CN110936113A - 一种长寿命锻造铝合金车轮制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及铝合金车轮的技术领域，特别涉及一种长寿命锻造铝合金车轮制造方法，其通过增加车轮表面处理工序，对车轮表面进行强化，从而得到长寿命、耐磨性、耐腐蚀性和抗氧化性的锻造铝合金车轮；包括以下操作步骤：S1:棒料加热；S2:锻造：将加热后的棒料进行单步锻；S3:冲孔扩口：将轮辋腿扩开一定角度，同时将锻坯中心部位冲孔；S4:清洗冷却：锻坯进入清洗线进行清洗；S5:旋压：将锻坯放在旋压下模上压实；S6:热处理：采取固溶+淬火+人工时效的方式进行热处理；S7:粗车；S8:表面滚光：对车轮正面、背腔及外侧轮辋进行全滚光；S9:钻孔铣窗口；S10:表面拉丝：对车轮正面及背腔进行拉丝处理；S11:表面钝化：将车轮放入钝化液中浸泡，钝化后纯水洗再烘干。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金车轮的技术领域，特别是涉及一种长寿命锻造铝合金车轮制造方法。
背景技术
近年来随着汽车行业的发展，越来越多的商用卡、客车选用安装锻造铝合金车轮，促使锻造铝合金车轮产业突飞猛进的发展。锻造车轮虽具有自身轻，节约燃油等优点，但生产工艺复杂，成本相对较高，因此考虑到铝合金自身有抗氧化功能，锻造铝合金车轮厂家普遍生产的为精车和抛光两种表面未喷涂的车轮，随着使用年限增加，这两种状态的车轮反映出耐磨性差，易腐蚀氧化，寿命短等问题。因此只有提高车轮寿命、增加车轮的耐磨性、耐腐蚀性和抗氧化性，才能在竞争激烈的市场中提高市场占有率。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种长寿命锻造铝合金车轮制造方法,通过增加车轮表面处理工序，对车轮表面进行强化，从而得到长寿命、具有耐磨性、耐腐蚀性和抗氧化性的锻造铝合金车轮。
为实现上述目的，本发明是采用以下技术方案实现的：
一种长寿命锻造铝合金车轮制造方法，包括以下操作步骤：
S1:棒料加热：铝棒在棒料加热炉内加热时间至少100min以上，棒料出炉；
S2:锻造：在压力机上，锻造模具温度370℃～390℃，将加热后的棒料进行单步锻，制造出带轮辋腿的圆形锻坯；
S3:冲孔扩口：在压力机上，将锻坯轮辋腿朝上放置，利用扩口块将轮辋腿扩开一定角度，同时冲头将锻坯中心部位冲孔；
S4:清洗冷却：扩口冲孔后锻坯进入清洗线，采用室温水进行清洗；
S5:旋压：将清洗后的扩口锻坯放在旋压下模上，尾顶将锻坯压实，旋压过程中锻坯跟随下模具一起以转速为500-600r/min转动，旋轮对锻坯进行轮辋成型旋压；
S6:热处理：采取固溶+淬火+人工时效的方式进行热处理；
S7:粗车：使用立车车床对旋压毛坯进行粗车加工；
S8:表面滚光：在车床上，利用滚光刀对车轮正面，车轮背腔及外侧轮辋进行全滚光，加工时滚光刀头始终在加工型面的法线方向；
S9:钻孔铣窗口：利用加工中心，铣加工窗口和钻螺栓孔、气门孔；
S10:表面拉丝：对车轮正面及背腔(螺栓孔、气门孔、窗口除外)进行拉丝处理，将车轮置于拉丝机上，中心孔固定，拉丝机平稳匀速转动进行拉丝；
S11:表面钝化：将脱脂纯水洗后的锻造铝合金车轮放入钝化液中浸泡，钝化后纯水洗再烘干。
作为一种优选的技术方案，所述步骤S1中，铝棒采用6061铝棒，棒料出炉温度为460℃～506℃。
作为一种优选的技术方案，所述步骤S2中压力机采用6000吨压力机，所述步骤S3中压力机采用315吨压力机。
作为一种优选的技术方案，所述步骤S6中的固溶温度为520℃～560℃，固溶时间为180～200min，淬火水温保持55-65℃，淬火转移时间15s以内，水中停留时间260～300s；人工时效温度为150～200℃，时间为5～10h。
作为一种优选的技术方案，所述固溶温度为540℃，固溶时间为191min，淬火水温保持60℃，淬火转移时间10s以内，水中停留时间280s；人工时效温度为177℃，时间为7.5h。
作为一种优选的技术方案，所述步骤S8中滚光的转速500-600r/min，进给量为0.25-0.35mm/r，所用的滚光刀刀头直径为2mm，滚光后车轮表面粗糙度达到R0.8。
