一种铝合金轮毂及其制备方法
【专利摘要】本申请公开了一种铝合金轮毂及其制备方法，由轮辐和轮辋通过搅拌摩擦焊焊接而成；生产的车轮毂，不易变形，耐高温，在400?500℃下烧不起泡、不变形，质量轻，生产的车轮毂比普通轮毂重量降低3磅，单位燃油历程提高5%，且刹车性能好；产品质量轻，强度高，抗拉强度315?355MPa，屈服强度230?260MPa，生产的轮毂，提升锻造轮毂抗撞击能力30%，保障驾驶安全，提高各种路况的通过能力，确保车辆加速性能和操控性能；抗疲劳性好，伸长率10?20%，承载能力好，是普通铁轮毂的5倍，高速行驶跟平稳，制备方法简单，原料简单易得，可以广泛生产并不断代替现有材料。
【专利说明】
一种铝合金轮毂及其制备方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及轮毂材料技术领域，尤其涉及一种铝合金轮毂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]轮辐是保护车辆车轮的轮圈、辐条的装置，其特征是一对圆形罩板，罩板的直径大小和轮圈的直径大小相接近，罩板的中央有大于车轮转动轴的孔，在罩板接近边缘的部分有孔口，罩板的边缘有环形轮板，轮板的曲面能与轮圈的曲面紧密贴合。按照轮辐的结构，车轮分为辐板式和辐条式，目前主流的家用轿车均采用辐板式轮辐结构。
[0003]轮辋俗称轮圈，是在车轮上周边安装和支撑轮胎的部件，与轮辐组成车轮。轮辋和轮辐可以是整体式的、永久连接式的或可拆卸式的。
[0004]轮毂又叫轮圈、轱辘、胎铃，是轮胎内廓支撑轮胎的圆桶形的、中心装在轴上的金属部件。轮毂根据直径、宽度、成型方式、材料不同种类繁多。
[0005]轿车的轮毂轴承过去最多的是成对使用单列圆锥滚子或球轴承。随着技术的发展，轿车已经广泛的使用轿车轮毂单元。轮毂轴承单元的使用范围和使用量日益增长，已经发展到了第三代:第一代是由双列角接触轴承组成。第二代在外滚道上有一个用于将轴承固定的法兰，可简单的将轴承套到轮轴上用螺母固定。使得汽车的维修变的容易。第三代轮毂轴承单元是采用了轴承单元和防抱刹系统相配合。轮毂单元设计成有内法兰和外法兰，内法兰用螺栓固定在驱动轴上，外法兰将整个轴承安装在一起。
[0006]轮毂又叫轮圈。根据不同车型的特征和需求，轮毂表面处理工艺也会采取不同的方式，大致可分为烤漆和电镀两种。
[0007]相对来说，合金材质轮毂正好可以弥补这样的问题，较轻的重量，惯性阻力小，制作精度高，在高速转动时的变形小，有利于提高汽车的直线行驶性能，减轻轮胎滚动阻力，从而减少油耗。合金材质的导热性能是钢的三倍左右，散热性好，对于车辆的制动系、轮胎和制动系统的热衰减都能起到一定的作用。市场上的原厂车的合金轮毂都以铝合金为主，当然很多改装轮毂为了达到一定的特殊要求以及视觉的提升会选择铬、钛等元素作为基本材料。不过，跟钢材质轮毂比起来，合金轮毂的价格要贵出不少，所以往往在很多中低端级别的原厂车中，钢质轮毂会出现在低配车型上，而合金轮毂则是高配车型的标配。
【发明内容】
[0008]本发明提供一种耐高温、抗拉强度高和抗疲劳性能好的铝合金轮毂及其制备方法，解决现有轮毂材料强度低、不耐高温和易变形等技术问题。
[0009]本发明采用以下技术方案:一种铝合金轮毂，包括轮辐和轮辋，所述轮辐的原料按质量百分数计如下:硅0.4-0.8%，铁0.7%，镁0.8-1.2%，铜0.15-0.4%，铬0.04-0.35%，锰0.15%，钛0.15%，锌0.25%，余量为铝;所述轮辋的原料按质量百分数计如下:硅<0.25%，铁彡0.4%，镁2.4-3.0%，铜0.01-0.1%，铬0.05-0.2%，锰0.5_1%，钛0.01-0.2%，锌0.01-0.25%，余量为招。
[0010]作为本发明的一种优选技术方案:所述轮辐的原料按质量百分数计如下:硅0.5-0.7%，铁0.7%，镁0.9-1.1%，铜0.2-0.3%，铬0.卜0.3%，锰0.15%，钛0.15%，锌0.25%，余量为铝；所述轮辋的原料按质量百分数计如下:硅彡0.2%，铁彡0.3%，镁2.6-2.8%，铜0.03-0.07%，络0.05-0.15%，锰0.6-0.8%，钛0.05-0.15%，锌0.05-0.2%，余量为铝。
[0011 ]作为本发明的一种优选技术方案:所述轮辐的原料按质量百分数计如下:硅0.5%，铁0.7%，镁0.9-1.1%，铜0.2%，铬0.1%，锰0.15%，钛0.15%，锌0.25%，余量为铝；所述轮辋的原料按质量百分数计如下:硅0.1%，铁0.1%，镁2.6%，铜0.03%，铬0.05%，锰0.6%，钛0.05%，锌0.05%，余量为铝。
[0012]作为本发明的一种优选技术方案:所述轮辐的原料按质量百分数计如下:硅0.7%，铁0.7%，镁1.1%，铜0.3%，络0.3%，锰0.15%，钛0.15%，锌0.25%，余量为铝；所述轮辋的原料按质量百分数计如下:硅0.2%，铁0.3%，镁2.8%，铜0.07%，铬0.15%，锰0.8%，钛0.15%，锌0.2%，
余量为铝。
[0013]作为本发明的一种优选技术方案:所述轮辐的原料按质量百分数计如下:硅0.6%，铁0.7%，镁1%，铜0.25%，络0.2%，锰0.15%，钛0.15%，锌0.25%，余量为铝；所述轮辋的原料按质量百分数计如下:硅0.15%，铁0.2%，镁2.7%，铜0.05%，铬0.1%，锰0.7%，钛0.1%，锌0.1%，余量为铝。
[0014]—种制备所述的铝合金轮毂的方法，步骤为:
第一步:按质量百分数计称取轮辐的原料硅、铁、镁、铜、铬、锰、钛、锌和铝，将铝在熔炼炉中加热至770-790°C使之完全融化，析出铝液中的气体及杂质，按熔点从高到低的顺序依次加入剩余原料，待剩余原料全部熔融后，去除杂质，在740-760°C下保温10-12min后倒入模具进行浇铸；
第二步:浇铸后冷却至室温转移到保温炉中，再以每小时150-200°C速率升温至530-550°C，保温1.5-2.5h，再空冷至400-440°C，再以每小时40_60°C速率升温至530_550°C，保温2-3h，喷水冷却至530-550 °C后，然后在500-520°C，回火处理4_5h，水冷至室温后制成轮辐；
第三步:按质量百分数计称取轮辋的原料硅、铁、镁、铜、铬、锰、钛、锌和铝，将铝在熔炼炉中加热至760-800°C使之完全融化，析出铝液中的气体及杂质，按熔点从高到低的顺序依次加入剩余原料，待剩余原料全部熔融后，去除杂质，加热至740-760 V，倒入模具进行浇铸，除鳞、定宽、粗乳和精乳后，冷却至室温；
第四步:以每小时150-200°C速率升温至530-550°C，保温2-3h后，再以每小时110-150速率冷却至400-500°C后，保温1.5-2.5h，转移到淬火炉中，水冷至室温后制成轮辋，将轮辐和轮辋通过搅拌摩擦焊焊接即可。
[0015]
有益效果
本发明所述一种铝合金轮毂及其制备方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果:1、生产的车轮毂，不易变形，耐高温，在400-500°C下烧不起泡、不变形，质量轻，生产的车轮毂比普通轮毂重量降低3镑，单位燃油历程提高5%，且刹车性能好;2、产品质量轻，强度高，抗拉强度315-355MPa，屈服强度230_260MPa，生产的轮毂，提升锻造轮毂抗撞击能力30%，保障驾驶安全，提高各种路况的通过能力，确保车辆加速性能和操控性能;3、抗疲劳性好，伸长率10-20%，承载能力好，是普通铁轮毂的5倍，高速行驶跟平稳，制备方法简单，原料简单易得，可以广泛生产并不断代替现有材料。
[0016]
【具体实施方式】
[0017]以下结合实例对本发明作进一步的描述，实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域技术人员可以想到的其他替代手段，均在本发明权利要求范围内。
[0018]实施例1:
第一步:按照质量百分数计称取硅0.4%，铁0.7%，镁0.8%，铜0.15%，铬0.04%，锰0.15%，钛0.15%，锌0.25%，余量为铝。
[0019]第二步:将铝在熔炼炉中加热至770°C使之完全融化，析出铝液中的气体及杂质，按熔点从高到低的顺序依次加入剩余原料，待剩余原料全部熔融后，去除杂质，在740°C下保温1min后倒入模具进行浇铸。
[0020]第三步:浇铸后冷却至室温转移到保温炉中，再以每小时150°C速率升温至530°C，保温1.5h，再空冷至400°C，再以每小时40°C速率升温至530°C，保温2h，然后在500°C，回火处理4h，水冷至室温后制成轮辐。
[0021 ] 第四步:按照质量百分数计称取:硅0.01%，铁0.01%，镁2.4%，铜0.01%，铬0.05%，锰0.5%，钛0.01%，锌0.01%，余量为铝，将铝在熔炼炉中加热至760 V使之完全融化，析出铝液中的气体及杂质，按熔点从高到低的顺序依次加入剩余原料，待剩余原料全部熔融后，去除杂质，加热至740°C，倒入模具进行浇铸，除鳞、定宽、粗乳和精乳后，冷却至室温。
[0022]第五步:以每小时150°C速率升温至530°C，保温2h后，再以每小时110速率冷却至400°C后，保温1.5h，转移到淬火炉中，水冷至室温后制成轮辋，将轮辐和轮辋通过搅拌摩擦焊焊接即可。
[0023]生产的车轮毂，不易变形，耐高温，在400°C下烧不起泡、不变形，质量轻，生产的车轮毂比普通轮毂重量降低3镑，单位燃油历程提高5%，且刹车性能好;产品质量轻，强度高，抗拉强度315MPa，屈服强度230MPa，生产的轮毂，提升锻造轮毂抗撞击能力30%，保障驾驶安全，提高各种路况的通过能力，确保车辆加速性能和操控性能;抗疲劳性好，伸长率10%，承载能力好，是普通铁轮毂的5倍，高速行驶跟平稳，制备方法简单，原料简单易得，可以广泛生产并不断代替现有材料。
[0024]
实施例2:
第一步:按照质量百分数计称取硅0.8%，铁0.7%，镁1.2%，铜0.4%，铬0.35%，锰0.15%，钛0.15%，锌0.25%，余量为铝。
[0025]第二步:将铝在熔炼炉中加热至790°C使之完全融化，析出铝液中的气体及杂质，按熔点从高到低的顺序依次加入剩余原料，待剩余原料全部熔融后，去除杂质，在760°C下保温1min后倒入模具进行浇铸。
[0026]第三步:浇铸后冷却至室温转移到保温炉中，再以每小时200°C速率升温至550°C，保温2.5h，再空冷至440°C，再以每小时60°C速率升温至550°C，保温3h，然后在520°C，回火处理5h，水冷至室温后制成轮辐。
[0027]第四步:按照质量百分数计称取:硅0.25%，铁0.4%，镁3.0%，铜0.1%，铬0.2%，锰1%，钛0.2%，锌0.25%，余量为铝，将铝在熔炼炉中加热至800 °C使之完全融化，析出铝液中的气体及杂质，按熔点从高到低的顺序依次加入剩余原料，待剩余原料全部熔融后，去除杂质，加热至760°C，倒入模具进行浇铸，除鳞、定宽、粗乳和精乳后，冷却至室温。
