轮圈的近形锻旋制造方法
【技术领域】
[0001]本发明是有关一种轮圈的近形锻旋制造方法，尤指一种兼具大幅降低制造成本、材料自主化程度高、加工尺寸弹性可减少库存，与可提高结构强度的轮圈的近形锻旋制造方法。
【背景技术】
[0002]传统锻造轮圈采用连续铸造法(DC Casting)(如图2所示的铸造旋压轮圈71)，需先制备(铸造合金熔炼72)数个具预定长度的铸造基材81 (如图1所示)，再经由高压锻造成形后进行旋压，其铸造方法如下所述:
[0003]一.连续铸造(低压铸造制备轮圈铸胚73)并挤制、裁切该铸造基材81 ；
[0004]二.利用多台锻造机配合多组不同的锻造模具61、62、63，对该铸造基材81进行多次锻造(该锻造基材81于该锻造模具61与62中经锻造而逐渐成形，组件编号相同，特此陈明)，使该铸造基材81逐渐成形为一个轮圈粗胚82 ；
[0005]三.热处理该轮圈粗胚82 ；
[0006]四.利用一个旋压装置64旋压(高温轮圈旋压制程74)该轮圈粗胚82，使该轮圈粗胚82形成一个胴部821 ；
[0007]五.以机械加工(机械加工及表面处理75)的方式铣削该轮圈粗胚82的实心盘面(耗时约4小时)，并对该轮圈粗胚82的轮圈壁进行车削加工(耗时约3-5分钟)，使该轮圈粗胚82成形为具有多支轮圈臂831的轮圈成品83。
[0008]虽然此一制程可达到制造出该轮圈成品83 (轮圈性能测试76)的目的，但实际制造过程中却出现以下的缺点:
[0009][I]成本高。此种制程是直接将实心的铸造基材锻造成形为该轮圈粗胚，因此，此种制程需要经过多道次的锻造才能成形出中空的轮圈粗胚，在每一道次的锻造制程均需使用一台锻造机与一组锻造模具锻压该轮圈粗胚，且由于该轮圈粗胚的盘面是呈不透空的实心块，因此最终成形的锻造机更需要能产生最大出力的大型锻造机，此外，各道次间的轮圈粗胚也需要利用多个加热炉来重复加热，并以输送设备来输送，由此可知，光在锻造步骤即需使用大量的制造设备，大幅提高投资成本。另外，机械加工废料无法直接回收，材料成本闻。
[0010][2]加工耗时。此种制程需要经过多道次的锻造才能成形出该轮圈粗胚，且最终更需要以机械加工的方式铣削出该轮圈粗胚盘面的肋臂透空形状，因此会大幅增加所需的机械加工工时。
[0011][3]大尺寸轮圈成形不易。在成形大尺寸轮圈时，若材料变形量过大，则往往会超过材料的容许变形量，因此，此种制程即需以更多道次的加热软化及锻造才能成形出大尺寸的轮圈，造成大尺寸轮圈成形不易。另外，大尺寸(16时以上)的铸棒需仰赖进口，因此材料以6061 (相关轮圈制造领域的型号，在此恕不赘述)传统锻材为主，无法满足多样化的轮圈市场需求。
[0012][4]不易成型复杂样式的轮圈。该轮圈粗胚锻造后的锻造盘面一般是呈现实心的平面状或弧面状，因此，这种制程需要通过机械加工的方式铣削该轮圈粗胚的盘面，才能加工出轮圈臂，会造成材料在铣削上的浪费(机械加工废料>40%，每只轮圈机械加工的成本超过NTD600元(以16为例，再依轮圈复杂度而异)，此外，若以此法锻造制备各种花样的轮圈臂，往往会因盘面形状过于复杂，造成在锻造过程材料流动受到模穴的限制，产生填充不足的缺陷而无法成形，或需要增加成形的压力，以克服材料流动受到模穴限制的困境。因此，反而导致此种制程需要使用更大型的锻造机才能完成锻造。且受限于铝合金连续铸造厂的材料设计，无法以合金设计来满足最佳轻量化的效果。
[0013][5]精度较差。在铸造旋压轮圈部份，因需兼固轮圈的铸造性，均以A356或A356.2的传统铸造材为主，虽提升得料率，但因热间旋压，精度稍差，后续加工量大，且在加工硬化的效果不如常温旋压。
[0014]有鉴于此，必须研发出可解决上述现有缺点的技术。
【发明内容】
[0015]为解决传统方式产生成本高、加工耗时、大尺寸轮圈成形不易、不易成型复杂样式的轮圈与精度较差的问题，本发明提供一种轮圈的近形锻旋制造方法，其兼具大幅降低制造成本、材料自主化程度高、加工尺寸弹性可减少库存，与可提高结构强度的优点。
[0016]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0017]一种轮圈的近形锻旋制造方法，其特征在于，包括:
