CN101579818B - 高性能大尺寸铝合金汽车轮毂的制造方法 - Google Patents

高性能大尺寸铝合金汽车轮毂的制造方法 Download PDF

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Abstract

高性能大尺寸铝合金汽车轮毂的制造方法涉及机械制造方法。利用半固态触变铸造在大型挤压机上挤压出设计形状和直径的高力学性能及疲劳性能铝合金轮辐；将铝合金板材进行滚压或旋压成形，为一定形状和直径的轮辋，轮辋和轮辐经精工修正后，利用惰性气体保护焊或激光-惰性气体保护焊复合焊将两者焊接在一起，形成一个整体，再进行表面处理。具有轻量化、高的力学性能及疲劳性能等优点，可替代目前商用车使用的钢制焊接车轮和乘用车使用的低压铸造铝合金车轮，同时可提高燃油经济性和结构强度。适用于所有汽车、摩托车车轮的制造，尤其适用于大型轻卡车轮和高级轿车车轮。

Description

高性能大尺寸铝合金汽车轮毂的制造方法
技术领域
本发明涉及机械制造方法，尤其是一种高结构强度、高疲劳性能且可作为无内胎车轮使用的20英寸以上商用车铝合金车轮毂的方便、经济制造方法。
背景技术
随着汽车工业的发展，汽车的产量增加和保有量增多，在带动经济发展和给人们出行带来方便的同时，也产生了排放、燃油能源消耗和安全三大问题，尤其是汽车尾气排放，温室气体的增加，给我国对京都议定书的承诺带来很大的困难。世界各国政府均对汽车的节能减排和安全问题十分重视，并制订了相关的法规，以降低汽车燃油消耗和排放，并提高汽车的安全性，如燃油消耗法，排放法规以及碰撞安全法规等。一系列的实验证明，汽车每减重10％，油耗下降6-8％，排放降低4-6％，每减少1升油耗，可使CO2排放降低2-2.5kg，可见汽车轻量化是节能减排的重要而有效的手段。但轻量化不能影响汽车安全，只有合理的采用各类轻量化、高强度材料才能保证汽车减重而不能影响它的安全。铝合金的比重约为2.7g/cm3，为钢铁的30％左右，应用铝合金是重要的减重方法；因此，近年来铝合金在汽车上的应用迅速增加，据欧洲铝协的报告，每应用1kg的铝合金可使轿车寿命周期降低排放CO2 22kg，在汽车的发动机上大量应用铝合金铸件，出现了全铝合金发动机，美铝公司更是开发了全铝轿车Audi A8。
铝合金在汽车上应用的一个重要零部件是铝合金汽车轮毂，目前乘用车上基本都是用铸造铝合金轮毂，但我国重卡等商用车、大型客车仍使用有焊缝的钢制车轮，该种车轮散热性差、质量重、结构强度低、需要使用内胎增加了爆胎率。由于近年全球石油能源消耗大，油价飙升，节能减排、提高汽车综合性能已是国家和各整车制造商亟待解决的问题。将有焊缝的钢制车轮替换为大尺寸的铝合金车轮毂可大大提高汽车的燃油经济性，并能改善汽车的平顺性和刹车制动性能。但目前铸造铝合金轮毂强度低，难以满足商用车使用要求。美国美铝公司等开发的锻造铝合金车轮毂可以满足商用车的使用要求，但其制造成本高，是目前我国商用车使用的钢制车轮的5-7倍，难以大批量应用。因而，重卡等商用车、大型客车等使用的铝合金轮毂必须满足高强度、高疲劳性能、低成本等的要求，才有可能批量应用。
半固态铝合金制造构件的金相组织为等轴晶组织，晶粒细小分布均匀，极大程度地避免了缩孔和疏松的产生，因而半固态铝合金制造构件有高的疲劳寿命和结构性能，可达到锻造制品的性能水平。用半固态铝合金制造汽车轮毂是较为有效提高性能的方式，但整体半固态铝合金模锻汽车轮毂或半固态铸造铝合金轮毂需要大尺寸的半固态浆料铸坯，且成形控制复杂并需要大型的生产设备，因而成本仍相对较高。
专利申请号02156716.6，2004年6月23日公开，公开号为CN1506177a，公开了“一种无缝铝轮圈成型方法”，以及专利申请号200610050140.5，2006年9月6日公开，公开号为CN1827289a，公开了“一种锻造铝合金车轮锻旋成形工艺”，但两者成本均较高，其市场竞争力较小。而卷焊铝合金轮圈成本较低，工艺较成熟，市场竞争力较好。
发明内容
本发明的目的在于选用一种新的制造工艺，制造一种汽车高性能铝合金车轮，车轮轮辐采用半固态铝合金挤压制造，车轮辋采用铝合金滚压或旋压成形，再将半固态铝合金轮辐和滚旋压成形轮辋焊接成整体汽车车轮。
