CN109604974A - 一种高强高韧锻造铝合金车轮的生产工艺 - Google Patents
一种高强高韧锻造铝合金车轮的生产工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109604974A CN109604974A CN201910089019.0A CN201910089019A CN109604974A CN 109604974 A CN109604974 A CN 109604974A CN 201910089019 A CN201910089019 A CN 201910089019A CN 109604974 A CN109604974 A CN 109604974A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wheel
- forging
- strength
- aluminium alloy
- area
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P2700/00—Indexing scheme relating to the articles being treated, e.g. manufactured, repaired, assembled, connected or other operations covered in the subgroups
- B23P2700/50—Other automobile vehicle parts, i.e. manufactured in assembly lines
Abstract
本发明提供了一种高强高韧锻造铝合金车轮的生产工艺，涉及铝合金车轮技术领域。工艺过程大致是铝合金棒料选择、铝合金棒料准备、铝合金棒料加热、预锻工序、成型锻工序、扩口锻工序、旋压拉伸工序、热处理工序、车床粗加工、加工中心钻孔工序。与现有技术相比，本发明通过改进铝合金生产工艺，根据车轮结构及受力特点，对工艺条件进行更合理调控，铝合金棒料锻造过程中晶粒组织细化、有序排列，改变了铝合金原有的内部组织结构。通过本工艺制造的车轮硬度可以达到120‑130HB，抗拉强度400‑450MPa，断后延伸率12‑14％，相比于传统车轮减重17‑22Kg，质轻，不易开裂，延长车轮使用时间。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金车轮技术领域，特别涉及一种高强高韧锻造铝合金车轮的生产工艺。
背景技术
车轮是介于轮胎和车轴之间，承受负荷的旋转组件，通常由两个主要部件轮辋和轮辐组成，轮辋是车轮上用来安装和支承轮胎的部件，轮辐是车轮上两端分别与车轴、轮辋连接的支承部件。
随着石油资源的日益紧张和环保要求的日益提高，商用卡客车辆向自身重量轻、驾乘更舒适、耗油更低、外观更美观的方向发展；轻量化、美观等需求促进了铝合金材料在车轮行业中的应用，各种铝合金材料及其生产工艺在车轮上都得到了极大发展。
目前各厂家生产的铝合金车轮大多采用锻造技术将其加工为轮辋-轮辐一体式车轮，而锻造线都是采用压力锻造、摆碾锻造或者垂直锻造。这样的生产工艺极大的限制了铝合金材料的优越性能，造成了铝合金车轮使用寿命短，容易开裂，不能在载重车辆上使用的现象。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种高强高韧锻造铝合金车轮的生产工艺。
具体技术方案是，一种高强高韧锻造铝合金车轮的生产工艺，工艺步骤如下：
S1、铝合金棒料选择，铝合金棒料满足一级晶粒度均匀化含氢量＜0.25ml/100g，直径200-280mm，总长度5500-6500mm；其中6061牌号铸造铝合金棒料符合要求，一般选取直径205-250mm，总长度5800-6000mm的棒料即可；
S2、铝合金棒料准备，利用数控高精锯床切割机锯切；
S3、铝合金棒料加热，利用链条式加热炉以分区递增方式1-6小时内将铝棒加热至460-530℃，同时模具炉加热模具至380-400℃备用；
S4、预锻工序，利用液压锻造机和预锻模具，将加热后的铝合金棒料墩粗，制造出预锻件，预锻件呈碗状；
S5、成型锻工序，利用液压锻造机和成型锻模具将S4中的预锻件制造出成型锻件，成型锻件呈盆状，轮辐部分加工余量取2.5-3毫米，铝合金的晶粒组织在超大压力锻造下成辐射状排布，并极大细化其晶粒组织；
S6、扩口锻工序，利用液压锻造机和扩口锻模具，将S5中的成型锻件整形出18-22度角，去除中心孔制成扩口锻件；