[0018]步骤一:预先准备一铝合金材料，该铝合金材料选自铝-镁系高延展性铝合金、铝-锌-镁-铜高强度铝合金其中之一，其包含重量百分比3% -10%的镁(Mg)、重量百分比0.5%?5%的猛(Mn)及微量元素,该微量元素系选自银(Sr)、钛(Ti)、硼⑶、铬(Cr)、锑(Sb)、锡(Sn)、铍(Be)及稀土元素(RE)其中至少一项，前述微量元素中每一元素含量均在重量百分比不高于0.5%，其余为铝(Al)；
[0019]步骤二:将该铝合金材料铸造成一轮圈粗胚，该轮圈粗胚具有一轮盘、数个轮圈臂、一轮圈壁及一轴线；
[0020]步骤三:锻造该轮圈粗胚，使该轮盘及该轮圈臂可在固溶热处理产生再结晶，产生晶粒细化，平均晶粒大小小于30 μ m ;
[0021]步骤四:对该轮圈粗胚进行再结晶处理与固溶热处理的至少其中的一种作业；
[0022]步骤五:旋压该轮圈壁，使该轮圈壁成形一环绕该轴线的胴部；
[0023]步骤六:对该轮圈粗胚进行尺寸安定化处理与时效热处理的至少其中的一种作业；
[0024]步骤七:于该轮盘上开设气嘴孔，并对该轮圈臂及该轮圈壁进行车削加工及表面处理，即成型一锻旋轮圈。
[0025]本发明的有益效果是，其兼具大幅降低制造成本、材料自主化程度高、加工尺寸弹性可减少库存，与可提高结构强度的优点。
【附图说明】
[0026]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0027]图1是传统制造过程的示意图。
[0028]图2是传统制造过程的流程图。
[0029]图3是本发明的制造方法的流程图。
[0030]图4是本发明的制造方法的详细流程图。
[0031]图5A及图5B是分别为本发明的铝合金材料铸造成轮圈粗胚的平面及剖视图。
[0032]图6A及图6B是分别为本发明的轮圈粗胚锻造(挤压)成型的平面及剖视图。
[0033]图7A及图7B是分别为本发明的轮圈旋压成型的平面及剖视图。
[0034]图中标号院明:
[0035]11步骤一12步骤二
[0036]13步骤三14步骤四
[0037]15步骤五16步骤六
[0038]17步骤七20、82轮圈粗胚
[0039]21轮盘211盘面
[0040]22、831轮圈臂22A锻造轮圈臂
[0041]23轮圈壁231、821胴部
[0042]31锻造旋压复合轮圈32合金设计及熔炼
[0043]33铸造制备轮圈粗胚 34A轮圈粗胚锻造制程
[0044]34B轮圈粗胚挤型制程 35轮圈旋压制程
[0045]36、75机械加工及表面处理37、76轮圈性能测试
[0046]61、62、63锻造模具64旋压装置
[0047]71铸造旋压轮圈72铸造合金熔炼
[0048]73低压铸造轮圈铸胚 74高温轮圈旋压制程
[0049]81铸造基材83轮圈成品
[0050]90旋压转子X轴线
【具体实施方式】
[0051]参阅图3，本发明为一种轮圈的近形锻旋制造方法，其制造流程包括下列步骤:
[0052]步骤一 11:预先准备一铝合金材料，该铝合金材料选自铝-镁系高延展性铝合金、铝-锌-镁-铜高强度铝合金其中之一，其包含重量百分比3% -10%的镁(Mg)、重量百分比0.5%?5%的猛(Mn)及微量元素,该微量元素选自银(Sr)、钛(Ti)、硼(B)、铬(Cr)、铺(Sb)、锡(Sn)、铍(Be)及稀土元素(RE)其中至少一项，前述微量元素中每一元素含量均在重量百分比
[0053]不闻于0.5%，其余为招(Al)；
[0054]步骤二 12:参阅图5A及图5B，将该铝合金材料铸造成一轮圈粗胚20，该轮圈粗胚20具有一轮盘21、数个轮圈臂22、一轮圈壁23及一轴线X ；
[0055]步骤三13:锻造该轮圈粗胚20，使该轮盘21及该轮圈臂22可在固溶热处理产生再结晶，产生晶粒细化，平均晶粒大小小于30 μ m ;
[0056]步骤四14:对该轮圈粗胚20进行再结晶处理与固溶热处理的至少其中的一种作业；
[0057]步骤五15:旋压该轮圈壁23，使该轮圈壁23成形一环绕该轴线X的胴部231 (参阅图7B)；