作为一种优选的技术方案，所述步骤S10中先控制拉丝机的转速200-300r/min，用60目砂纸粗拉丝，然后调整拉丝机转速400-500r/min，再用120目细拉丝。
作为一种优选的技术方案，所述步骤S11中，钝化液选用无六价铬钝化液，钝化液的浓度:2-3％质量浓度,温度:30-40℃，PH值:3.8—4.2，钝化时间为2-4min。
与现有技术相比本发明的有益效果为：采用棒料加热→锻造→冲孔扩口→清洗冷却→旋压→热处理→粗车加工→表面滚光→钻螺栓孔铣窗口→表面拉丝→表面钝化的制造工艺，通过增加车轮表面处理工序，表面滚光是通过高硬度滚光刀向车轮表面施加一定压力，在常温状态下表层金属发生塑性变形，加工硬化来提高车轮的表面硬度，从而延长了锻造铝合金车轮的使用寿命；表面拉丝是通过研磨在车轮表面打磨出类似规则的线纹，既能掩饰前序表面划伤问题，也能起到一定的装饰效果；表面钝化利用钝化液在车轮表面形成钝化膜，钝化处理后的锻造铝合金车轮有较好的耐腐蚀、抗氧化性能。与现有锻造铝合金制造工艺相比，本发明所制造的锻造铝合金车轮硬度提高了25％左右，径向疲劳试验高达400万转以上，盐雾CASS试验达到168小时不腐蚀。
附图说明
图1是本发明的长寿命锻造铝合金车轮制造方法的成形工序示意图；
图2是本发明的长寿命锻造铝合金车轮制造方法的滚光工序加工示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明的长寿命锻造铝合金车轮制造方法,如图1所示,包括以下工艺步骤：棒料加热→锻造→冲孔扩口→清洗冷却→旋压→热处理→粗车加工→表面滚光→钻螺栓孔铣窗口→表面拉丝→表面钝化，针对铝合金车轮反映出耐磨性差、易腐蚀氧化、寿命短等问题，通过增加车轮表面处理工序，对车轮表面进行强化，从而得到长寿命，具有耐磨性、耐腐蚀性和抗氧化性的锻造铝合金车轮；表面滚光是通过高硬度滚光刀向车轮表面施加一定压力，在常温状态下表层金属发生塑性变形，加工硬化来提高车轮的表面硬度，从而延长了锻造铝合金车轮的使用寿命。表面拉丝是通过研磨在车轮表面打磨出类似规则的线纹，既能掩饰前序表面划伤问题，也能起到一定的装饰效果。表面钝化利用钝化液在车轮表面形成钝化膜，钝化处理后的锻造铝合金车轮有较好的耐腐蚀、抗氧化性能。
实施例1
如图1至图2所示，一种长寿命锻造铝合金车轮制造方法，包括以下操作步骤：
S1:棒料加热：6061铝棒在棒料加热炉内加热时间110min，棒料出炉温度为460℃；
S2:锻造：在6000吨压力机上，锻造模具温度370℃，将加热后的棒料进行单步锻，制造出带轮辋腿的圆形锻坯；
S3:冲孔扩口：在315t压力机上，将锻坯轮辋腿朝上放置，利用扩口块将轮辋腿扩开一定角度，同时冲头将锻坯中心部位冲孔，便于后续旋压工序锻坯放在旋压模具上及毛坯定位。
S4:清洗冷却：扩口冲孔后锻坯进入清洗线，采用室温水进行清洗；
S5:旋压：将清洗后的扩口锻坯放在旋压下模上，尾顶将锻坯压实，旋压过程中锻坯跟随下模具一起以转速为500r/min转动，旋轮对锻坯进行轮辋成型旋压；
S6:热处理：采取固溶+淬火+人工时效的方式进行热处理，固溶温度为520℃，固溶时间为200min，淬火水温保持55℃，淬火转移时间15s以内，水中停留时间260s；人工时效温度为150℃，时间为10h；
S7:粗车：使用立车车床对旋压毛坯进行粗车加工；
S8:表面滚光：在车床上，利用滚光刀对车轮正面、车轮背腔及外侧轮辋进行全滚光，加工时滚光刀头始终在加工型面的法线方向，主要工艺参数：转速500r/min，进给量0.35mm/r，所用的滚光刀头直径2mm，滚光后车轮表面粗糙度达到R0.8，便于后续拉丝工序的拉丝纹路均匀。
S9:钻孔铣窗口：利用加工中心，铣加工窗口和钻螺栓孔、气门孔；
S10:表面拉丝：对车轮正面及背腔(螺栓孔、气门孔、窗口除外)进行拉丝处理，将车轮置于拉丝机上，中心孔固定，拉丝机平稳匀速转动进行拉丝，先控制拉丝机的转速200r/min，用60目砂纸粗拉丝，然后调整拉丝机转速400r/min，再用120目细拉丝；
S11:表面钝化：将脱脂纯水洗后的锻造铝合金车轮放入钝化液中浸泡，钝化液选用无六价铬钝化液，钝化液的浓度:2％质量浓度,温度:30℃，PH值:3.8，钝化时间为4min，钝化后纯水洗再烘干。
实施例2
一种长寿命锻造铝合金车轮制造方法，包括以下操作步骤：
