CN114101631A - 一种用于卡车轮毂的液态模锻方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提出了一种用于卡车轮毂的液态模锻方法，所述液态模锻方法包括以下步骤：闭合模具；铝合金液在压室内静置，使杂质上浮至液体表面；将铝合金液压入模腔，杂质被轴孔芯端面的涂料捕捉并形成料饼；对模腔内的铝合金液逐步加压，并在铝合金液完全凝固前达到设定压力；轴孔芯向下运动切断料饼，并持续加压至完全凝固后第二设定时间；开模抽出轴孔芯并取出轮毂；其中，铝合金液为经过多元素复合变质处理的A357铝合金或ZL107铝合金或ZL201铝合金或7075铝合金中的一种，多元素包括镧铈混合稀土、锶及钙。能够去除杂质并一次成型轴孔，提高了轮毂的抗变形能力和材料利用率。
Description
技术领域
本申请涉及轮毂领域，尤其涉及一种用于卡车轮毂的液态模锻方法。
背景技术
相关技术中，卡车轮毂总成包括轮毂、轮毂内轴承、轮毂外轴承、轮胎螺栓和制动鼓，现有轮毂制造存在的问题在于：金属液直接浇筑至模腔内，导致金属液内的杂质和气孔较多，且不易除去，致使轮毂的抗变形能力不高；另外，现有的制造工艺无法一次形成贯通的轴孔，轴孔需要后续车加工形成，导致材料利用率较低。
发明内容
本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本申请的目的在于提出一种用于卡车轮毂的液态模锻方法，能够一次性形成轴孔，并可以将铝合金液内的杂质去除，提高了轮毂的抗变形能力和材料利用率。
为实现上述目的，本申请提出了一种用于卡车轮毂的液态模锻方法，所述液态模锻方法包括以下步骤：
步骤1、闭合模具，所述模具具有由上模和下模围合形成的模腔以及与所述模腔连通的压室，所述上模具有伸入所述模腔的轴孔芯；
步骤2、将铝合金液密闭压入所述压室，并静置第一设定时间；
步骤3、将铝合金液以第一设定速度压入所述模腔，所述铝合金液的杂质被所述轴孔芯的端面捕捉并形成料饼；
步骤4、对所述模腔内的所述铝合金液以第二设定速度逐步加压，并在所述铝合金液完全凝固前达到设定压力；
步骤5、所述轴孔芯向下运动至切断所述料饼，并持续加压至完全凝固后第二设定时间；
步骤6、开模抽出所述轴孔芯并取出轮毂；
其中，所述铝合金液为经过多元素复合变质处理的A357铝合金或ZL107铝合金或ZL201铝合金或7075铝合金中的一种，所述多元素包括镧铈混合稀土、锶及钙。
根据本申请提出的用于卡车轮毂的液态模锻方法，铝合金液采用经过多元素复合变质处理的A357铝合金或ZL107铝合金或ZL201铝合金或7075铝合金中的一种，多元素包括镧铈混合稀土、锶及钙，通过增设压室，能够将铝合金液的杂质去除，并能一次形成轴孔，提高了成型轮毂的抗变形能力，可以有效防止轴承跑外圈现象的发生；通过增设轴孔芯，能够一次形成轴孔，提高了材料利用率。
另外，根据本申请提出的用于卡车轮毂的液态模锻方法还可以具有如下附加技术特征：
进一步地，步骤2中所述第一设定时间为3-10s。
进一步地，步骤2中所述铝合金液静置所述第一设定时间后，所述铝合金液中的杂质漂浮至所述铝合金液的表面。
进一步地，步骤3中所述第一设定速度为50-500mm/s。
进一步地，步骤3中所述铝合金液接触所述轴孔芯后，所述杂质被涂覆在所述端面上的涂料捕捉。
进一步地，步骤3中所述铝合金液被捕捉杂质后充满所述模腔。
进一步地，步骤4中所述第二设定速度为2-10MPa/s。
进一步地，步骤4中所述设定压力为80-150 MPa。
进一步地，步骤5中所述第二设定时间为1-10s。
进一步地，步骤6中取出所述轮毂后对所述轮毂依次进行冷却、固溶、时效和去除加工处理。
附图说明
下面将参照附图对本申请的示例性实施例进行详细描述，应当理解，下面描述的实施例仅用于解释本申请，而不是对本申请范围的限制，在附图中：
