一种铝合金车轮锻造成形工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及轻合金车轮制造业，属于锻造成形工艺与装备技术领域，特别涉及铝合金车轮的近净形成形工艺。
【背景技术】
[0002]车轮是汽车重要的安全部件之一，由于旋转惯量的作用，车轮的轻量化对于油耗具有显著影响，在材料上以铝代钢，已成趋势，但在成形工艺上，我国近170家铝合金车轮厂中，绝大多数采用古老的重力或传统的低压铸造工艺，在我国，低压铸造工艺是1988年引进的，锻造铝合金车轮是近几年国内外发展起来的新的车轮成型工艺，与铸造铝合金车轮相比，强度可提高30%，可减重10%-15%，轻量化效果显著。但是引进的车轮锻造工艺存在工艺流程长、设备投资大、模具摊销成本高等缺点，不能适应售后市场的小批量需求，开发短流程的锻造成形工艺，减少成型装备的投资和模具成本，对于满足多品种、小批量个性化的市场需求具有重要的实用价值。
[0003]采用新型的成形设备来成形车轮，用以实现车轮的近净形制造，对于提高材料利用率，减少后续机加工量具有重要的实际意义。车轮属于回转体工件，将旋压机和旋转锻造压力机的各自优点结合起来用于车轮成形，既减少了工艺流程，又利于实现锻件的近净形，值得进一步研究推广应用。近几年，强力旋压机作为一种精密高端成形装备已越来越多地应用于车轮的轮辋成形，既强化了轮辋强度，又减少了轮辋的机加量。
[0004]旋转锻造压力机作为另一种新型的回转锻造设备，近几年开始在车轮制造业锻造生产线上得到应用，该类设备对于车轮的锻造成形具有明显的技术优势，该设备可将铝棒料外表面的鱼鳞皮翻到背腔，并可在后续机加工中去除，从而保证轮辐表面的质量。另外，旋转锻造其成形原理不同于模锻，成形过程中金属和模具在扇形区域内接触，由于接触面积较小，用较小的力即可产生较大的变形量，因此采用旋转锻造压力机替代模锻液压机生产轮毂，大大降低了成形设备的吨位，旋转锻造压力机的吨位仅为液压机的1/10-1/20 ;并且旋转锻造压力机的装机容量小，仅为相应液压机的1/2，无功消耗相对较少，机身自重量轻，仅为相应液压机本体重量的1/5-1/8，而且生产厂房相对较低、占地面积小，生产设备投资大幅下降。近年来我国已引进多套旋转锻造压力机应用于车轮锻造生产线。
[0005]目前铝合金车轮常采用的锻造工艺主要为:棒料加热-旋锻制坯-预锻-终锻-扩口切边-清洗冷却-钻中心孔-预机加-强力旋压，再配合后续的热处理、机加工以及涂装等工序最终得到轮毂产品，坯料锻造需要在较大吨位的模锻液压机上进行，设备投资大是其主要缺点之一；工艺流程长是这种引进工艺的另一弊端，轮坯进入旋压工步前还需要对轮坯进行扩口，预机加出旋轮入刀沟槽，还需要在轮坯上的钻出中心孔，工艺繁琐、流程长，生产成本高。
[0006]申请号为201410262547.9公开的“H型高镁铝合金轮毂的制造方法”，本专利与之相比其不同之处在于:(I)该专利采用环状轧制板料-锻压轮辐-旋压轮辋的工艺路线生产H型车轮，其中坯料为环状的轧制板材，材料难免存在各向异性的力学性能，而本专利所使用的坯料为铸造圆棒铝材与该专利不同，本专利采用的铝棒材需要大锻比成形，可获得变形均匀的锻件，力学性能指标的异向性不明显；(2)该专利采用压力机上模锻的方法制造锻坯，而本专利是采用旋转锻造的方法制造锻坯，也与上述专利不同，与之相比，本专利采用的成形设备具有吨位小、装机容量少的特点。