S7、旋压拉伸工序，利用冷旋数控旋压拉伸机和模具，将S6的扩口锻件拉伸成锻造铝合金车轮毛坯，通过拉伸使车轮受力较大的轮辋部分的晶粒能沿着受力方向有序排列，提高了轮辋部分的机械性能；
S8、热处理工序，固熔炉将S7中的车轮毛坯加热至500℃保温1-4h，再淬火，车轮50秒内入水，水温在30-40℃，淬火60-120秒后再进行时效处理，时效处理温度在165-180℃，时间在6-10小时；
S9、车床粗加工，利用高精数控双刀塔立式车床粗加工车轮表面的余料，得到尺寸合格的车轮产品；
S10、加工中心钻孔工序，利用高精数控五轴加工中心，加工车轮的螺栓孔、风孔、气门孔完成车轮的整体制作。
进一步地，S3中，利用链条式加热炉以分四区递增方式，在3-4小时内将铝棒加热至485-525℃；链条式加热炉以分四区递增方式，一区温度为485℃，二区温度为495℃，三区温度为510℃，四区温度为525℃。
进一步地，S4中使用4000吨液压锻造机，S5中使用15000吨液压锻造机，S6中使用1000吨液压锻造机，S7中使用300吨冷旋数控旋压拉伸机。
进一步地，S8中，固熔炉将S7中的车轮毛坯加热至500℃保温2-3h；固熔炉将S7中的车轮毛坯加热至500℃是分四区加热，一区480℃、二区490℃、三区495℃、四区500℃。
进一步地，S8中，淬火时车轮在50秒内入水，水温在35℃。
进一步地，S8中时效处理温度在175℃，时间在7小时。
首先根据车轮的国家标准设计符合使用要求的车轮，通过大量的有限元分析得到稳定的结构设计。相关锻造技术人员逆向推理出旋压毛坯、扩口锻毛坯、成型锻毛坯、成型锻毛坯、预锻毛坯。根据毛坯结构设计锻造旋压模具，锻造的变形率不得超过45％，旋压变形率不得超过35％。铝合金的热缩比例采用0.9％。再用模拟软件分析铝料流向和模具寿命等，锻模材料一般选择H13钢。要求设计寿命大于15万次/套。一般选择经过锻压和热处理能取得不错机械性能的6061牌号铝合金作为原材料。
与现有技术相比，本发明通过改进铝合金生产工艺，根据车轮结构及受力特点，对工艺条件进行更合理调控，铝合金棒料锻造过程中晶粒组织细化、有序排列，改变了铝合金原有的内部组织结构。通过本工艺制造的车轮硬度可以达到120-130HB，抗拉强度400-450MPa，断后延伸率12-14％，相比于传统车轮减重17-22Kg，质轻，不易开裂，延长其使用时间。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式，对本发明作进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。下面是对本发明进行的描述：
实施例1：一种高强高韧锻造铝合金车轮的生产工艺，工艺步骤如下：
S1、铝合金棒料选择，6061牌号铸造铝合金棒料满足一级晶粒度均匀化含氢量＜0.25ml/100g；直径200，总长度6000mm；
S2、铝合金棒料准备，利用数控高精锯床切割机锯切；
S3、铝合金棒料加热，利用链条式加热炉以分四区递增方式，在6小时内将铝棒加热至525℃；链条式加热炉以分四区递增方式，一区温度为460℃，二区温度为480℃，三区温度为500℃，四区温度为525℃，同时模具炉加热模具至380℃备用；
S4、预锻工序，利用4000吨液压锻造机和预锻模具，加压至3000吨，将加热后的铝合金棒料墩粗，制造出碗状预锻件；
S5、成型锻工序，利用15000吨液压锻造机和成型锻模具，加压至8500吨，将S4中的预锻件制造出盆状成型锻件，轮辐部分加工余量取3毫米，铝合金的晶粒组织在超大压力锻造下成辐射状排布，并极大细化其晶粒组织；
S6、扩口锻工序，利用1000吨液压锻造机和扩口锻模具，将S5中的成型锻件整形出18-22度角，去除中心孔制成扩口锻件；
S7、旋压拉伸工序，利用300吨冷旋数控旋压拉伸机和模具，将S6的扩口锻件拉伸成锻造铝合金车轮毛坯，通过拉伸使车轮受力较大的轮辋部分的晶粒能沿着受力方向有序排列，提高了轮辋部分的机械性能；
S8、热处理工序，固熔炉将S7中的车轮毛坯分四区加热至500℃，一区480℃、二区490℃、三区495℃、四区500℃，保温4h；再淬火，车轮50秒内入水，水温在35℃，淬火80秒后再进行时效处理，时效处理温度在175℃，时间在7小时；
S9、车床粗加工，利用高精数控双刀塔立式车床粗加工车轮表面的余料，得到尺寸合格的车轮产品；
S10、加工中心钻孔工序，利用高精数控五轴加工中心，加工车轮的螺栓孔、风孔、气门孔完成车轮的整体制作。
制造的车轮硬度128HB，抗拉强度403MPa，断后延伸率12％，相比于传统车轮减重18.5Kg。
实施例2：一种高强高韧锻造铝合金车轮的生产工艺，工艺步骤如下：
