尺寸；壁偏差小（小于2mm），内孔和外圆的同轴度高；金相组织致密，金属流线完整，经后续热处理后，能获得极佳的综合性能，既有足够的强度，又有优良的塑性和韧性，能满足重型载重汽车轮毂的高强度、高耐磨性、高回转精度等要求。

本发明创新点如下：

（1）以锻造工艺代替传统铸造工艺，设计一种全新的工艺流程，工序简单易操作，生产效率提高，废品率低。

（2）毛坯重量减轻，金属流线致密完整，产品性能和抗疲劳寿命提高，抗拉强度达1000MPa 以上，屈服强度达 850MPa 以上。

（3）本发明的工艺过程使用一套热挤压工装，能够保证轮毂产品毛坯外形尺寸精度且外圆与内孔的同轴度较高。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种重型载重汽车轮毂锻造工艺，其特征在于，包括以下工序：

（1）下料：将圆钢棒材分割成所需长度的坯料；

（2）加热：将坯料加热至1050～1180℃，保证坯料温度均匀，避免欠温、过热、过烧现象；

（3）去氧化皮：将加热过的坯料通过锻件毛坯去皮机清理加热后红热坯料表面粘附的氧化皮，防止氧化皮在模腔堆积，以利于下一步产品毛坯的预成形，减少轮毂产品毛坯表面缺陷产生；

（4）预成型：将完成去氧化皮的坯料放到预成型装置的模腔内预成型，预成型时坯料在封闭的模腔内受上下模和内形冲头作用下产生轴向变形，内形冲头的压入使两端内锥形及部分内孔被挤出；

（5）成型：在成型装置中进行法兰盘成型及深挤压内孔，由于前道工序已将定位部分压出，坯料能在凹模内得到很好的定位，反挤时，坯料在反挤压凸模的作用下产生轴向变形，金属在规定的环状间隙中向上流动，坯料高度增加形成深孔，而随着成型上模和深冲头的组合下压，多余的坯料径向流动被限制在压环内形成法兰盘，至此完成载重汽车轮毂产品毛坯的锻造成型；

所述预成型装置包括第一活动横梁、压头、第一下模座、压型模和第一顶料杆；压头通过螺纹固定在第一活动横梁上，第一顶料杆穿过压型模置于第一下模座中；预成型时，首先在预成型模具的工作面喷涂脱模剂，将清理过氧化皮的坯料放入压型模内，启动压力机，第一活动横梁带动压头下行，当压头压向坯料中时，坯料受力被墩粗，同时在压型模的模腔内沿轴向流动，坯料顶端由于压头的作用呈杯状反挤上升，坯料底端遇第一顶料杆受阻呈碗底状正挤下降，预成形毛坯两端锥孔，然后第一活动横梁回程，预成型毛坯在第一顶料杆的作用下被顶出下压型模，毛坯预成型工序结束；

所述成型装置包括第二活动横梁、冲头、成型上模、压环、第二下模座、成型下模、第二顶料杆；成型时，首先在成型模具的工作面喷涂脱模剂，将预成型毛坯放入成形下模中，成形上模在预成型毛坯上就位，启动压力机，第二活动横梁带动冲头下行，当冲头压入预成型毛坯完成冲孔过程时，由于冲头的压入和第二顶料杆的反挤，使毛坯两端内锥孔同时形成，两端内孔挤出的多余坯料在成型上模、压环、成型下模组合形成的空间中自由流动，最终全部被挤入压环位置，形成法兰盘，至此完成轮毂产品毛坯的挤压成形，然后，第二活动横梁回程，毛坯在第二顶料杆的作用下被顶出下成型模，第二顶料杆复位，则整个工艺过程结束。

2.根据权利要求1所述的一种重型载重汽车轮毂锻造工艺，其特征在于：在工序（1）中，采用带锯机对圆钢棒材进行下料。

3.根据权利要求2所述的一种重型载重汽车轮毂锻造工艺，其特征在于：在工序（2）中，采用中频感应加热方式或高频感应加热方式对坯料进行加热。

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