[0007]申请号为201410266253.3公开的“旋锻式短流程工艺”，与之相比，本工艺与之不同之处有三点:(1)该工艺将加热后的棒料直接进行旋转锻造，而本发明为了保证坯料的变形程度以及旋转锻造工序的生产效率，在旋转锻造之前设有墩粗工序，变形程度不小于60% ；(2)该专利设有切边及冲孔工序，本发明无切边工序及冲孔工序，旋转锻造后直接可以进行热旋压，因此工艺路线与上述专利不同；(3)本专利用于生产车轮的棒料为铝合金，该专利中未提及采用何种材料生产车轮。
[0008]申请号为201310363640.4公开的“廻转锻造卡车轮毂高精度锻件的加工方法”，与之相比，本专利与之不同之处在于:(I)该专利旋转锻造后需要进行扩口及冲孔工序，而本发明无需扩口及冲孔工序，旋转锻坯的坯料可直接与旋压模具配合进行定位；(2)该专利中，墩粗力选为2000吨，而本工艺中墩粗工序所需镦锻力不超过1000吨，墩粗变形程度不小于60% ； (3)本方案采用热旋压的工艺成形车轮的轮辋，而上述方案未提及后续采用何种方法成形轮辋，仅是生产锻造扩口后的锻件，尚未完成机加前的成形，因此整体工艺路线与本专利不同。
【发明内容】
[0009]本发明属于车轮制造领域，公布了一种铝合金锻造车轮的成形工艺，本成形工艺流程为一步加热二步成形，即:招棒料加热一墩粗一旋转锻造一强力热旋压成形轮辋，本工艺流程的显著特征流程短，主要体现在:旋转锻坯在进入强力热旋压前不需要切飞边工序、也不需要扩口工序、还不需要钻中心孔和预机加工序。
[0010]权利要求1中所述的锻造车轮的成形工艺流程，其加热和镦粗工序是这样实现的:将铝合金棒料加热至可锻温度，使用的上、下砧板预热温度范围为250-300°C，镦粗工序所需液压机公称吨位不超过10000KN，镦粗变形程度不小于60%。
[0011]权利要求1中所述的锻造车轮的成形工艺流程，其轮辐部位的成形和轮辋部位的预成形是这样实现的:经镦粗的坯料是在旋转锻造机上进行旋锻成形的，旋转锻造压力机的公称吨位不小于2500KN，旋转锻造模具预热温度为420±10°C，经旋转锻造后对轮辐部位按型线成形至留机加量，锻坯的轮辐和轮辋连接处设有旋压径向定位带，该定位带与旋压上、下模具配合，配合间隙为0.1-0.2mm。
[0012]权利要求1中所述的锻造车轮的成形工艺流程，其轮辋部位是这样实现成形的:经过旋转锻造的轮坯直接在强力旋压机上一次完成轮辋热旋压成形，旋压模具预热温度为250-300°C，旋轮预热温度140°C ± 10°C，轮辋厚度旋至仅留机加量。
[0013]本专利带来的有益效果在于:本发明提出的一步加热三步成形的铝合金车轮锻造工艺，具有工艺流程短、设备投资小的显著特点，旋转锻造得到的锻坯旋压前不需进行切飞边工序，也不需要扩口工序，还不需要钻中心孔和预机加工序，缩短了工艺流程，提高了生产效率和材料利用率，本工艺特别适合小批量个性化车轮生产，本工艺不仅适合于铝合金普通型锻造车轮，也适合H型车轮的锻造成形。
【附图说明】
[0014]图1本发明工艺用于H型车轮成形工艺示意图。
[0015]图2本发明工艺用于大型客车车轮成形工艺示意图。
[0016]以下结合附图就【具体实施方式】进行详细说明(本实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明作出的任何限定)。
[0017]结合附图1和附图2对实施细则