一种铝合金车轮旋压工艺的制作方法

本发明涉及一种铝合金车轮成型工艺。

背景技术：

20世纪90年代末，旋压工艺用于铸造车轮坯料的成形加工。低压铸造+轮辋热旋压是目前车轮加工中较安全、经济的方法。低压铸造满足外观需求，轮辋经过热旋压成形，在组织上有明显的纤维流线，提高车轮的整体强度和耐腐蚀性。

目前国内一般采取“两旋轮两道次”或“三旋轮三道次”旋压工艺，旋压上模压紧铸坯，使铸坯与下模同步旋转，旋轮在预先设置好的轨迹上对铸坯的轮辋处进行局部连续旋转挤压，使之与模具形面贴合，得到实际要求的轮辋形状的成形方法。在旋压成形过程中，只有轮辋发生变形，轮辐在旋压时起固定和支撑作用。

实际应用当中，旋压工艺存在一定局限性，旋压工件尺寸一致性不好，轴向变形量较大；工件材料的内部组织变化不均匀，流线不明显，材料性能没有完全体现旋压工艺的优异性。

技术实现要素：

本发明提供了一种从改变应力分布和内部组织角度解决现有铸旋工艺问题的一种铝合金车轮旋压工艺。

本发明的技术方案：设置两个旋轮，旋压四个道次，通过不同旋轮的多道次挤压，使材料发生局部连续的塑性变形。被挤压部位在三向压应力作用下，内部组织产生位错，晶界被破坏，晶格发生畸变，进而改善材料内部的组织结构。优化旋轮对材料产生挤压的效果和方向，增加材料塑变中位错变形的比例，从而达到明显改善材料组织结构和性能指标的效果。

作为优选，两个旋轮根据尖点工作半径的不同，分为大旋轮、小旋轮，呈180°分布，从两侧对坯料进行旋压，保证铸坯轮辋的受力均衡，旋压过程平稳可靠。

作为优选，对铸坯边模四条模线做去飞边处理，保证旋压外观质量，规避折叠压入等旋压缺陷。

作为优选，旋压前将铸坯预加热至350℃-370℃，使材料具备良好的延展性。

作为优选，旋压前将模具的下模加热至200℃-250℃，使铸坯与模具更好贴合，金属流动顺畅。

旋压过程分四个道次，依次为合模道次、收颈道次、减薄道次、精整道次。

合模道次与收颈道次属预变形阶段，应给定25～35mm轴向错距，同步旋压。作用是优化铸坯轮辋形状，使之与模具型线平行，为终变形提供更好的基础和条件。减薄道次与精整道次为终变形阶段，应给定8～15mm轴向错距，同步旋压。保证各道次在工件不同位置的减薄比例不变，易于各道次变形量合理分配。

合模道次使用小旋轮。减薄量设定范围4±1mm，同时给定适宜的进给速度。其加工轨迹线形似沟槽，使背腔轮颈位置合模抱死，提高毛坯轮辐及端面的抗变形能力。

收颈道次使用大旋轮。轮颈合模后，大旋轮再对轮辋部位进行贴模，合理设置加工轨迹线使轮辋能够平行模具外侧合模，同时避免轮辋被拉得过长、贴模过紧、金属流动能力下降。开放端无约束，材料在外力作用下，通过力的传导，组织自身发生挤压变形，应力状态和组织变化更加均匀。

减薄道次使用大旋轮。前两个道次结束后，铸坯内形与模具已完全贴合。为使材料的挤压效果更加突出，晶粒变形更细致，继续使用大旋轮对轮辋位置的坯料进行减薄旋压，轨迹线与模具型线平行，减薄量4mm。

精整道次使用小旋轮。按照旋压成品型线设计旋轮的运动轨迹，精整位置涵盖轮颈，但该处精整量小于其它位置。

作为优选，旋压机启动之前对轮辋轴向错距、主轴的转速以及旋轮的进给路径和减薄量进行设定。对于规格不同的轮辋设置不同的数值，使旋压机按照设定的数值工作，自动化程度高，工作效率高。

作为优选，旋压机上设置润滑液喷嘴，润滑液喷嘴定期对旋轮喷射润滑液进行润滑。旋轮使用一段时间后会发热粘铝，通过对旋轮喷射润滑液，防止旋轮过多粘铝从而影响旋压效果，保证旋压精度和产品外观，延长旋轮的使用寿命。

与现有技术相比，本发明简化了工艺，降低相互干扰，更容易实现减薄量合理、准确的分配，工艺稳定性提高，失稳几率下降，尺寸一致性得到提高，质量风险明显降低；坯料机械性能有大幅改善，屈服强度、抗拉强度、延伸率等试验数据均有提高；旋压后坯料内轮缘及轮辋中段晶粒更细小和均匀，流线明显。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

图2是现有铸造旋压技术的铸件金相图。

图3是本发明铸造旋压技术的铸件金相图。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体描述。

本发明的技术方案：设置两个旋轮，旋压四个道次。

作为优选，两个旋轮根据尖点工作半径的不同，分为大旋轮、小旋轮，呈180°分布，从两侧对坯料进行旋压。

作为优选，对铸坯边模四条模线做去飞边处理。

作为优选，旋压前将铸坯预加热至350℃-370℃。

作为优选，旋压前将模具的下模加热至200℃-250℃。

旋压过程分四个道次，依次为合模道次、收颈道次、减薄道次、精整道次。

合模道次与收颈道次属预变形阶段，，轴向错距设置为25～35mm，同步旋压。减薄道次与精整道次为终变形阶段，轴向错距设置为8～15mm，同步旋压。

合模道次使用小旋轮。减薄量设定范围4±1mm，同时给定适宜的进给速度。其加工轨迹线形似沟槽。

收颈道次使用大旋轮。轮颈合模后，大旋轮再对轮辋部位进行贴模，合理设置加工轨迹线使轮辋能够平行模具外侧合模，同时避免轮辋被拉得过长、贴模过紧、金属流动能力下降。

减薄道次使用大旋轮。前两个道次结束后，铸坯内形与模具已完全贴合。为使材料的挤压效果更加突出，晶粒变形更细致，继续使用大旋轮对轮辋位置的坯料进行减薄旋压，轨迹线与模具型线平行，减薄量4mm。

精整道次使用小旋轮。按照旋压成品型线设计旋轮的运动轨迹，精整位置涵盖轮颈，但该处精整量小于其它位置。

作为优选，旋压机启动之前对轮辋轴向错距、主轴的转速以及旋轮的进给路径和减薄量进行设定。对于规格不同的轮辋设置不同的数值，使旋压机按照设定的数值工作，自动化程度高，工作效率高。

作为优选，旋压机上设置润滑液喷嘴，润滑液喷嘴定期对旋轮喷射润滑液进行润滑。旋轮使用一段时间后会发热粘铝，通过对旋轮喷射润滑液，防止旋轮过多粘铝从而影响旋压效果，保证旋压精度和产品外观，延长旋轮的使用寿命。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。