S1、铝合金棒料选择，6061牌号铸造铝合金棒料满足一级晶粒度均匀化含氢量＜0.25ml/100g；直径254，总长度5800mm，重量为46.3Kg；
S2、铝合金棒料准备，利用数控高精锯床切割机锯切；
S3、铝合金棒料加热，利用链条式加热炉以分四区递增方式，在3.5小时内将铝棒加热至530℃；链条式加热炉以分四区递增方式，一区温度为480℃，二区温度为495℃，三区温度为510℃，四区温度为530℃，同时模具炉加热模具至400℃备用；
S4、预锻工序，利用4000吨液压锻造机和预锻模具，加压至2500吨，将加热后的铝合金棒料墩粗，制造出碗状预锻件；
S5、成型锻工序，利用15000吨液压锻造机和成型锻模具，加压至9000吨，将S4中的预锻件制造出盆状成型锻件，轮辐部分加工余量取2.5毫米；
S6、扩口锻工序，利用1000吨液压锻造机和扩口锻模具，将S5中的成型锻件整形出18-22度角，去除中心孔制成扩口锻件；
S7、旋压拉伸工序，利用300吨冷旋数控旋压拉伸机和模具，将S6的扩口锻件拉伸成锻造铝合金车轮毛坯；
S8、热处理工序，固熔炉将S7中的车轮毛坯分四区加热至500℃，一区480℃、二区490℃、三区495℃、四区500℃，保温2.5h；再淬火，车轮50秒内入水，水温在40℃，淬火100秒后再进行时效处理，时效处理温度在180℃，时间在6小时；
S9、车床粗加工，高精数控双刀塔立式车床抱式轮毂夹具，GIPA80-40IC20专用轮毂粗车刀具，高效高精加工车轮表面的余料，得到尺寸合格的车轮产品；
S10、加工中心钻孔工序，利用高精数控五轴加工中心，加工车轮的螺栓孔、风孔、气门孔完成车轮的整体制作。
制造的车轮硬度120HB，抗拉强度430MPa，断后延伸率14％，相比于传统车轮减重19.7Kg。
Claims (10)
1.一种高强高韧锻造铝合金车轮的生产工艺，其特征在于，工艺步骤如下：
S1、铝合金棒料选择，铝合金棒料满足一级晶粒度均匀化含氢量＜0.25ml/100g，直径200-280mm，总长度5500-6500mm；
S2、铝合金棒料准备，利用数控高精锯床切割机锯切；
S3、铝合金棒料加热，利用链条式加热炉以分区递增方式1-6小时内将铝棒加热至460-530℃；
S4、预锻工序，利用液压锻造机和预锻模具，将加热后的铝合金棒料墩粗，制造出预锻件；
S5、成型锻工序，利用液压锻造机和成型锻模具将S4中的预锻件制造出成型锻件；
S6、扩口锻工序，利用液压锻造机和扩口锻模具，将S5中的成型锻件整形出18-22度角，去除中心孔制成扩口锻件；
S7、旋压拉伸工序，利用冷旋数控旋压拉伸机和模具，将S6的扩口锻件拉伸成锻造铝合金车轮毛坯；
S8、热处理工序，固熔炉将S7中的车轮毛坯加热至500℃保温1-4h，再淬火，车轮50秒内入水，水温在30-40℃，淬火60-120秒后再进行时效处理，时效处理温度在165-180℃，时间在6-10小时；
S9、车床粗加工，利用高精数控双刀塔立式车床粗加工车轮表面的余料，得到尺寸合格的车轮产品；
S10、加工中心钻孔工序，利用高精数控五轴加工中心，加工车轮的螺栓孔、风孔、气门孔完成车轮的整体制作。
2.根据权利要求1所述的一种高强高韧锻造铝合金车轮的生产工艺，其特征在于，S1中的铝合金棒料直径205-250mm，总长度5800-6000mm。
3.根据权利要求1所述的一种高强高韧锻造铝合金车轮的生产工艺，其特征在于，S3中，利用链条式加热炉以分四区递增方式，在3-4小时内将铝棒加热至485-525℃。
4.根据权利要求3所述的一种高强高韧锻造铝合金车轮的生产工艺，其特征在于，S3中，链条式加热炉以分四区递增方式，一区温度为485℃，二区温度为495℃，三区温度为510℃，四区温度为525℃。
5.根据权利要求1所述的一种高强高韧锻造铝合金车轮的生产工艺，其特征在于，S4中使用4000吨液压锻造机，S5中使用15000吨液压锻造机，S6中使用1000吨液压锻造机。
6.根据权利要求1所述的一种高强高韧锻造铝合金车轮的生产工艺，其特征在于，S7中使用300吨冷旋数控旋压拉伸机。
7.根据权利要求1所述的一种高强高韧锻造铝合金车轮的生产工艺，其特征在于，S8中，固熔炉将S7中的车轮毛坯加热至500℃保温2-3h。
8.根据权利要求7所述的一种高强高韧锻造铝合金车轮的生产工艺，其特征在于，S8中，固熔炉将S7中的车轮毛坯加热至500℃是分四区加热，一区480℃、二区490℃、三区495℃、四区500℃。
9.根据权利要求1所述的一种高强高韧锻造铝合金车轮的生产工艺，其特征在于，S8中，淬火时车轮在50秒内入水，水温在35℃。
