CN111804885A - 一种铝合金汽车轮毂液态模锻成型工艺 - Google Patents

一种铝合金汽车轮毂液态模锻成型工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铝合金汽车轮毂液态模锻成型工艺，具体包括如下步骤：S1、称量、配制铝合金原料；S2、将铝合金原料放入熔炼炉中，熔融成液态，熔化温度为850‑950℃；S3、将步骤S2所得液态金属以高效精炼剂进行炉内除气、除渣，使液态金属清洁无杂；S4、准备轮毂模具，并进行预热，预热温度为280‑320℃；本发明通过改进铝合金轮毂中合金组分的配比，并采用液态模锻工艺，使得铝合金的金相结构得到改善，极大地消除了产品中的缩孔、疏松、气孔、裂纹等缺陷，提高了轮毂的力学性能，且整体工艺流程简单，生产成本低，提高了市场竞争力。

Description

一种铝合金汽车轮毂液态模锻成型工艺
技术领域
本发明涉及汽车零部件加工技术领域，具体是一种铝合金汽车轮毂液态模锻成型工艺。
背景技术
液态模锻，又称挤压铸造、连铸连锻，是一种既具有铸造特点，又类似模锻的新兴金属成形工艺。它是将一定量的被铸金属液直接浇注入涂有润滑剂的型腔中，并持续施加机械静压力，利用金属铸造凝固成形时易流动和锻造技术使已凝固的硬壳产生塑性变形，使金属在压力下结晶凝固并强制消除因凝固收缩形成的缩孔缩松，以获得无铸造缺陷的液态模锻制件。人们通常把这种方法称之为液态模锻。液态模锻对铸锻人员并不陌生。原苏联于1937年就开始了此项工艺研究。时至今天，发达国家已经广泛地应用此项技术于军事及高科技范围金属构件的制造，得益甚高，显示了很强的生命力。锻压专业命其名液态模锻，铸造专业命其名为挤压铸造，但其内容是一致的，液态金属在模具中经过加压成型，结晶凝固。因而它与铸锻有着不可分离的“血缘关系”。液锻(液态模锻)是一种省力、节能、材料利用率高的先进工艺。液锻件一般很接近工件最终加工尺寸，质量高，因此液态模锻在汽车零部件加工领域的应用是十分重要的研究方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝合金汽车轮毂液态模锻成型工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种铝合金汽车轮毂液态模锻成型工艺，具体包括如下步骤：
S1、称量、配制铝合金原料；
S2、将铝合金原料放入熔炼炉中，熔融成液态，熔化温度为850-950℃；
S3、将步骤S2所得液态金属以高效精炼剂进行炉内除气、除渣，使液态金属清洁无杂；
S4、准备轮毂模具，并进行预热，预热温度为280-320℃；
S5、将液态金属浇注至轮毂模具中，浇注温度为710-730℃，单坯精确定量浇注；
S6、通过液压机对液态金属进行加压成型；
S7、开模，模具下模顶杆向上顶出工件，上模随压机滑块向上运动，与下模顶杆同速度，消除产品受到的上下模具撕力；
S8、将工件从模具中取出，空气冷却30-50s，随后进行修边、打磨等机加工工序；
S9、对成型的铝合金轮毂进行热处理；
S10、检验、包装并入库。
作为本发明进一步的方案：所述步骤S1中的铝合金原料具体包括如下组分：200-400重量份的Al、50-70重量份的Si、0.5-1.5重量份的Cu、1-5重量份的Mn、1-3重量份的Zn、0.3-0.7重量份的Mg、0.1-0.5重量份的Fe。
作为本发明进一步的方案：所述步骤S6中的加压成型具体包括如下步骤：
A、合模充型加压；
B、保压模锻。
作为本发明进一步的方案：所述步骤A中的合模充型加压时间为20-30s，压力由上模冲头刚接触到下模中熔体面起开始变化，直到160-180bar，速度1-3mm/s。
作为本发明进一步的方案：所述步骤B中的具体步骤为：将压力以加压速度0.1-0.3mm/s逐渐减少至0，压力200-220bar，达到保压压力后，延时10-30s进行冷却，冷却时间120-140s。