由于汽车车轮失效多发生在轮辐部分，显然半固态铝合金制造汽车车轮能大幅度提高车轮抗冲击性能和疲劳性能等综合性能；为了降低工业化难度和成本，采用半固态铝合金制造车轮轮辐与滚压卷焊轮圈焊接在一起是较为合理的工艺选择。
本发明的目的所采用的技术方案是，制造方法步骤如下：
a、将铝合金熔化后，相对于铝合金加入质量分数为0.3％-2.0％范围的硼钛合金或者SiB2等细化剂细化晶粒，并精炼后在静止炉中冷却至合金的液相线温度-液相线温度以上10-18℃范围内，保温20-30分钟，在半连续铸造机上经一次冷却及二次冷却铸造出
Figure G2009101040626D00021
直径的铝合金圆柱铸坯，其铸造速度为100-200mm/min，冷却水流量0.05-0.1m3/min；随后将
Figure G2009101040626D00031
直径的铝合金圆柱铸坯经工频炉加热，加热温度为液相线温度以下20-30℃范围保温20分钟，其固相率达到55-70％，再通过固态触变挤压铸造在1500-3000吨的油压机上挤压出不同设计形状和大尺寸直径的铝合金轮辐，其中压室温度为200-350℃，停留时间为10秒；
b、将一定尺寸、3.5-14cm板厚的铝合金板材通过卷筒机卷为圆筒，在接缝处进行惰性气体保护焊焊接，其工艺参数为：焊丝直径为0.8mm-2.0mm，焊接电流为240-290A，电弧电压26-28V，惰性气体流量23-31L/min，在滚压机或旋压机进行滚压或旋压成形，将两端部进行卷边，滚压时进行适当外热，其工艺参数为：加热温度为345-480℃，厚度减薄率为50-80％，主轴转速300-480转/分，每转进给率为0.5-2.0mm/转，制造出铝合金轮辋；
c、轮辋和轮辐经精加工后，将两者采用惰性气体保护焊焊接或者激光-惰性气体保护焊复合焊在一起，形成一个整体汽车轮毂，再按常规铝合金车轮处理工艺进行表面处理和强化，，采用MIG直流反接半自动焊接，其工艺参数为：焊丝直径为2.0mm，焊接电流为240-290A，电弧电压26-28V，惰性气体流量23-31L/min，正面焊1-3层，反面焊一层。
按本发明的汽车半固态铝合金-旋压车轮毂，疲劳强度和结构强度高，采用半固态铝合金制造的轮辐能大幅度改善车轮的疲劳性能和结构强度，采用圆板圈整体旋压成无缝轮辋可使用无内胎轮胎，大大降低爆胎率，利用半固态成形降低了模具成本、提高了成品率，而采用滚压卷焊轮辋成本低，所制的车轮市场竞争力强。本发明促进铝合金在汽车轻量化中的应用，能有效提高汽车的燃油经济性和汽车平顺性。
具体实施方式
实施例1
下面结合实施例对本发明作进一步说明。实施例中采用的6061铝合金板材的合金成分质量百分比(％)为：
Figure G2009101040626D00032
将6061铝合金放入工频电炉熔化后，相对于铝合金加入质量分数为0.5％的SiB2作为细化剂细化晶粒，并精炼后在静止炉中冷却至合金的液相线温度-670℃范围内，保温30分钟，在半连续铸造机上经一次冷却及二次冷却铸造出
Figure G2009101040626D00041
直径的铝合金圆柱铸坯，其铸造速度为125mm/min，冷却水流量0.05-0.75m3/min。随后将
Figure G2009101040626D00042
直径的铝合金圆柱铸坯经工频率加热，加热温度为618℃保温20分钟，其固相率达到65-70％，再通过固态触变挤压铸造在2500吨的油压机上挤压出设计形状和尺寸的铝合金轮辐，其中压室温度为350℃，停留时间为10秒后脱模，冷却后机加工，完成半固态轮辋成型；将12cm板厚的6022铝合金热轧板剪切到一定尺寸，将下料板材通过卷筒机卷为圆筒，在接缝处进行氩气保护焊焊接，焊接参数为焊丝直径为1.0mm，焊接电流为240A，电弧电压26V，氩气流量23L/min，然后再将两端部进行卷边，滚压时进行外部加热，其工艺参数为：加热温度为480℃，厚度减薄率为60％，主轴转速400转/分，每转进给率为1.0mm/转，制造出铝合金滚压轮辋；轮辋和轮辐经精加工后，将两者采用直流反接半自动氩气保护焊焊接形成一个整体汽车轮毂，其工艺参数为：焊丝直径为2.0mm，焊接电流为240A，电弧电压26V，氩气流量23L/min，正面焊1-3层，反面焊一层，最后再进行喷沙强化和表面处理。
本实施例所制造的15英寸车轮重量为6.7kg。