图1是根据本申请的实施例的用于卡车轮毂的液态模锻方法的流程图；
图2是根据本申请的实施例的模具的示意图；
图3是根据本申请的实施例的轮毂的示意图；
图4是料饼被切断后的示意图；
附图标记：
1、模具；
2、模腔；
3、轮毂；
10、上模；
20、下模；
30、轴孔芯；
40、压室；
50、铝合金液；
21、溢流槽；
31、轮盘；
32、外毂；
33、内毂；
34、限位台；
35、键槽；
36、料饼；
41、输液管；
42、下压头；
43、浮动压头；
44、弹簧；
45、下压杆；
51、浮渣。
具体实施方式
下面结合示例详细描述本申请的优选实施例。但是，本领域技术人员应当理解，这些示例性实施例并不意味着对本申请形成任何限制。此外，在不冲突的情况下，本申请的实施例中的特征可以相互组合。在不同的附图中，相同的部件用相同的附图标记表示，且为简要起见，省略了其他的部件，但这并不表明不可以包括其他部件。应当理解，附图中各部件的尺寸、比例关系以及部件的数目均不作为对本申请的限制。
在本文中，除非另有说明，否则“轴向”表示轴孔芯围绕其旋转的旋转轴线的延伸方向，“径向”表示相对于旋转轴线而言的径向方向，“周向”表示相对于旋转轴线而言的周向方向，即环绕旋转轴线的方向。
如图1至图4所示，根据本申请实施例的液态模锻方法采用的模具1具有由上模10和下模20围合形成的模腔2，模腔2用于浇筑成型轮毂3。
本实施例中的轮毂3包括一体成型的轮盘31、外毂32和内毂33，轮毂3为旋转对称结构，且轮毂3沿轴向具有通透的、用于穿过轴的轴孔，同时，在轴孔的的周面构造有沿轴向延伸的、用于固定轴的键槽35。
需要说明的是，在轴孔的两端处还形成有用于限制轴承的限位台34，且限位台34的内径等于轴孔的内径，键槽35的两端延伸至轴孔两侧的限位台34处。
还需要说明的是，外毂32和内毂33对应形成在轮盘31的两侧，且保持同轴布置。且外毂32和内毂33的外径均从轮盘31开始向各自的端部减小，保证轮毂3可以顺利脱模。
本实施例中上模10上配置有一个伸向模腔2内部的轴孔芯30，轴孔芯30用于成型轮毂3的轴孔，在下模20的底部配置有一个与模腔2连通的压室40，在压室40内部活动配置一个下压头42，下压头42在下压杆45的带动下在压室40内沿轴向上下移动，并能够将压室40内部的铝合金液50压入模腔2内。
需要说明的是，本实施例中的铝合金液50为经过多元素复合变质处理的A357铝合金或ZL107铝合金或ZL201铝合金或7075铝合金中的一种，且多元素包括镧铈混合稀土、锶及钙。
在下压头42上弹性连接有一个浮动压头43，浮动压头43与轴孔芯30的下端部对应布置，且浮动压头43的外径大于轴孔芯30的外径，轴孔芯30的向下移动可以将浮动压头43压入下压头42内部，从而使轴孔芯30的下端部伸出至模腔2的下部，便于在浇注后的轮毂3上形成通透的轴孔。
需要说明的是，轴孔芯30被构造成允许在前述的轴孔两端形成限位台34以及键槽35。
本实施例中，液态模锻方法包括以下步骤：
步骤1、闭合模具1；
步骤2、将铝合金液50通过输液管41通入压室40内部，并在压室40内部静置3-10s，使其中的杂质漂浮至铝合金液50的表面形成浮渣51；
步骤3、将经过静置处理的铝合金液50以50-500mm/s的速度压入模腔2，当铝合金液50接触轴孔芯30的下端的端面后，漂浮在铝合金液50表面的浮渣51被涂覆在该端面上的涂料捕捉并形成料饼36，去除杂质后的铝合金液50充满模腔2，前述涂料的优选成分是：含有氟化钠5份、氯化钾35份、氯化钠35份、氧化钙10份、冰晶石粉5份及其他10份。
步骤4、通过上模10的向下运动对模腔2内的铝合金液50以2-10MPa/s的速度逐步加压，并在铝合金液50完全凝固前达到80-150 MPa的设定压力；
步骤5、轴孔芯30向下运动，将形成在轴孔芯30的端面上的料饼36切断，并将下压头42中心的浮动压头43压退，形成轮毂3的轴孔，此时，轴孔芯30的下端部伸出至模腔2的外部（即伸入压室40内部），并加压延时至完全凝固形成后1-10s；