10.根据权利要求1所述的一种高强高韧锻造铝合金车轮的生产工艺，其特征在于，S8中时效处理温度在175℃，时间在7小时。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910089019.0A CN109604974A (zh) | 2019-01-30 | 2019-01-30 | 一种高强高韧锻造铝合金车轮的生产工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910089019.0A CN109604974A (zh) | 2019-01-30 | 2019-01-30 | 一种高强高韧锻造铝合金车轮的生产工艺 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109604974A true CN109604974A (zh) | 2019-04-12 |
Family
ID=66019229
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910089019.0A Pending CN109604974A (zh) | 2019-01-30 | 2019-01-30 | 一种高强高韧锻造铝合金车轮的生产工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109604974A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110936113A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-03-31 | 秦皇岛戴卡兴龙轮毂有限公司 | 一种长寿命锻造铝合金车轮制造方法 |
| CN114670027A (zh) * | 2022-04-02 | 2022-06-28 | 合肥哈工长隆智能装备科技有限公司 | 一种轮毂加工智能化生产线 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB863037A (en) * | 1958-02-06 | 1961-03-15 | Darwin Steward Cox | Method of manufacturing dished articles |
| CN102601587A (zh) * | 2011-12-02 | 2012-07-25 | 河池学院 | 大型车辆铝合金轮辋的制造工艺 |
| CN104493031A (zh) * | 2015-01-12 | 2015-04-08 | 连云港宝石精密重工科技有限公司 | 一种卡车铝合金轮毂锻造方法 |
| CN104625643A (zh) * | 2015-01-12 | 2015-05-20 | 连云港宝石精密重工科技有限公司 | 一种铝合金轮毂锻造方法 |
| CN105014321A (zh) * | 2015-07-23 | 2015-11-04 | 秦皇岛燕大现代集成制造技术开发有限公司 | 一种镁合金车轮锻造成形方法 |
| CN105666043A (zh) * | 2014-11-19 | 2016-06-15 | 重庆尚科机械制造有限公司 | 一种铝合金轮毂生产工艺 |
| CN106166595A (zh) * | 2016-03-16 | 2016-11-30 | 上海运良锻压机床有限公司 | 汽车铝合金轮毂锻旋方法 |
| CN107937772A (zh) * | 2017-12-16 | 2018-04-20 | 江苏珀然轮毂有限公司 | 一种用铝合金锻造商用车车轮的方法 |
-
2019
- 2019-01-30 CN CN201910089019.0A patent/CN109604974A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB863037A (en) * | 1958-02-06 | 1961-03-15 | Darwin Steward Cox | Method of manufacturing dished articles |
| CN102601587A (zh) * | 2011-12-02 | 2012-07-25 | 河池学院 | 大型车辆铝合金轮辋的制造工艺 |
| CN105666043A (zh) * | 2014-11-19 | 2016-06-15 | 重庆尚科机械制造有限公司 | 一种铝合金轮毂生产工艺 |