Claims (1)

1.一种高性能大尺寸铝合金汽车轮毂的制造方法，其特征在于制造方法步骤如下：
a、将铝合金熔化后，相对于铝合金加入质量分数为0.3％-2.0％范围的硼钛合金或者SiB2细化剂细化晶粒，并精炼后在静止炉中冷却至合金的液相线温度-液相线温度以上10-20℃范围内，保温20-30分钟，在半连续铸造机上经一次冷却及二次冷却铸造出
Figure FSB00000103668300011
直径的铝合金圆柱铸坯，其铸造速度为100-200mm/min，冷却水流量0.05-0.1m3/min；随后将
Figure FSB00000103668300012
直径的铝合金圆柱铸坯经工频炉加热，加热温度为液相线温度以下20-30℃范围保温20分钟，其固相率达到55-70％，再通过固态触变挤压铸造在1500-3000吨的油压机上挤压出不同设计形状和大尺寸直径的铝合金轮辐，其中压室温度为200-350℃，停留时间为10秒；
b、将一定尺寸、3.5-14cm板厚的铝合金板材通过卷筒机卷为圆筒，在接缝处进行惰性气体保护焊焊接，其工艺参数为：焊丝直径为0.8mm-2.0mm，焊接电流为240-290A，电弧电压26-28V，惰性气体流量23-31L/min，在滚压机或旋压机进行滚压或旋压成形，将两端部进行卷边，滚压时进行适当外热，其工艺参数为：加热温度为345-480℃，厚度减薄率为50-80％，主轴转速300-480转/分，每转进给率为0.5-2.0mm/转，制造出铝合金轮辋；
c、轮辋和轮辐经精加工后，将两者采用惰性气体保护焊焊接或者激光-惰性气体保护焊复合焊在一起，形成一个整体汽车轮毂，再按常规铝合金车轮处理工艺进行表面处理和强化，采用直流反接半自动惰性气体保护焊接，其工艺参数为：焊丝直径为0.8mm-2.0mm，焊接电流为240-290A，电弧电压26-28V，惰性气体流量23-31L/min，正面焊1-3层，反面焊一层。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102152721A (zh) * 2011-03-23 2011-08-17 重庆大学 一种镁合金汽车转向控制臂

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101973182B (zh) * 2010-09-17 2012-11-14 苏竞 超轻量化卡车、客车铝合金轮毂及其制作方法
CN102225485A (zh) * 2011-06-08 2011-10-26 沈阳飞机工业（集团）有限公司 Tc18钛合金激光-氩弧复合热源焊接工艺
CN102601582A (zh) * 2012-03-09 2012-07-25 浙江金固股份有限公司 合成焊接型商用车轮的制造方法
CN103056611B (zh) * 2012-12-20 2014-10-29 河北立中有色金属集团有限公司 一种镁合金汽车轮毂铸造旋压复合成形方法
US10442241B2 (en) 2013-09-05 2019-10-15 GM Global Technology Operations LLC Methods and apparatus to produce high performance axisymmetric components
CN103817495B (zh) * 2014-03-05 2016-06-08 浙江巨科实业股份有限公司 铝合金轮毂的制造方法
CN104015004A (zh) * 2014-06-13 2014-09-03 浙江巨科实业有限公司 铝合金轮毂的制造方法
CN104131187B (zh) * 2014-08-18 2016-03-02 张卫红 一种铝合金及其制备方法
CN105478618B (zh) * 2015-12-10 2018-04-06 福建申利卡铝业发展有限公司 一种旋压轮圈的加工工艺
CN107116345A (zh) * 2017-07-04 2017-09-01 蚌埠市福沃特车轮制造科技有限公司 耐摩擦铝合金轮毂旋压工艺
CN108707744B (zh) * 2018-06-19 2020-04-28 广东工业大学 一种轻量化骨科支架的加工方法
CN112440077A (zh) * 2020-09-24 2021-03-05 长沙戴湘汽配科技有限公司 一种铸造铝轮坯旋压短流程工艺及方法
CN113319541B (zh) * 2021-07-09 2023-05-09 重庆市超群工业股份有限公司 汽车轮毂加工工艺
CN115415671A (zh) * 2022-09-14 2022-12-02 聊城产研创新发展有限公司 一种钢制轮毂的激光-gmaw电弧复合焊接方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2019317A (en) * 1978-04-18 1979-10-31 Dahlgren H P Reversible newspaper press
CN1509826A (zh) * 2002-12-24 2004-07-07 鼎福工业有限公司 汽车铝合金轮圈的制造方法
CN1827289A (zh) * 2006-03-31 2006-09-06 嘉兴市四通车轮制造有限公司 锻造铝合金车轮锻－旋成形工艺
CN101007383A (zh) * 2006-01-23 2007-08-01 长程轮圈股份有限公司 铝合金轮圈的制法
CN101402301A (zh) * 2008-10-31 2009-04-08 苏竞 铝合金车轮及其制造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2019317A (en) * 1978-04-18 1979-10-31 Dahlgren H P Reversible newspaper press
CN1509826A (zh) * 2002-12-24 2004-07-07 鼎福工业有限公司 汽车铝合金轮圈的制造方法
CN101007383A (zh) * 2006-01-23 2007-08-01 长程轮圈股份有限公司 铝合金轮圈的制法
CN1827289A (zh) * 2006-03-31 2006-09-06 嘉兴市四通车轮制造有限公司 锻造铝合金车轮锻－旋成形工艺
CN101402301A (zh) * 2008-10-31 2009-04-08 苏竞 铝合金车轮及其制造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP昭55-22515A 1980.02.18

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102152721A (zh) * 2011-03-23 2011-08-17 重庆大学 一种镁合金汽车转向控制臂
CN102152721B (zh) * 2011-03-23 2012-08-01 重庆大学 一种镁合金汽车转向控制臂

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