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CN105014321A - 一种镁合金车轮锻造成形方法 - Google Patents

一种镁合金车轮锻造成形方法 Download PDF

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李建
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Abstract

一种镁合金车轮锻造成形方法，其工艺流程可以概括为“两挤一旋”,特征之处在于：1）加热:将圆形镁合金坯料加热至锻造温度，模具温度控制在与坯料等温；2）初挤压：以闭式反挤压方式完成对轮辐和轮辋的初成形，但不成形外轮缘；3）终挤压：以闭式正挤压方式完成外轮缘的终成形，同时完成轮辋部位反挤压终成形；4）内旋压成形：以内旋压方式完成轮辋的扩口和内轮缘翻边成形。采用本方法成形的镁合金车轮具有工艺流程短、流线顺畅、生产效率高、材料利用率高的优点，可有效避免成形过程中的开裂缺陷，易于批量化生产。

Description

一种镁合金车轮锻造成形方法
技术领域
本发明属于轻合金成形技术领域，应用于车轮制造业。
技术背景
目前实用工程材料中，镁合金是比重最小的材料，仅为钢的1/4、铝的2/3，镁合金的比强度、比刚度均高于钢铁及铝合金材料，此外镁合金还具有极好的防震性能、耐冲击和耐磨性能，以及良好的切削加工性能，因此镁合金材料在工业上得到越来越广泛的应用。我国镁储藏量和产量均为世界第一，镁合金的深加工技术开发具有重大经济价值。
为满足汽车节能减排的发展需求，汽车的轻量化已成为汽车发展的必然趋势，由于车轮的旋转惯性效应，车轮的轻量化对于节能减排具有不可忽视的作用，对整车的启动、制动性能和节油减排等方面具有显著效果。镁合金车轮相比铝合金车轮可达到减重超过1/3的显著效果，镁合金轮毂的产业化技术亟待突破。
目前镁合金车轮主要有铸造和锻造两种成形工艺。铸造车轮虽然生产工艺简单、生产成本低，但铸造镁合金车轮却存在着产品力学性能差、铸造缺陷多等问题，因此铸造镁车轮目前只适用于摩托车和低速车，难以在乘用车中使用。镁合金车轮锻造工艺是近几年出现的新技术，正处于不断完善中，锻造工艺可以大幅度提高镁合金车轮的力学性能，以变形镁合金为原材料，开发锻造镁合金车轮成形工艺，对于车轮轻量化目标的实现具有重要意义。
现有的镁合金车轮锻造工艺，主要有：（1）等温超塑性模锻一次成形工艺；（2）墩粗-多次正反挤压-扩口-翻边（胀形）工艺。上述两种工艺方法主要存在的问题：（1）超塑性模锻一次成形工艺生产效率低，镁合金材料的超塑性温度区间窄，模具温度控制较难；（2）墩粗-多次正反挤压-扩口-翻边（胀形）工艺存在工艺流程长、生产过程中需要对坯料补温、翻边工序易于出现开裂等问题。
发明内容
针对上述问题，本专利公开了一种镁合金车轮锻造成形方法，其工艺流程可以概括为“两挤一旋”,特征之处在于：1）加热:将圆形镁合金坯料加热至锻造温度，模具温度控制在与坯料等温；2）初挤压：以闭式反挤压方式完成对轮辐和轮辋的初成形，但不成形外轮缘；3）终挤压：以闭式正挤压方式完成外轮缘的终成形，同时完成轮辋部位反挤压终成形；4）内旋压成形：以内旋压方式完成轮辋的扩口和内轮缘的旋压翻边成形。
本发明的镁合金车轮成形方法的初挤压工序对轮辐和轮辋部位进行初成形，初挤压工序不成形外轮缘，轮辋直筒部分的高度和厚度均小于终挤压坯，初挤压为闭式挤压，初挤压坯无径向飞边，初挤压模具在首件挤压前要进行预热，在挤压过程中需要对模具进行等温控制。
本发明的镁合金车轮成形方法的终挤压工序对轮辐和外轮缘进行终成形，同时对轮辋进一步挤压至最终高度，终挤压为闭式挤压，终挤压坯无径向飞边，终挤压模具在首件挤压前要进行预热，在挤压过程中需要对模具进行等温控制。
  本发明的镁合金车轮成形方法的内旋压工序采用旋轮对轮坯的内侧接触进行旋压成形，将轮辋部位旋压至要求的型线，并对内轮缘部位进行旋压翻边成形；两个旋轮（2-1）在连接板（2-4）的带动下围绕中心旋转，并且沿着轴向和径向做进给运动，旋轮（2-1）与轮坯（2-2）接触后依靠摩擦力作用围绕各自转轴（2-5）随动旋转，旋轮（2-1）按照预定程序进行轴向和径向进给，最终实现轮坯（2-2）与模具（2-3）的贴合，两个旋轮（2-1）对称布置，轮坯（2-2）径向受力均匀对称，保证了产品的尺寸稳定性，模具（2-3）在首件内旋压前要进行预热，在内旋压过程中需要对模具进行等温控制。
本专利带来的有益效果在于：1）仅用3道工序完成镁合金车轮的成形，工艺流程短，生产成本低；2）本工艺中初挤压及终挤压两工序均为闭式挤压，由于无飞边，不仅省去了后续切飞边工序，而且提高了材料利用率；3）整个生产过程为一火锻造，坯料不需进行多次加热，降低了能耗成本；4）采用内旋压方法进行轮辋扩口和内轮缘翻边，改善了坯料的受力条件，可有效避免坯料在成形过程中的开裂缺陷，易于批量化生产。
附图说明
图1为本发明的镁合金车轮锻造工艺路线。
图2为本发明的内旋压工序原理图。
图2所示的内旋压原理图中主要包括：旋轮（2-1）、轮坯（2-2）、模具（2-3）、连接板（2-4）、转轴（2-5）。
具体实施方式
  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）。
  结合附图1和2对实施细则进行说明，以一款尺寸为18X8.5英寸、材料为AZ80的镁车轮为例，采用本发明的锻造工艺生产镁合金车轮的过程为：
（1）锯切下料镁合金圆棒料，下料尺寸为Φ229X200mm（9寸棒料）,作为优选的，毛坯加热温度设置为385℃，初挤压及终挤压模具预热温度与坯料相同；
（2）将加热好的棒料放入初挤压模具中进行初挤压，初挤压工序对轮辐和轮辋部位进行初成形，初挤压工序不成形外轮缘，轮辋直筒部分的高度和厚度均小于终挤压坯，初挤压为闭式挤压，初挤压坯无径向飞边，初挤压模具在首件挤压前要进行预热，挤压过程中需要对模具进行等温控制，从而保证坯料的锻造温度，初挤压坯结构如图1所示，初挤压工序结束后机器人将初挤压坯取下；
（3）将初挤压毛坯放至终挤压模具中进行终挤压，终挤压工序对轮辐和外轮缘进行终成形，同时对轮辋进一步挤压至最终高度，终挤压为闭式挤压，终挤压坯无径向飞边，终挤压模具在首件挤压前要进行预热，挤压过程中需要对模具进行等温控制，从而保证坯料的锻造温度，终挤压坯结构如图1所示，终挤压工序结束后机器人将终挤压坯取下；
（4）将终挤压坯放入内旋压模具中，两个旋轮（2-1）按照预设定程序对轮辋进行旋压至要求的型线，并对内轮缘部位进行旋压翻边成形，实现轮坯（2-2）与模具（2-3）的贴合，由于两个旋轮（2-1）对称布置，轮坯（2-2）径向受力均匀对称，保证了产品的尺寸稳定性，内旋压工序结束后机器人将轮坯取下，再经过后续的热处理、机加工、涂装以及检测等工序最终得到车轮产品。

Claims (4)

1.一种镁合金车轮锻造成形方法，其工艺流程可以概括为“两挤一旋”,特征之处在于： 1）加热:将圆形镁合金坯料加热至锻造温度，模具温度控制在与坯料等温；2）初挤压：以闭式反挤压方式完成对轮辐和轮辋的初锻成形，但不成形外轮缘；3）终挤压：以闭式正挤压方式完成外轮缘的终成形，同时完成轮辋部位反挤压终锻成形；4）内旋压成形：以内旋压方式完成轮辋的扩口和内轮缘的旋压翻边成形。
2.根据权利要求1所述的一种镁合金车轮锻造成形方法，其特征在于：初挤压工序对轮辐和轮辋部位进行初成形，初挤压工序不成形外轮缘，轮辋直筒部分的高度和厚度均小于终挤压坯，初挤压为闭式挤压，初挤压坯无径向飞边，初挤压模具在首件挤压前要进行预热，在挤压过程中需要对模具进行等温控制。
3.根据权利要求1所述的一种镁合金车轮锻造成形方法，其特征在于：终挤压工序对轮辐和外轮缘进行终成形，同时对轮辋进一步挤压至最终高度，终挤压为闭式挤压，终挤压坯无径向飞边，终挤压模具在首件挤压前要进行预热，在挤压过程中需要对模具进行等温控制。
4.根据权利要求1所述的一种镁合金车轮锻造成形方法，其特征在于：内旋压工序采用旋轮对轮坯的内侧接触进行旋压成形，将轮辋部位旋压至要求的型线，并对内轮缘部位进行旋压翻边成形，旋压模具在首件内旋压前要进行预热，内旋压过程中需要对模具进行等温控制。
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