CN112549846B

CN112549846B - 一种应用于液态模锻轮毂产品的轮辐性能提升方法

Info

Publication number: CN112549846B
Application number: CN202011516844.3A
Authority: CN
Inventors: 刘忠锁
Original assignee: Liaoning Zhongxiang Aluminum Co ltd
Current assignee: Liaoning Zhongxiang Aluminum Co ltd
Priority date: 2020-12-21
Filing date: 2020-12-21
Publication date: 2022-06-03
Anticipated expiration: 2040-12-21
Also published as: CN112549846A

Abstract

本发明属于车辆轮毂技术领域，涉及一种应用于液态模锻轮毂产品的轮辐性能提升方法，所述轮毂为轮辋与轮辐一体，在液态模锻之后，热处理之前，对轮辐进行挤压。本发明解决了现有液态模锻轮毂产品轮辐部位机械性能低于轮缘、轮辋部位的问题，提升了轮毂的整体性能。

Description

一种应用于液态模锻轮毂产品的轮辐性能提升方法

技术领域

本发明属于车辆轮毂技术领域，涉及一种应用于液态模锻轮毂产品的轮辐性能提升方法。

背景技术

轮毂是汽车上最重要的安全零件之一，轮毂承受着汽车和载物质量作用的压力，受到车辆在起动、制动时动态扭矩的作用，还承受汽车在行驶过程中转弯、凹凸路面、路面障碍物冲击等来自不同方向动态载荷产生的不规则交变受力。轮毂的质量和可靠性不但关系到车辆和车上人员物资的安全性，还影响到车辆在行驶中的平稳性、操纵性、舒适性等性能，这就要求轮毂动平衡好、疲劳强度高、有好的刚性和弹性、尺寸和形状精度高、质量轻等，铝轮毂以其良好的综合性能满足了上述要求，在安全性、舒适性和轻量化等方面表现突出，博得了市场青睐。

现有汽车铝轮毂的成型工艺已逐渐采用液态模锻，液态模锻是一种既具有铸造特点，又类似固态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。

现有技术中，如公开号为CN106345984B的中国专利，其公开了一种应用于商用车轮毂的A357铝合金的液态模锻工艺法，主要包括如下步骤：合金成分优化—熔炼—熔体净化—液态模锻成型—脱模、修边、出孔—热处理强化—机械加工—表面处理，通过稀土元素优化化学成分和优化熔体净化技术、改善合金金相结构；改变锻压、热处理强化的温度场和流场，对铝合金的形变温度、形变速度和形变程度进行综合分析和调控，建立短流程、铸锻一体化的连续液态模锻过程的数学模型，开发出大尺寸、结构相对复杂的铝合金轮毂的新技术，使得轮毂机械性能得到明显的改善，拉伸强度增加42.5％以上，屈服强度增加116.7％以上，断后伸长率增加75％以上，布氏硬度增加61.7％以上。但仍存在以下问题，该方法所制得的轮毂的轮辐部位机械性能低于轮缘、轮辋部位的性能，使得轮毂的整体机械性能下降。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于解决轮辐部位机械性能低于轮缘、轮辋部位的问题，提供一种应用于液态模锻轮毂产品的轮辐性能提升方法。

为达到上述目的，本发明提供如下方法：

一种应用于液态模锻轮毂产品的轮辐性能提升方法，所述轮毂为轮辋与轮辐一体，在液态模锻之后，热处理之前，对轮辐进行挤压。

本基础方案的原理在于：在液态模锻之后，热处理之前，对轮辐进行挤压，使得轮辐部位内部材料更密实，晶粒晶界微观缩小。

本基础方案的有益效果在于：在液态模锻之后，热处理之前，对轮辐进行挤压，使得轮辐部位内部材料更密实，晶粒晶界微观缩小，从而提高强度和延伸率。

进一步，采用5000吨以上的压力机通过模具对轮辐进行冲压，坯件温度控制在380±10℃，有益效果：采用大吨位压力机使得轮辐部位组织更加紧实，热压有利于释放应力。

进一步，待坯件冷却后，再次对轮辐进行挤压，有益效果：冷却后进行挤压，使轮辐发生冷变形，进一步提高强度。

进一步，所述模具中设有支撑轮毂的凹模、下模，用于挤压轮辐的成型压料板；将所述成型压料板、凹模、下模与轮辐接触的表面均设置为凹凸状，有益效果：凹凸状的表面能使挤压时多余的材料流向凹槽中，减小挤压造成的轮毂变形量，同时能够使得轮辐组织被挤压更加紧实。

进一步，将所述成型压料板中间设置一冲头，所述冲头端面高于成型压料板端面，且高度差大于轮辐厚度，有益效果：实现先冲孔，再挤压轮辐，提升生产效率，同时避免冲孔使轮辐变形。

进一步，采用5000吨以上的压力机对轮辐进行挤压，有益效果：大吨位压力机提供较大的压力，使轮辐挤压更充分，机械性能提升效果更好。

进一步，所述轮毂为材料铝合金或镁合金，有益效果：获得高机械性能的同时，轮毂重量更轻。

本发明的有益效果在于：采用5000吨以上的大吨位压力机对轮辐进行热压，使得轮辐内部材料更密实，晶粒晶界微观缩小，坯件冷却后再进行冷压，使轮辐发生冷变形，从而提高强度和延伸率；模具中设置凹凸状的表面能使挤压时多余的材料流向凹槽中，减小挤压造成的轮毂变形量，模具中增设冲头，冲孔与挤压轮辐同步进行，提高了生产效率。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明实施例的模具的结构示意图；