作为本发明进一步的方案：所述步骤S9中的热处理具体包括如下步骤：
1)将轮毂工件加热至一定温度，并保温一段时间；
2)使用冷却风机冷却工件；
3)将工件再次加热至一定温度，并保温一段时间；
4)将工件置于空气中进行空冷。
作为本发明进一步的方案：所述步骤1)中的工件加热至540-560℃，保温时间为4-6h，步骤3)中加热至170-190℃，保温6-8h。
作为本发明进一步的方案：所述步骤2)中的冷却时间10-30min，冷却风机的冷速为50-200℃/min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过改进铝合金轮毂中合金组分的配比，并采用液态模锻工艺，使得铝合金的金相结构得到改善，极大地消除了产品中的缩孔、疏松、气孔、裂纹等缺陷，提高了轮毂的力学性能，且整体工艺流程简单，生产成本低，提高了市场竞争力。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
一种铝合金汽车轮毂液态模锻成型工艺，具体包括如下步骤：
S1、称量、配制铝合金原料；
S2、将铝合金原料放入熔炼炉中，熔融成液态，熔化温度为850℃；
S3、将步骤S2所得液态金属以高效精炼剂进行炉内除气、除渣，使液态金属清洁无杂；
S4、准备轮毂模具，并进行预热，预热温度为280℃；
S5、将液态金属浇注至轮毂模具中，浇注温度为710℃，单坯精确定量浇注；
S6、通过液压机对液态金属进行加压成型；
S7、开模，模具下模顶杆向上顶出工件，上模随压机滑块向上运动，与下模顶杆同速度，消除产品受到的上下模具撕力；
S8、将工件从模具中取出，空气冷却30-50s，随后进行修边、打磨等机加工工序；
S9、对成型的铝合金轮毂进行热处理；
S10、检验、包装并入库。
所述步骤S1中的铝合金原料具体包括如下组分：200重量份的Al、50重量份的Si、0.5重量份的Cu、1重量份的Mn、1重量份的Zn、0.3重量份的Mg、0.1重量份的Fe。
所述步骤S6中的加压成型具体包括如下步骤：
A、合模充型加压；
B、保压模锻。
所述步骤A中的合模充型加压时间为20s，压力由上模冲头刚接触到下模中熔体面起开始变化，直到160bar，速度1mm/s。
所述步骤B中的具体步骤为：将压力以加压速度0.1mm/s逐渐减少至0，压力200bar，达到保压压力后，延时10s进行冷却，冷却时间120s。
所述步骤S9中的热处理具体包括如下步骤：
1)将轮毂工件加热至一定温度，并保温一段时间；
2)使用冷却风机冷却工件；
3)将工件再次加热至一定温度，并保温一段时间；
4)将工件置于空气中进行空冷。
所述步骤1)中的工件加热至540℃，保温时间为4h，步骤3)中加热至170℃，保温6h。
所述步骤2)中的冷却时间10min，冷却风机的冷速为50℃/min。
实施例二：
与实施例一的区别在于：
所述步骤S2中的熔化温度为900℃；所述步骤S4中的预热温度为300℃；所述步骤S5中的浇注温度为720℃；所述步骤S8中的冷却时间为40s。
所述步骤S1中的铝合金原料具体包括如下组分：300重量份的Al、60重量份的Si、1.0重量份的Cu、3重量份的Mn、2重量份的Zn、0.5重量份的Mg、0.3重量份的Fe。
所述步骤A中的合模充型加压时间为25s，压力由上模冲头刚接触到下模中熔体面起开始变化，直到170bar，速度2mm/s。
所述步骤B中的具体步骤为：将压力以加压速度0.2mm/s逐渐减少至0，压力210bar，达到保压压力后，延时20s进行冷却，冷却时间130s。
所述步骤1)中的工件加热至550℃，保温时间为5h，步骤3)中加热至180℃，保温7h。
所述步骤2)中的冷却时间20min，冷却风机的冷速为130℃/min。
实施例三：
与实施例一的区别在于：
所述步骤S2中的熔化温度为950℃；所述步骤S4中的预热温度为320℃；所述步骤S5中的浇注温度为730℃；所述步骤S8中的冷却时间为50s。
所述步骤S1中的铝合金原料具体包括如下组分：400重量份的Al、70重量份的Si、1.5重量份的Cu、5重量份的Mn、3重量份的Zn、0.7重量份的Mg、0.5重量份的Fe。
所述步骤A中的合模充型加压时间为30s，压力由上模冲头刚接触到下模中熔体面起开始变化，直到180bar，速度3mm/s。
所述步骤B中的具体步骤为：将压力以加压速度0.3mm/s逐渐减少至0，压力220bar，达到保压压力后，延时30s进行冷却，冷却时间140s。
所述步骤1)中的工件加热至560℃，保温时间为6h，步骤3)中加热至190℃，保温8h。
所述步骤2)中的冷却时间30min，冷却风机的冷速为200℃/min。
对比例
将经由实施例一-三所制备的铝合金轮毂与某市售低压铸造铝合金轮毂进行性能比对，结果如下：
Figure BDA0002576969080000061
由上表可以看出，本发明制备的铝合金轮毂相比传统的低压铸造铝合金轮毂在力学性能上有着较大的改善。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (8)

1.一种铝合金汽车轮毂液态模锻成型工艺，其特征在于，具体包括如下步骤：
S1、称量、配制铝合金原料；
S2、将铝合金原料放入熔炼炉中，熔融成液态，熔化温度为850-950℃；
S3、将步骤S2所得液态金属以高效精炼剂进行炉内除气、除渣，使液态金属清洁无杂；
S4、准备轮毂模具，并进行预热，预热温度为280-320℃；
S5、将液态金属浇注至轮毂模具中，浇注温度为710-730℃，单坯精确定量浇注；
S6、通过液压机对液态金属进行加压成型；
S7、开模，模具下模顶杆向上顶出工件，上模随压机滑块向上运动，与下模顶杆同速度，消除产品受到的上下模具撕力；
S8、将工件从模具中取出，空气冷却30-50s，随后进行修边、打磨等机加工工序；
S9、对成型的铝合金轮毂进行热处理；
S10、检验、包装并入库。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金汽车轮毂液态模锻成型工艺，其特征在于，所述步骤S1中的铝合金原料具体包括如下组分：200-400重量份的Al、50-70重量份的Si、0.5-1.5重量份的Cu、1-5重量份的Mn、1-3重量份的Zn、0.3-0.7重量份的Mg、0.1-0.5重量份的Fe。
3.根据权利要求1所述的一种铝合金汽车轮毂液态模锻成型工艺，其特征在于，所述步骤S6中的加压成型具体包括如下步骤：
A、合模充型加压；
B、保压模锻。
4.根据权利要求3所述的一种铝合金汽车轮毂液态模锻成型工艺，其特征在于，所述步骤A中的合模充型加压时间为20-30s，压力由上模冲头刚接触到下模中熔体面起开始变化，直到160-180bar，速度1-3mm/s。
5.根据权利要求4所述的一种铝合金汽车轮毂液态模锻成型工艺，其特征在于，所述步骤B中的具体步骤为：将压力以加压速度0.1-0.3mm/s逐渐减少至0，压力200-220bar，达到保压压力后，延时10-30s进行冷却，冷却时间120-140s。
6.根据权利要求1所述的一种铝合金汽车轮毂液态模锻成型工艺，其特征在于，所述步骤S9中的热处理具体包括如下步骤：
1)将轮毂工件加热至一定温度，并保温一段时间；
2)使用冷却风机冷却工件；
3)将工件再次加热至一定温度，并保温一段时间；
4)将工件置于空气中进行空冷。
7.根据权利要求6所述的一种铝合金汽车轮毂液态模锻成型工艺，其特征在于，所述步骤1)中的工件加热至540-560℃，保温时间为4-6h，步骤3)中加热至170-190℃，保温6-8h。
8.根据权利要求7所述的一种铝合金汽车轮毂液态模锻成型工艺，其特征在于，所述步骤2)中的冷却时间10-30min，冷却风机的冷速为50-200℃/min。
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