S1:棒料加热：6061铝棒在棒料加热炉内加热时间120min，棒料出炉温度为480℃；
S2:锻造：在6000吨压力机上，锻造模具温度380℃，将加热后的棒料进行单步锻，制造出带轮辋腿的圆形锻坯；
S3:冲孔扩口：在315t压力机上，将锻坯轮辋腿朝上放置，利用扩口块将轮辋腿扩开一定角度，同时冲头将锻坯中心部位冲孔；
S4:清洗冷却：扩口冲孔后锻坯进入清洗线，采用室温水进行清洗；
S5:旋压：将清洗后的扩口锻坯放在旋压下模上，尾顶将锻坯压实，旋压过程中锻坯跟随下模具一起转速为550r/min转动，旋轮对锻坯进行轮辋成型旋压；
S6:热处理：采取固溶+淬火+人工时效的方式进行热处理，固溶温度为540℃，固溶时间为191min，淬火水温保持60℃，淬火转移时间15s以内，水中停留时间280s；人工时效温度为177℃，时间为7.5h；
S7:粗车：使用立车车床对旋压毛坯进行粗车加工；
S8:表面滚光：在车床上，利用滚光刀对车轮正面、车轮背腔及外侧轮辋进行全滚光，加工时滚光刀头始终在加工型面的法线方向，主要工艺参数：转速550r/min，进给量0.3mm/r，所用的滚光刀头直径2mm，滚光后车轮表面粗糙度达到R0.8。
S9:钻孔铣窗口：利用加工中心，铣加工窗口和钻螺栓孔、气门孔；
S10:表面拉丝：对车轮正面及背腔(螺栓孔、气门孔、窗口除外)进行拉丝处理，将车轮置于拉丝机上，中心孔固定，拉丝机平稳匀速转动进行拉丝，先控制拉丝机的转速250r/min，用60目砂纸粗拉丝，然后调整拉丝机转速450r/min，再用120目细拉丝；
S11:表面钝化：将脱脂纯水洗后的锻造铝合金车轮放入钝化液中浸泡，钝化液选用无六价铬钝化液，钝化液的浓度:2.5％质量浓度,温度:35℃，PH值:4.0，钝化时间为3min，钝化后纯水洗再烘干。
实施例3
一种长寿命锻造铝合金车轮制造方法，包括以下操作步骤：
S1:棒料加热：6061铝棒在棒料加热炉内加热时间100min，棒料出炉温度为506℃；
S2:锻造：在6000吨压力机上，锻造模具温度390℃，将加热后的棒料进行单步锻，制造出带轮辋腿的圆形锻坯；
S3:冲孔扩口：在315t压力机上，将锻坯轮辋腿朝上放置，利用扩口块将轮辋腿扩开一定角度，同时冲头将锻坯中心部位冲孔；
S4:清洗冷却：扩口冲孔后锻坯进入清洗线，采用室温水进行清洗；
S5:旋压：将清洗后的扩口锻坯放在旋压下模上，尾顶将锻坯压实，旋压过程中锻坯跟随下模具一起转速为600r/min转动，旋轮对锻坯进行轮辋成型旋压；
S6:热处理：采取固溶+淬火+人工时效的方式进行热处理，固溶温度为560℃，固溶时间为180min，淬火水温保持65℃，淬火转移时间15s以内，水中停留时间300s；人工时效温度为200℃，时间为5h；
S7:粗车：使用立车车床对旋压毛坯进行粗车加工；
S8:表面滚光：在车床上，利用滚光刀对车轮正面、车轮背腔及外侧轮辋进行全滚光，加工时滚光刀头始终在加工型面的法线方向，主要工艺参数：转速600r/min，进给量0.25mm/r，所用的滚光刀头直径2mm，滚光后车轮表面粗糙度达到R0.8；
S9:钻孔铣窗口：利用加工中心，铣加工窗口和钻螺栓孔、气门孔；
S10:表面拉丝：对车轮正面及背腔(螺栓孔、气门孔、窗口除外)进行拉丝处理，将车轮置于拉丝机上，中心孔固定，拉丝机平稳匀速转动进行拉丝，先控制拉丝机的转速300r/min，用60目砂纸粗拉丝，然后调整拉丝机转速500r/min，再用120目细拉丝；
S11:表面钝化：将脱脂纯水洗后的锻造铝合金车轮放入钝化液中浸泡，钝化液选用无六价铬钝化液，钝化液的浓度:3％质量浓度,温度:40℃，PH值:4.2，钝化时间为2min，钝化后纯水洗再烘干。
将本发明实施例1-实施例3的铝合金车轮进行硬度测定、径向疲劳试验、盐雾CASS试验，与现有锻造铝合金车轮对比，结果如表1所示：
表1铝合金车轮硬度、寿命、耐腐蚀性对比
由上述试验结果可看出，与现有锻造铝合金制造工艺相比，本发明所制造的锻造铝合金车轮硬度提高了25％左右，径向疲劳试验高达400万转以上，盐雾CASS试验达到168小时不腐蚀
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种长寿命锻造铝合金车轮制造方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