[0028]第五步:以每小时200°C速率升温至550°C，保温3h后，再以每小时150速率冷却至500°C后，保温2.5h，转移到淬火炉中，水冷至室温后制成轮辋，将轮辐和轮辋通过搅拌摩擦焊焊接即可。
[0029]生产的车轮毂，不易变形，耐高温，在450°C下烧不起泡、不变形，质量轻，生产的车轮毂比普通轮毂重量降低3镑，单位燃油历程提高5%，且刹车性能好;产品质量轻，强度高，抗拉强度325MPa，屈服强度240MPa，生产的轮毂，提升锻造轮毂抗撞击能力30%，保障驾驶安全，提高各种路况的通过能力，确保车辆加速性能和操控性能;抗疲劳性好，伸长率15%，承载能力好，是普通铁轮毂的5倍，高速行驶跟平稳，制备方法简单，原料简单易得，可以广泛生产并不断代替现有材料。
[0030]
实施例3:
第一步:按照质量百分数计称取硅0.5%，铁0.7%，镁0.9-1.1%，铜0.2%，铬0.1%，锰
0.15%，钛0.15%，锌0.25%，余量为铝。
[0031]第二步:将铝在熔炼炉中加热至770°C使之完全融化，析出铝液中的气体及杂质，按熔点从高到低的顺序依次加入剩余原料，待剩余原料全部熔融后，去除杂质，在740°C下保温1min后倒入模具进行浇铸。
[0032]第三步:浇铸后冷却至室温转移到保温炉中，再以每小时150°C速率升温至530°C，保温1.5h，再空冷至400°C，再以每小时40°C速率升温至530°C，保温2h，然后在500°C，回火处理4h，水冷至室温后制成轮辐。
[0033]第四步:按照质量百分数计称取:硅0.1%，铁0.1%，镁2.6%，铜0.03%，铬0.05%，锰0.6%，钛0.05%，锌0.05%，余量为铝，将铝在熔炼炉中加热至760 °C使之完全融化，析出铝液中的气体及杂质，按熔点从高到低的顺序依次加入剩余原料，待剩余原料全部熔融后，去除杂质，加热至740°C，倒入模具进行浇铸，除鳞、定宽、粗乳和精乳后，冷却至室温。
[0034]第五步:以每小时150°C速率升温至530°C，保温2h后，再以每小时110速率冷却至400°C后，保温1.5h，转移到淬火炉中，水冷至室温后制成轮辋，将轮辐和轮辋通过搅拌摩擦焊焊接即可。
[0035]生产的车轮毂，不易变形，耐高温，在500°C下烧不起泡、不变形，质量轻，生产的车轮毂比普通轮毂重量降低3镑，单位燃油历程提高5%，且刹车性能好;产品质量轻，强度高，抗拉强度335MPa，屈服强度245MPa，生产的轮毂，提升锻造轮毂抗撞击能力30%，保障驾驶安全，提高各种路况的通过能力，确保车辆加速性能和操控性能;抗疲劳性好，伸长率20%，承载能力好，是普通铁轮毂的5倍，高速行驶跟平稳，制备方法简单，原料简单易得，可以广泛生产并不断代替现有材料。
[0036]
实施例4: 第一步:按照质量百分数计称取硅0.7%，铁0.7%，镁1.1 %，铜0.3%，铬0.3%，锰0.15%，钛
0.15%，锌0.25%，余量为铝。
[0037]第二步:将铝在熔炼炉中加热至790°C使之完全融化，析出铝液中的气体及杂质，按熔点从高到低的顺序依次加入剩余原料，待剩余原料全部熔融后，去除杂质，在760°C下保温12min后倒入模具进行浇铸。
[0038]第三步:浇铸后冷却至室温转移到保温炉中，再以每小时200°C速率升温至550°C，保温2.5h，再空冷至440°C，再以每小时60°C速率升温至550°C，保温3h，然后在520°C，回火处理5h，水冷至室温后制成轮辐。
[0039]第四步:按照质量百分数计称取:硅0.2%，铁0.3%，镁2.8%，铜0.07%，铬0.15%，锰
0.8%，钛0.15%，锌0.2%，余量为铝，将铝在熔炼炉中加热至800 °C使之完全融化，析出铝液中的气体及杂质，按熔点从高到低的顺序依次加入剩余原料，待剩余原料全部熔融后，去除杂质，加热至760°C，倒入模具进行浇铸，除鳞、定宽、粗乳和精乳后，冷却至室温。
[0040]第五步:以每小时200°C速率升温至550°C，保温3h后，再以每小时150速率冷却至500°C后，保温2.5h，转移到淬火炉中，水冷至室温后制成轮辋，将轮辐和轮辋通过搅拌摩擦焊焊接即可。
[0041 ]生产的车轮毂，不易变形，耐高温，在550 0C下烧不起泡、不变形，质量轻，生产的车轮毂比普通轮毂重量降低3镑，单位燃油历程提高5%，且刹车性能好;产品质量轻，强度高，抗拉强度345MPa，屈服强度255MPa，生产的轮毂，提升锻造轮毂抗撞击能力30%，保障驾驶安全，提高各种路况的通过能力，确保车辆加速性能和操控性能;抗疲劳性好，伸长率20%，承载能力好，是普通铁轮毂的5倍，高速行驶跟平稳，制备方法简单，原料简单易得，可以广泛生产并不断代替现有材料。
[0042]
实施例5:
第一步:按照质量百分数计称取硅0.6%，铁0.7%，镁1%，铜0.25%，铬0.2%，锰0.15%，钛
0.15%，锌0.25%，余量为铝。
[0043]第二步:将铝在熔炼炉中加热至780°C使之完全融化，析出铝液中的气体及杂质，按熔点从高到低的顺序依次加入剩余原料，待剩余原料全部熔融后，去除杂质，在750°C下保温Ilmin后倒入模具进行浇铸。
[0044]第三步:浇铸后冷却至室温转移到保温炉中，再以每小时175°C速率升温至540°C，保温2h，再空冷至420 0C，再以每小时500C速率升温至540°C，保温2.5h，然后在510°C，回火处理4.5h，水冷至室温后制成轮辐。
[0045]第四步:按照质量百分数计称取:硅0.15%，铁0.2%，镁2.7%，铜0.05%，铬0.1%，锰
0.7%，钛0.1%，锌0.1%，余量为铝，将铝在熔炼炉中加热至780 0C使之完全融化，析出铝液中的气体及杂质，按熔点从高到低的顺序依次加入剩余原料，待剩余原料全部熔融后，去除杂质，加热至750°C，倒入模具进行浇铸，除鳞、定宽、粗乳和精乳后，冷却至室温。
[0046]第五步:以每小时175°C速率升温至540°C，保温2.5h后，再以每小时130°C速率冷却至450°C后，保温2h，转移到淬火炉中，水冷至室温后制成轮辋，将轮辐和轮辋通过搅拌摩擦焊焊接即可。
[0047]生产的车轮毂，不易变形，耐高温，在500°C下烧不起泡、不变形，质量轻，生产的车轮毂比普通轮毂重量降低3镑，单位燃油历程提高5%，且刹车性能好;产品质量轻，强度高，抗拉强度355MPa，屈服强度260MPa，生产的轮毂，提升锻造轮毂抗撞击能力30%，保障驾驶安全，提高各种路况的通过能力，确保车辆加速性能和操控性能;抗疲劳性好，伸长率20%，承载能力好，是普通铁轮毂的5倍，高速行驶跟平稳，制备方法简单，原料简单易得，可以广泛生产并不断代替现有材料。
【主权项】
1.一种铝合金轮毂，包括轮辐和轮辋，其特征在于，所述轮辐的原料按质量百分数计如下:硅0.4-0.8%，铁0.7%，镁0.8-1.2%，铜0.15-0.4%，络0.04-0.35%，锰0.15%，钛0.15%，锌0.25%，余量为铝；所述轮辋的原料按质量百分数计如下:硅彡0.25%，铁彡0.4%，镁2.4-3.0%，铜 0.01-0.1%，铬 0.05-0.2%，锰 0.5_1%，钛 0.01-0.2%，锌 0.01-0.25%，余量为铝。2.根据权利要求1所述的一种铝合金轮毂，其特征在于，所述轮辐的原料按质量百分数计如下:石圭0.5-0.7%，铁0.7%，镁0.9-1.1%，铜0.2-0.3%，铬0.卜0.3%，锰0.15%，钛0.15%，锌0.25%，余量为铝;所述轮辋的原料按质量百分数计如下:硅彡0.2%，铁彡0.3%，镁2.6-2.8%，铜0.03-0.07%，络0.05-0.15%，锰0.6-0.8%，钛0.05-0.15%，锌0.05-0.2%，余量为铝。3.根据权利要求1所述的一种铝合金轮毂，其特征在于，所述轮辐的原料按质量百分数计如下:硅0.5%，铁0.7%，镁0.9-1.1%，铜0.2%，铬0.1%，锰0.15%，钛0.15%，锌0.25%，余量为铝；所述轮辋的原料按质量百分数计如下:硅0.1%，铁0.1%，镁2.6%，铜0.03%，铬0.05%，锰0.6%，钛0.05%，锌0.05%，余量为铝。4.根据权利要求1所述的一种铝合金轮毂，其特征在于，所述轮辐的原料按质量百分数计如下:硅0.7%，铁0.7%，镁1.1%，铜0.3%，铬0.3%，锰0.15%，钛0.15%，锌0.25%，余量为铝;所述轮辋的原料按质量百分数计如下:硅0.2%，铁0.3%，镁2.8%，铜0.07%，铬0.15%，锰0.8%，钛0.15%，锌0.2%，余量为铝。5.根据权利要求1所述的一种铝合金轮毂，其特征在于:所述轮辐的原料按质量百分数计如下:硅0.6%，铁0.7%，镁I %，铜0.2 5%，铬0.2%，锰0.15%，钛0.15%，锌0.2 5%，余量为铝；所述轮辋的原料按质量百分数计如下:硅0.15%，铁0.2%，镁2.7%，铜0.05%，铬0.1%，锰0.7%，钛0.1%，锌0.1%，余量为铝。6.—种制作权利要求1所述的铝合金轮毂的方法，其特征在于，包括如下步骤: 第一步:按质量百分数计称取轮辐的原料硅、铁、镁、铜、铬、锰、钛、锌和铝，将铝在熔炼炉中加热至770-790°C使之完全融化，析出铝液中的气体及杂质，按熔点从高到低的顺序依次加入剩余原料，待剩余原料全部熔融后，去除杂质，在740-760°C下保温10-12min后倒入模具进行浇铸； 第二步:浇铸后冷却至室温转移到保温炉中，再以每小时150-200°C速率升温至530-550°C，保温1.5-2.5h，再空冷至400-440°C，再以每小时40_60°C速率升温至530_550°C，保温2-3h，然后在500-520 0C，回火处理4_5h，水冷至室温后制成轮辐； 第三步:按质量百分数计称取轮辋的原料硅、铁、镁、铜、铬、锰、钛、锌和铝，将铝在熔炼炉中加热至760-800°C使之完全融化，析出铝液中的气体及杂质，按熔点从高到低的顺序依次加入剩余原料，待剩余原料全部熔融后，去除杂质，加热至740-760 V，倒入模具进行浇铸，除鳞、定宽、粗乳和精乳后，冷却至室温； 第四步:以每小时150-200°C速率升温至530-550°C，保温2-3h后，再以每小时110-150速率冷却至400-500°C后，保温1.5-2.5h，转移到淬火炉中，水冷至室温后制成轮辋，将轮辐和轮辋通过搅拌摩擦焊焊接即可。
【文档编号】C22F1/047GK105886858SQ201610276503
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】周光臻, 赵刚, 肖发如, 汤永胜
【申请人】江苏车谷新材料有限公司