步骤6、开模抽出轴孔芯30并取出轮毂3，开模时，上模10上移，轮毂3留在上模10内，下压头42回退，浮动压头43在弹力作用下上升，并将前述料饼顶出；将轴孔芯30向上抽出，开模取出轮毂3，轮毂3浸入20-90℃水中冷却后，自动送入固溶处理炉进行固溶处理，固溶处理后的轮毂3送入时效炉内进行时效处理，时效处理后进行去除加工，得到铝合金轮毂。
需要说明的是，模腔2的体积通过压力作用下的下压头42和上模10的运动得以调节，以补偿铝合金液50液态收缩、凝固收缩以及固态收缩带来的体积减小，确保轮毂内部致密。
在下模20的内周面还设有有溢流槽21，用于将多余的铝合金液50排出。
利用本申请提出的液态模锻方法制造的轮毂的抗变形能力显著提高，轮毂母体取样，其屈服强度大于330MPa，硬度大于150HBW,可以有效防止使用中轴承跑外圈现象；由于加工余量只有1-3mm，工艺出品率高达95%，使轮毂的制造成本大大降低；与现有铸铁轮毂相比，每只减重达5千克；轮毂内部清洁致密，杂质、气孔和缩松缺陷的发生概率小于2%，达到了优质铸件的要求。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替代和变型。
Claims (10)
1.一种用于卡车轮毂的液态模锻方法，其特征在于，所述液态模锻方法包括以下步骤：
步骤1、闭合模具，所述模具具有由上模和下模围合形成的模腔以及与所述模腔连通的压室，所述上模具有伸入所述模腔的轴孔芯；
步骤2、将铝合金液密闭压入所述压室，并静置第一设定时间；
步骤3、将铝合金液以第一设定速度压入所述模腔，所述铝合金液的杂质被所述轴孔芯的端面捕捉并形成料饼；
步骤4、对所述模腔内的所述铝合金液以第二设定速度逐步加压，并在所述铝合金液完全凝固前达到设定压力；
步骤5、所述轴孔芯向下运动至切断所述料饼，并持续加压至完全凝固后第二设定时间；
步骤6、开模抽出所述轴孔芯并取出轮毂；
其中，所述铝合金液为经过多元素复合变质处理的A357铝合金或ZL107铝合金或ZL201铝合金或7075铝合金中的一种，所述多元素包括镧铈混合稀土、锶及钙。
2.如权利要求1所述的用于卡车轮毂的液态模锻方法，其特征在于，
步骤2中所述第一设定时间为3-10s。
3.如权利要求2所述的用于卡车轮毂的液态模锻方法，其特征在于，
步骤2中所述铝合金液静置所述第一设定时间后，所述铝合金液中的杂质漂浮至所述铝合金液的表面。
4.如权利要求3所述的用于卡车轮毂的液态模锻方法，其特征在于，
步骤3中所述第一设定速度为50-500mm/s。
5.如权利要求4所述的用于卡车轮毂的液态模锻方法，其特征在于，
步骤3中所述铝合金液接触所述轴孔芯的端面后，所述杂质被涂覆在所述端面上的涂料捕捉。
6.如权利要求5所述的用于卡车轮毂的液态模锻方法，其特征在于，
步骤3中所述杂质被捕捉后，所述铝合金液充满所述模腔。
7.如权利要求6所述的用于卡车轮毂的液态模锻方法，其特征在于，
步骤4中所述第二设定速度为2-10MPa/s。
8.如权利要求7所述的用于卡车轮毂的液态模锻方法，其特征在于，
步骤4中所述设定压力为80-150 MPa。
9.如权利要求8所述的用于卡车轮毂的液态模锻方法，其特征在于，
步骤5中所述第二设定时间为1-10s。
10.如权利要求9所述的用于卡车轮毂的液态模锻方法，其特征在于，
步骤6中取出所述轮毂后对所述轮毂依次进行冷却、固溶、时效和去除加工处理。
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 孝云祯等: "《有色金属熔炼与铸锭》", 28 February 1994, 东北大学出版社 * |
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