图2为图1中A处局部放大图；

附图标记：1、上模板；2、下模板；3、上模压板；4、上模垫板；5、支撑块；6、凹模；7、冲头；8、成型压料板；9、下模；10、下模连接板；11、轮毂毛坯。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例

本实施例基于公开号为CN106345984B中的液态模锻工艺法，区别在于步骤E中增加了对轮辐的挤压，包括以下步骤：

A、合金成分优化；

B、熔炼：将A357铝锭在在快速熔化炉中熔化，并保温；

C、除渣除气：将步骤A中所得熔体以高效精炼剂进行炉内除气、除渣使熔体清洁无杂；清除铝合金熔液内部的杂质和气体，可进一步提高合金纯度，改善合金的金相结构，消除产品中的缩孔、疏松、气孔、裂纹等内部缺陷，同时提升工件的表面质量；

D、液态模锻：制得轮毂毛坯11，轮毂毛坯11包括轮辋与轮辐，轮辐厚度26mm；

E、修边、出孔：采用6000吨的压力机，通过安装在压力机上的模具对轮毂毛坯11进行冲孔和对轮辐进行热压，轮毂毛坯11温度控制在380℃；待轮毂毛坯11冷却后，使用该模具再次对轮辐进行冷压。

F、热处理强化：将工件进行固溶淬火处理，并人工时效；

G、机械性能检测、尺寸表面加工。

其中步骤E中所用模具结构示意图请参阅图1～2，模具包括上模板1、下模板2、凹模6、冲头7、成型压料板8、下模9；上模板1下方通过螺栓安装有上模垫板4，上模垫板4下方安装有上模压板3，成型压料板8安装在上模压板3下方；成型压料板8中间安装有冲头7，冲头7端面高于成型压料板8端面36mm，下模板2上安装有支撑块5，支撑块5上方安装有下模连接板10，下模连接板10上安装有下模9，下模9中间安装有凹模6；其中凹模6、成型压料板8、下模9与轮辐接触的表面形状均为锯齿状。

步骤G中机械性能检测结果如表1所示：

表1

部位	抗拉强度	屈服强度	延伸率	表面硬度
					轮辐	305MPa	238MPa	6％	95HB
轮辋内轮缘	314MPa	242MPa	7.0％	92HB
					轮辋外轮缘	325MPa	245MPa	8.5％	92HB

对比实施例

本对比实施例完全采用公开号为CN106345984B中的液态模锻工艺法，与实施例的区别在于：对比实施例中步骤D采用现有技术手段，只进行修边、冲孔；其余步骤与实施例相同。

步骤G中机械性能检测结果如表2所示：

表2

部位	抗拉强度	屈服强度	延伸率	表面硬度
					轮辐	292MPa	238MPa	4％	92HB
轮辋内轮缘	316MPa	244MPa	6.5％	92HB
					轮辋外轮缘	325MPa	241MPa	8.0％	90HB

将表1与表2进行对比可知，采用本发明方法制得的轮毂，轮辐的抗拉强度、延伸率、表面硬度均得到了提升，轮毂整体性能得到了提高。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种应用于液态模锻轮毂产品的轮辐性能提升方法，所述轮毂为轮辋与轮辐一体，其特征在于，包括如下步骤：

A、合金成分优化：优化A357铝合金中Mg/Si比和其他合金元素比例，并控制杂质元素的质量含量，其中Si6.5～7.5份；Fe＜0.2份；Cu＜0.2份；Mg0.5-0.7份；Sr 0.01-0.02份；Ti0.1～0.2份；Al90～95份，控制A357铝合金中其他单个杂质≤0.05份，再加入元素Gd0.1～0.8份；Sm0.1-1份；Hf 0.1～2.5份，用Sr及Ti作变质和细化处理；

B、熔炼；

C、除渣除气：将步骤B中所得熔体以高效精炼剂进行炉内除气、除渣使熔体清洁无杂；

D、液态模锻：制得轮毂毛坯，轮毂毛坯包括轮辋与轮辐；其中液态模锻成型分为5个阶段：第一阶段：熔体浇注至轮毂模具内：浇注温度为670～680℃，模具预热温度为280～320℃，单坯精确定量浇注；

第二阶段：快速充型：合模充型加压时间为20~30秒，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1~2mm/s；

第三阶段：保压过程：将压力以加压速度0.1~0.3mm/s逐渐减少为0，压力200~210bar,达到保压压力，延时10~20秒进行冷却，时间120～140秒；冷却过程压力保持不变；

第四阶段：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，消除产品受到上下模具撕力；

第五阶段：取料：采用机构夹具进行取料，放入辊道上，转入下序；

E、修边、出孔：采用5000吨以上的压力机，通过安装在压力机上的模具对轮毂毛坯进行冲孔和对轮辐进行热压，轮毂毛坯温度控制在380±10℃；待轮毂毛坯冷却后，使用该模具再次对轮辐进行冷压；

F、热处理强化：将工件进行固溶淬火处理，并人工时效。

2.根据权利要求1所述的一种应用于液态模锻轮毂产品的轮辐性能提升方法，其特征在于：步骤E中，所述模具中设有支撑轮毂的凹模、下模，用于挤压轮辐的成型压料板；将所述成型压料板、凹模、下模与轮辐接触的表面均设置为凹凸状。

3.根据权利要求2所述的一种应用于液态模锻轮毂产品的轮辐性能提升方法，其特征在于：在所述成型压料板中间设置一冲头，所述冲头端面高于成型压料板端面，且其高度差大于轮辐厚度。