S1:棒料加热：铝棒在棒料加热炉内加热时间至少100min以上，棒料出炉；
S2:锻造：在压力机上，锻造模具温度370℃～390℃，将加热后的棒料进行单步锻，制造出带轮辋腿的圆形锻坯；
S3:冲孔扩口：在压力机上，将锻坯轮辋腿朝上放置，利用扩口块将轮辋腿扩开一定角度，同时冲头将锻坯中心部位冲孔；
S4:清洗冷却：扩口冲孔后锻坯进入清洗线，采用室温水进行清洗；
S5:旋压：将清洗后的扩口锻坯放在旋压下模上，尾顶将锻坯压实，旋压过程中锻坯跟随下模具一起以转速为500-600r/min转动，旋轮对锻坯进行轮辋成型旋压；
S6:热处理：采取固溶+淬火+人工时效的方式进行热处理；
S7:粗车：使用立车车床对旋压毛坯进行粗车加工；
S8:表面滚光：在车床上，利用滚光刀对车轮正面、车轮背腔及外侧轮辋进行全滚光，加工时滚光刀头始终在加工型面的法线方向；
S9:钻孔铣窗口：利用加工中心，铣加工窗口和钻螺栓孔、气门孔；
S10:表面拉丝：对车轮正面及背腔(螺栓孔、气门孔、窗口除外)进行拉丝处理，将车轮置于拉丝机上，中心孔固定，拉丝机平稳匀速转动进行拉丝；
S11:表面钝化：将脱脂纯水洗后的锻造铝合金车轮放入钝化液中浸泡，钝化后纯水洗再烘干。
2.如权利要求1所述的长寿命锻造铝合金车轮制造方法，其特征在于，所述步骤S1中，铝棒采用6061铝棒，棒料出炉温度为460℃～506℃。
3.如权利要求2所述的长寿命锻造铝合金车轮制造方法，其特征在于，所述步骤S2中压力机采用6000-10000吨压力机，所述步骤S3中压力机采用200-500吨压力机。
4.如权利要求3所述的长寿命锻造铝合金车轮制造方法，其特征在于，所述步骤S6中的固溶温度为520℃～560℃，固溶时间为180～200min，淬火水温保持55-65℃，淬火转移时间15s以内，水中停留时间260～300s；人工时效温度为150～200℃，时间为5～10h。
5.如权利要求4所述的长寿命锻造铝合金车轮制造方法，其特征在于，所述固溶温度为540℃，固溶时间为191min，淬火水温保持60℃，淬火转移时间10s以内，水中停留时间280s；人工时效温度为177℃，时间为7.5h。
6.如权利要求5所述的长寿命锻造铝合金车轮制造方法，其特征在于，所述步骤S8中滚光的转速500-600r/min，进给量为0.25-0.35mm/r，所用的滚光刀刀头直径为2mm，滚光后车轮表面粗糙度达到R0.8。
7.如权利要求6所述的长寿命锻造铝合金车轮制造方法，其特征在于，所述步骤S10中先控制拉丝机的转速200-300r/min，用60目砂纸粗拉丝，然后调整拉丝机转速400-500r/min，再用120目细拉丝。
8.如权利要求7所述的长寿命锻造铝合金车轮制造方法，其特征在于，所述步骤S11中，钝化液选用无六价铬钝化液，钝化液的浓度:2-3％质量浓度,温度:30-40℃，PH值:3.8—4.2，钝化时间为2-4min。
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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 | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Liu Jianfang Inventor after: Wang Limei Inventor after: Zhang Dianjie Inventor after: Yang Xiaoyu Inventor after: Li Huilin Inventor after: Zhang Bao Inventor after: Zhao Libing Inventor before: Liu Jianfang Inventor before: Wang Limei Inventor before: Li Huilin Inventor before: Zhang Bao Inventor before: Zhao Libing |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200331 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |