CN113732265A - 一种高强度镁制轮毂生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于镁合金轮毂技术领域，具体涉及一种高强度镁制轮毂生产工艺，包括以下步骤：步骤一：将长条镁锭送入锯床中锯切，送入预热炉中低温预热，预热温度为60‑80℃，预热30分钟，预热后保温；步骤二：将保温后的镁锭加热至600℃～650℃并加入微量元素搅拌1小时，将镁合金液在密闭环境中通入SF₆和N₂混合气体，静置240分钟，并加热至700℃～720℃温度下保温15分钟。本发明公开的一种高强度镁制轮毂生产工艺操作简单，具有强度高、精密度高、夹杂少、表面光洁的优点，生产工序减少，降低了制造成本，又提高了镁合金轮毂外观质量检测的准确性和稳定性。

Description

一种高强度镁制轮毂生产工艺

技术领域

本发明涉及一种高强度镁制轮毂生产工艺。属于镁合金轮毂技术领域。

背景技术

目前，在当前的汽车轮毂市场中，使用的最多的是铝合金轮毂，其铝合金 牌号为A356、6061，或使用钢轮毂，其牌号为16Mn。由于镁合金是以镁为基 础加入其他元素组成的合金，其特点为密度小，约为1.8g/cm3，比强度高，比 弹性模量大，散热好，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，对有机物和 碱的耐腐蚀性能好，因此也逐渐有厂家将镁合金应用于制作汽车轮毂。

镁合金作为最轻的工程金属材料，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震性好和易于回收等一 系列独特的优点，被誉为“21世纪的绿色工程材料”。镁合金材料应用已经成 为汽车轻量化的一个重要发展方向。近年来，汽车上镁合金结构件的应用以每 年20％的高速增长，如Passat和Audi A4、A6型轿车每车已达13.6～14.5kg， 今后将逐步增至80kg左右。根据汽车工业界的展望，在未来二十年，平均每辆 汽车上的镁合金用量将从目前的2～4kg增加到100～120kg。汽车整车重量降低 10％，滚动阻力减少10％，燃油效率提高6％－8％。美国三大汽车公司、日本和欧洲汽车厂家均在大力开发汽车镁合金零部件，到目前为止，已有方向盘、 座椅、离合器壳体、发动机支架等次承力件采用镁合金制造，取得显著的减重 效果。汽车轮毂作为主要底盘承载件，其减重具有很大的倍增效应，据测算， 轮毂减重将可以达到车身减重5倍以上的效益。镁合金轮毂的制造工艺主要有 铸造和锻造两种工艺，其中铸造工艺包括高压压铸、低压铸造、重力铸造等工 艺，目前，国内外均在不断研究高性能镁合金汽车轮毂及其制造工艺。

镁合金轮毂制造工艺有铸造和锻造两种，虽然生产工序简单，成本较低， 材料利用率高，但本体取样材料力学性能较低，其抗拉强度只有200Mpa左右， 内部组织也易出现疏松、夹杂、气孔等铸造缺陷，致密度差，产品合格率低， 工艺流程复杂，生产周期长，且材料利用率低，成本高。

发明内容

本发明提出一种操作简单，具有强度高、精密度高、夹杂少、表面光洁的 优点，生产工序减少，降低了制造成本，又提高了镁合金轮毂外观质量检测的 准确性和稳定性的高强度镁制轮毂生产工艺，解决现有技术存在的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种高强度镁制轮毂生产工艺，包括以下步骤：

步骤一：将长条镁锭送入锯床中锯切，送入预热炉中低温预热，预热温度 为60-80℃，预热30分钟，预热后保温；

步骤二：将保温后的镁锭加热至600℃～650℃并加入微量元素搅拌1小时， 将镁合金液在密闭环境中通入SF6和N2混合气体，静置240分钟，并加热至 700℃～720℃温度下保温15分钟；制备过程中添加的微量元素提高轮毂的强度， 让轮毂的疲劳强度更高，更具有刚度和弹性，质量更轻。

步骤三：轮毂模具固定在模架上，模具型腔表面预热，预热温度为160～190 ℃，在模具型腔表面均匀喷上一层保温涂料及脱模剂；将镁合金熔液注入到模 具中，浇注的速度为60～110mm/min；挤压铸造机快速增压，使得镁合金熔液在 高压作用下结晶，并在强行补缩下凝固，压力不小于80～100MPa，保压时间为 80～120s，得到镁合金轮毂毛坯；

步骤四：将镁合金轮毂毛坯在380～420℃下，保温8～15h；调节温度至470-480℃，保温1h，固溶处理，在经过固溶处理后的镁合金轮毂毛坯淬火处理，淬火 介质为水，淬火水温小于25℃，经过淬火处理后的镁合金轮毂毛坯在100～120 ℃温度下，保温12-16小时；将经过均匀化处理的镁合金轮毂毛坯进行机械加工 和表面处理，制得镁合金轮毂；

步骤五：喷砂处理：通过350℃～400℃的固液混合喷砂液喷砂去除轮毂表 面氧化皮；

步骤六：通过表面检测装置对轮毂的外壁进行表面检测。

步骤七：对通过表面检测的产品进行真空层抽真空处理，完成成品。

所述步骤二中，SF₆和N₂的比例为6:4。SF₆和N₂的

所述步骤二中微量元素为Zn：0.4～0.6％，Mn：0.1～0.2％，Zr：0.1～0.5 ％，N:0.5～0.8％。

所述步骤四中机械加工和表面处理包括切冒口、机加、旋压、热处理、涂 装、精洗工序。

所述步骤六表面检测装置识别镁合金轮毂的顶面、底面和侧面是否存在氧 化皮、斑点和刮痕的方法，包括如下步骤：

步骤一：通过相机获取得到镁合金轮毂的顶面、底面和侧面图像，进行编 号形成第一待测图像、第二待测图像和第二待测图像；

步骤二：提取第一待测图像，对图像进行预处理，检测确定第一待测图像 中镁合金轮毂的边界轮廓，并提取边界轮廓内的图像；将获取的图像转换成第 一待测灰度图像；

步骤三：获取第一待测灰度图像的基准点像素灰度值，以中心点为圆心向 外呈圆周辐射；将相邻点像素灰度值与中心点灰度值做差值比较运算，得到差 值为T1；并记录对比数量为S1；若T1≤20；则记录该相邻点灰度值；若T1＞ 20，则舍弃该相邻点灰度值；依此类推，当S1值大于图像像素点的60％时，将 记录的各相邻点的灰度值求取平均值，得到标准灰度值；并形成标准灰度图像；

步骤四：将标准灰度图像与第一待测灰度图像做对比，得到第一待测灰度 图像中区别于标准灰度图像的像素点，并框选区别像素点的所在位置做好标记；

步骤五：判断区别像素点的灰度值与标准灰度值的差值T2是否大于80，若 T2＞50，则区别像素点所在位置为氧化皮；

步骤六：若T2≤50，则判断区别像素点所在位置的形状，若区别像素点所 在位置的形状呈线性排列则判断为化痕；若区别像素点所在位置的形状为异状 排列，则判断为斑点；

步骤七：提取第二待测图像和第三待测图像，根据步骤二至步骤六判断镁 合金轮毂顶面、底面和侧面是否存在氧化皮、斑点和刮痕。

本发明通过检测镁合金轮毂的表面是否存在表面缺陷；并记录连续存在缺 陷工件的数量，及时检测产线状态；随时监测各道工序参数且能更快的排查出 问题点。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这 些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外， 下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲 突就可以相互组合。

一种高强度镁制轮毂生产工艺，包括以下步骤：

步骤一：将长条镁锭送入锯床中锯切，送入预热炉中低温预热，预热温度 为60-80℃，预热30分钟，预热后保温；

步骤二：将保温后的镁锭加热至600℃～650℃并加入微量元素搅拌1小时， 将镁合金液在密闭环境中通入SF6和N2混合气体，静置240分钟，并加热至 700℃～720℃温度下保温15分钟；制备过程中添加的微量元素提高轮毂的强度， 让轮毂的疲劳强度更高，更具有刚度和弹性，质量更轻。

所述步骤二中，SF₆和N₂的比例为6:4。SF₆和N₂的比例为6：4。通过稀释 的SF₆和N₂做保护气，防止镁放生燃烧反应

所述步骤二中微量元素为Zn：0.4～0.6％，Mn：0.1～0.2％，Zr：0.1～0.5 ％，N:0.5～0.8％。

步骤三：轮毂模具固定在模架上，模具型腔表面预热，预热温度为160～190 ℃，在模具型腔表面均匀喷上一层保温涂料及脱模剂；将镁合金熔液注入到模 具中，浇注的速度为60～110mm/min；挤压铸造机快速增压，使得镁合金熔液在 高压作用下结晶，并在强行补缩下凝固，压力不小于80～100MPa，保压时间为 80～120s，得到镁合金轮毂毛坯；

步骤四：将镁合金轮毂毛坯在380～420℃下，保温8～15h；调节温度至470-480℃，保温1h，固溶处理，在经过固溶处理后的镁合金轮毂毛坯淬火处理，淬火 介质为水，淬火水温小于25℃，经过淬火处理后的镁合金轮毂毛坯在100～120 ℃温度下，保温12-16小时；将经过均匀化处理的镁合金轮毂毛坯进行机械加工 和表面处理，制得镁合金轮毂；所述步骤四中机械加工和表面处理包括切冒口、 机加、旋压、热处理、涂装、精洗工序。

步骤五：喷砂处理：通过350℃～400℃的固液混合喷砂液喷砂去除轮毂表 面氧化皮；

步骤六：通过表面检测装置对轮毂的外壁进行表面检测。

步骤七：对通过表面检测的产品进行真空层抽真空处理，完成成品。

所述步骤六表面检测装置识别镁合金轮毂的顶面、底面和侧面是否存在氧 化皮、斑点和刮痕的方法，包括如下步骤：

步骤一：通过相机获取得到镁合金轮毂的顶面、底面和侧面图像，进行编 号形成第一待测图像、第二待测图像和第二待测图像；

步骤二：提取第一待测图像，对图像进行预处理，检测确定第一待测图像 中镁合金轮毂的边界轮廓，并提取边界轮廓内的图像；将获取的图像转换成第 一待测灰度图像；

步骤三：获取第一待测灰度图像的基准点像素灰度值，以中心点为圆心向 外呈圆周辐射；将相邻点像素灰度值与中心点灰度值做差值比较运算，得到差 值为T1；并记录对比数量为S1；若T1≤20；则记录该相邻点灰度值；若T1＞ 20，则舍弃该相邻点灰度值；依此类推，当S1值大于图像像素点的60％时，将 记录的各相邻点的灰度值求取平均值，得到标准灰度值；并形成标准灰度图像；

步骤四：将标准灰度图像与第一待测灰度图像做对比，得到第一待测灰度 图像中区别于标准灰度图像的像素点，并框选区别像素点的所在位置做好标记；

步骤五：判断区别像素点的灰度值与标准灰度值的差值T2是否大于80，若 T2＞50，则区别像素点所在位置为氧化皮；

步骤六：若T2≤50，则判断区别像素点所在位置的形状，若区别像素点所 在位置的形状呈线性排列则判断为化痕；若区别像素点所在位置的形状为异状 排列，则判断为斑点；

步骤七：提取第二待测图像和第三待测图像，根据步骤二至步骤六判断镁 合金轮毂顶面、底面和侧面是否存在氧化皮、斑点和刮痕。

本发明通过检测镁合金轮毂的表面是否存在表面缺陷；并记录连续存在缺 陷工件的数量，及时检测产线状态；随时监测各道工序参数且能更快的排查出 问题点

以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方 式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这 些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种高强度镁制轮毂生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：将长条镁锭送入锯床中锯切，送入预热炉中低温预热，预热温度为60-80℃，预热30分钟，预热后保温；

步骤二：将保温后的镁锭加热至600℃～650℃并加入微量元素搅拌1小时，将镁合金液在密闭环境中通入SF₆和N₂混合气体，静置240分钟，并加热至700℃～720℃温度下保温15分钟；

步骤三：轮毂模具固定在模架上，模具型腔表面预热，预热温度为160～190℃，在模具型腔表面均匀喷上一层保温涂料及脱模剂；将镁合金熔液注入到模具中，浇注的速度为60～110mm/min；挤压铸造机快速增压，使得镁合金熔液在高压作用下结晶，并在强行补缩下凝固，压力不小于80～100MPa，保压时间为80～120s，得到镁合金轮毂毛坯；

步骤四：将镁合金轮毂毛坯在380～420℃下，保温8～15h；调节温度至470-480℃，保温1h，固溶处理，在经过固溶处理后的镁合金轮毂毛坯淬火处理，淬火介质为水，淬火水温小于25℃，经过淬火处理后的镁合金轮毂毛坯在100～120℃温度下，保温12-16小时；将经过均匀化处理的镁合金轮毂毛坯进行机械加工和表面处理，制得镁合金轮毂；

步骤五：喷砂处理：通过350℃～400℃的固液混合喷砂液喷砂去除轮毂表面氧化皮；

步骤六：通过表面检测装置对轮毂的外壁进行表面检测。

步骤七：对通过表面检测的产品进行真空层抽真空处理，完成成品。

2.根据权利要求1所述的一种高强度镁制轮毂生产工艺，其特征在于：所述步骤二中，SF₆和N₂的比例为6:4。

3.根据权利要求1或2所述的一种高强度镁制轮毂生产工艺，其特征在于：所述步骤二中微量元素为Zn：0.4～0.6％，Mn：0.1～0.2％，Zr：0.1～0.5％，N:0.5～0.8％。

4.根据权利要求1所述的一种高强度镁制轮毂生产工艺，其特征在于：所述步骤四中机械加工和表面处理包括切冒口、机加、旋压、热处理、涂装、精洗工序。

5.根据权利要求1所述的一种高强度镁制轮毂生产工艺，其特征在于：所述步骤六表面检测装置识别镁合金轮毂的顶面、底面和侧面是否存在氧化皮、斑点和刮痕的方法，包括如下步骤：

步骤一：通过相机获取得到镁合金轮毂的顶面、底面和侧面图像，进行编号形成第一待测图像、第二待测图像和第二待测图像；

步骤二：提取第一待测图像，对图像进行预处理，检测确定第一待测图像中镁合金轮毂的边界轮廓，并提取边界轮廓内的图像；将获取的图像转换成第一待测灰度图像；

步骤三：获取第一待测灰度图像的基准点像素灰度值，以中心点为圆心向外呈圆周辐射；将相邻点像素灰度值与中心点灰度值做差值比较运算，得到差值为T1；并记录对比数量为S1；若T1≤20；则记录该相邻点灰度值；若T1＞20，则舍弃该相邻点灰度值；依此类推，当S1值大于图像像素点的60％时，将记录的各相邻点的灰度值求取平均值，得到标准灰度值；并形成标准灰度图像；

步骤四：将标准灰度图像与第一待测灰度图像做对比，得到第一待测灰度图像中区别于标准灰度图像的像素点，并框选区别像素点的所在位置做好标记；

步骤五：判断区别像素点的灰度值与标准灰度值的差值T2是否大于80，若T2＞50，则区别像素点所在位置为氧化皮；

步骤六：若T2≤50，则判断区别像素点所在位置的形状，若区别像素点所在位置的形状呈线性排列则判断为化痕；若区别像素点所在位置的形状为异状排列，则判断为斑点；

步骤七：提取第二待测图像和第三待测图像，根据步骤二至步骤六判断镁合金轮毂顶面、底面和侧面是否存在氧化皮、斑点和刮痕。