| CN104493031A (zh) * | 2015-01-12 | 2015-04-08 | 连云港宝石精密重工科技有限公司 | 一种卡车铝合金轮毂锻造方法 |
| CN104625643A (zh) * | 2015-01-12 | 2015-05-20 | 连云港宝石精密重工科技有限公司 | 一种铝合金轮毂锻造方法 |
| CN105014321A (zh) * | 2015-07-23 | 2015-11-04 | 秦皇岛燕大现代集成制造技术开发有限公司 | 一种镁合金车轮锻造成形方法 |
| CN106166595A (zh) * | 2016-03-16 | 2016-11-30 | 上海运良锻压机床有限公司 | 汽车铝合金轮毂锻旋方法 |
| CN107937772A (zh) * | 2017-12-16 | 2018-04-20 | 江苏珀然轮毂有限公司 | 一种用铝合金锻造商用车车轮的方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110936113A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-03-31 | 秦皇岛戴卡兴龙轮毂有限公司 | 一种长寿命锻造铝合金车轮制造方法 |
| CN114670027A (zh) * | 2022-04-02 | 2022-06-28 | 合肥哈工长隆智能装备科技有限公司 | 一种轮毂加工智能化生产线 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106363352B (zh) | 一种高强度铝合金环锻件的制造工艺 | |
| CN100479976C (zh) | 一种整体汽车车轮制造工艺 | |
| CN108890220B (zh) | 一种汽车轮毂的制作方法 | |
| CN101223292B (zh) | 车轮用轴承装置的制造方法 | |
| CN103817495A (zh) | 铝合金轮毂的制造方法 | |
| CN107955893A (zh) | 一种铝合金转向节的锻造成型方法 | |
| WO2011096212A1 (ja) | 鍛造ビレット、鍛造ビレットの製造方法及びホイールの製造方法 | |
| CN104015011A (zh) | Al-Mg-Si合金轮毂的制造方法 | |
| CN109465607A (zh) | 一种高强度螺栓的加工工艺 | |
| CN109604974A (zh) | 一种高强高韧锻造铝合金车轮的生产工艺 | |
| CN104858345B (zh) | 一种齿轮箱输出轴的模锻方法 | |
| CN102766803A (zh) | 一种台阶轴用材料合金工具钢5CrNiMo自由锻加工工艺 | |
| CN102500732B (zh) | 汽车车门限位器的多工位冷镦成型工艺 | |
| CN103862229A (zh) | 一种汽车转向器副车架连接螺栓加工工艺 | |
| CN105268903A (zh) | 铝合金轮毂的锻造成形方法 | |
| CN104015012A (zh) | Al-Mg-Si合金轮毂的制造方法 | |
| WO2012095940A1 (ja) | ホイールとその製造方法 | |
| CN114101557B (zh) | 一种铝合金转向节的锻造方法 | |
| US11660659B2 (en) | Forging process of magnesium alloy wheel hub | |
| CN107914510A (zh) | 一种花瓣式汽车轮毂结构及其加工方法 | |
| US4324596A (en) | Method for substantially cold working nonheat-treatable aluminum alloys | |
| CN106270333A (zh) | 一种载重汽车车桥轮毂轴管热挤和摆辗复合成形的方法 | |
| CN205578667U (zh) | 一种精密锻造内花键蜗杆 | |
| US20230080640A1 (en) | Spinning Process of Magnesium Alloy Wheel Hub | |
| CN110976740B (zh) | 一种制造鼓筒轴锻件的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190412 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |