专利名称：镁合金车轮制造工艺及镁合金车轮的轮辋制造工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车车轮的制造工艺及其轮辋的制造工艺。
背景技术：
目前，用压铸方法生产的铝镁合金车轮占据了车轮市场的主导地位。因为变形镁合金材料在常温下不易冲压，且极易脆裂，所以很少应用于车轮生产。但经过热挤压或热拉伸等工艺生产出的变形镁合金产品具有更高的强度，更好的延展性，具有铸造镁合金车轮无法取代的优良性能。用挤压和拉伸方法生产的车轮，其力学性能较压铸法生产的要高很多，而且表面光洁，无需再经打磨，用材更省，重量更轻，经过表面处理，将使其具有优良的抗腐蚀性、耐磨性、耐化学性和耐热性。如果能实现将变形镁合金材料用于制造汽车车轮，这将是汽车车轮制造领域的重大技术革新，并且镁合金车轮由于前述优良的性能必将取得广阔的市场前景。
发明内容
本发明的目的在于提供镁合金车轮的轮辋制造工艺以及镁合金车轮制造工艺。 为实现所述目的，本发明的镁合金车轮制造工艺，其特点是，包括轮辋制造工艺、
轮辐制造工艺以及组合焊接工艺；所述轮辋制造工艺包括热挤压步骤、整圆步骤以及加工
气孔步骤；在热挤压步骤中，将按照定长切割成的镁合金棒料热挤压成预定横截面的型材，
再将该型材在纵向成型装置中热弯成大半个椭圆形状的轮辋半成品；在整圆步骤中，首先
利用滚圆装置将呈椭圆形的轮辋半成品热滚成全圆，再对全圆的该轮辋半成品进行焊接的
准备工艺，然后再利用加压装置对全圆的该轮辋半成品进行进一步加压整圆，最后对该轮
辋半成品的对接处进行焊接；在加工气孔步骤中加工出用于设置气门嘴的气孔；所述轮辐
制造工艺包括板材落料步骤、热拉伸成型步骤和热冲压步骤；在板材落料步骤中，热冲压出
圆形板材以及圆形板材上的中心孔；在热拉伸成型步骤中，根据轮辐形状对圆形板材进行
预定次数的热拉伸以制造出轮辐半成品；在热冲压步骤中，在轮辐半成品上热冲压出多个
连接用的结构以及散热用的结构；在所述组合焊接工艺中，将根据所述轮辐制造工艺加工
出的轮辐压装到根据所述轮辋制造工艺加工出的轮辋，并对该轮辐和该轮辋的联接段进行
焊接，然后进行消除焊接内应力的热处理，以及对整个车轮表面进行表面处理。 所述的镁合金车轮制造工艺，其进一步的特点是，在热挤压步骤中，热挤压的工艺
温度在430°C _500"之间。 所述的镁合金车轮制造工艺，其进一步的特点是，在整圆步骤中，将呈椭圆形的轮辋半成品热滚成全圆的工艺温度在150°C _2001:之间，对全圆的该轮辋半成品进行进一步加热整圆的工艺温度在250°C _3501:之间。 所述的镁合金车轮制造工艺，其进一步的特点是，在板材落料步骤中，热冲压的工艺温度在280°C -350"之间。 所述的镁合金车轮制造工艺，其进一步的特点是，在热拉伸成型步骤中，热拉伸的工艺温度在280°C _3501:之间，在热冲压步骤中，热冲压的工艺温度也在280°C _350°〇之间。 本发明的镁合金车轮的轮辋制造工艺，其特点是，包括热挤压步骤、整圆步骤以及加工气孔步骤；其中，在热挤压步骤中，将按照定长切割成的镁合金棒料热挤压成预定横截面的型材，再将该型材在纵向成型装置中热弯成大半个椭圆形状的轮辋半成品；在整圆步骤中，首先利用滚圆装置将呈椭圆形的轮辋半成品热滚成全圆，再对全圆的该轮辋半成品进行焊接的准备工艺，然后再利用加压装置对全圆的该轮辋半成品进行进一步加压整圆，最后对该轮辋半成品的对接处进行焊接；在加工气孔步骤中加工出用于设置气门嘴的气孔。 所述的轮辋制造工艺，其进一步的特点是，在热挤压步骤中，热挤压的工艺温度在430°C -50(TC之间。 所述的轮辋制造工艺，其进一步的特点是，在整圆步骤中，将呈椭圆形的轮辋半成品热滚成全圆的工艺温度在150°C _2001:之间，对全圆的该轮辋半成品进行进一步加热整圆的工艺温度在250°C _350"之间。 本发明的有益效果是镁合金材料密度小，重量轻，用在汽车上能间接减少燃油消耗量，镁合金就比强度而言高于铝合金和钢，就比刚度而言接近铝合金和钢，镁合金具有良好的阻尼系数，减振量大于铝合金，但镁合金在常温下不易冲压，且极易脆裂；本发明的镁合金车轮制造工艺，采用镁合金棒料为原料，并利用热挤压、热整圆、热冲压、热拉伸等热加工成型工艺制造出镁合金轮辐和镁合金轮辋，实现了镁合金车轮；本发明的轮辋制造工艺在对镁合金棒料热挤压即截面成型处理之后立即将挤压后的型材进行纵向成型处理，也即挤压和弯圆同步连续进行，这样使得型材的两端也被弯成既定圆形，克服了以往的型材只能在中间部分被滚成圆形的缺陷；此外，本发明提供的新工艺相对于同类压铸工艺，可用一般通用设备、通用模具(附设加热装置)、操作安全便捷、易于流水作业、成品率高、用电省、用料少等优点，并适合于小批量多品种生产，是一种在保证强度、刚度的条件下最大限度地减轻车轮重量的新工艺。
图l显示了根据本发明的车轮制造工艺制造出的车轮，其中a是该车轮的主视图，b是该车轮的俯视图，c是该车轮的轴测视图。 图2显示了根据本发明的轮辋制造工艺的过程，其中a显示了切割后的镁合金棒料，b显示了热挤压后的半成品，c显示了滚圆后的产品，d显示了切齐焊口、磨焊角后的轮辋，e显示了热整圆后的轮辋，f显示了焊接后的轮辋。 图3至图10显示了本发明的车轮制造工艺中轮辐的制造过程，其中
图3的a是冲孔板材的主视图，b是冲孔板材的俯视图； 图4的a是板材第一次热拉成型后的主视图，b是板材第一次热拉成型后的半剖视图； 图5的a是板材第二次热拉成型后的主视图，b是板材第二次热拉成型后的半剖视图； 图6的a是热冲螺钉孔后轮辐的主视图，b是热冲螺钉孔后轮辐的半剖视 图7的a是热冲螺钉窝后轮辐的主视图，b是热冲螺钉窝后轮辐的半剖视 图8的a是热冲周边四扁缺和散热孔后轮辐的主视图，b是热冲周边四扁缺和散热孔后轮辐的半剖视图； 图9的a是热精冲螺钉孔、中心孔后轮辐的主视图，b是热精冲螺钉孔、中心孔后轮辐的半剖视图； 图10的a是锪、铰小孔、锥孔后轮辐的主视图，b是锪、铰小孔、锥孔后轮辐的半剖视图。 图11的a是根据本发明的车轮制造工艺压装、焊接后的车轮的主视图，b是根据本发明的车轮制造工艺压装、焊接后的车轮的半剖视图。
具体实施例方式
下面将结合较佳的实施例对本发明进行详细的描述，应当注意的是，在后述的描述中，尽管所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是有些术语则是申请人按其判断来选择的，其详细含义应根据本发明欲揭示的精神来理解。例如，后述轮辋、轮辐、车轮包括正在加工过程中的半成品或者已加工完的成品，后述热拉伸、热滚、热挤压、热冲压、热弯等热加工工艺主要是指根据镁合金的金相图以及车轮被设计的力学性能而选择的温度范围内的加工工艺。 如图1所示，本发明所要制造的镁合金车轮包括轮辋1和轮辐2，轮辋1和轮辐2
焊接在一起。下面先说明本发明的轮辋的制造工艺。
第一实施例 本发明的轮辋制造工艺主要包括热挤压步骤，整圆步骤以及加工气孔步骤。
在热挤压步骤中，首先将镁合金棒料按定长切断，参照图2的a。然后在一套热挤压模具(截面成型装置)中将镁合金棒料挤压成轮辋半成品，具体而言，先将镁合金棒料热挤压成预定断面的型材，然后在纵向成型装置例如圆弧轨道上形成如图2的b所示的大半个椭圆轮辋，此处的椭圆轮辋主要是指形状接近椭圆或椭圆形轮辋，例如，图2的b所示的轮辋半成品的两端在一小圆轨道上滚成，而中间在一大圆轨道上滚成，或者该轮辋半成品直接在一椭圆轨道上弯成。前述大半个椭圆例如是2/3个椭圆。在该热挤压步骤中的温度主要是根据镁合金的金相图来选择，例如在43(TC -450°C。在热挤压步骤中就对热挤压所得型材作纵向成型加工，这样可以将型材的两端弯成圆弧形，否则型材的两端不能滚圆。
在整圆步骤中，将由热挤压步骤得到的椭圆形轮辋半成品放置在滚圆机上，滚圆机的温度按照镁合金金相图选择，例如在150°C -200°〇，利用滚圆机将椭圆形轮辋半成品热滚成全圆，如图2的c所示。之后，按照预定的周长，在全圆轮辋的对接部位4切齐焊口，并磨出焊角，也即进行焊接的准备工艺，如图2的d所示。由于切齐焊口后，轮辋的圆度需要进一步调整，于是将轮辋放入压机的夹具体上，将夹具体、轮辋同步加热至按照镁合金金相图选择的一温度加压整圆，例如在250°C _3501:之间的一温度加压整圆，压机例如是63吨压机，进一步整圆后的轮辋如图2的e所示。然后，开始在对接部位4处进行焊接，例如采用交流氩弧焊接机配置专用夹具固定轮辋来等速焊接，焊接之后的轮辋如图2的f所示，当然此处的焊接工艺包括打磨焊口至光整平滑。 最后，加工气孔步骤是在圆形的轮辋上加工用于放置气门嘴的气孔，加工气孔步骤可以在常温下进行。
第二实施例 本发明的镁合金车轮制造工艺主要包括轮辋制造工艺、轮辐制造工艺以及组合焊接工艺。 轮辋制造工艺可参照前述第一实施例来实施。 轮幅制造工艺主要包括板材落料步骤、热拉伸成型步骤和热冲压步骤。板材落料步骤如图3所示，加热板材至280°C _3501:，再冲出圆形板材以及板材上的中心孔。热拉伸成型步骤在本实施例中包括两次热拉伸步骤，分别如图4和图5所示，当然，对不同轮辐形状可以选择不同的热拉伸步骤，热拉伸步骤例如是在200吨双动压机上进行加热拉伸，拉伸温度在28(TC _3501:之间。热冲压步骤主要是在轮辐上热冲出扁缺、散热孔、螺钉孔、螺钉窝等。如图6所示，热冲出4个螺钉孔5，如图7所示，在进一步热拉伸成型相应的4个螺钉窝6。再如图8所示，热冲周边四篇缺7和多个散热孔8。然后，再热精冲螺钉孔5、精冲中心孔，如图9所示。最后，按照需要，锪、铰螺钉孔5，如图10所示。孔加工步骤中，需要加热的温度也在280°C _350"之间。 参见附图ll，在组合焊接工艺中，先把加工好的轮辐压装到轮辋特定位置，再用流
入交流氩弧焊机等速焊接各联接段，然后对焊接后的车轮进行热处理，以消除焊接内应力
处理，最后对车轮进行表面处理，即对整个车轮表面进行硬质阳极氧化处理以使其表面耐
腐蚀。前述热处理和表面处理工艺可以采用现有的技术来实施，在此不详细描述。 虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员
应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，应理解其中可作各种变化和修改而在广
义上没有脱离本发明，所以并非作为对本发明的限定，例如，前述温度范围主要是根据镁合
金的金相图以及设计者所需要的力学性能来进行选择，而不一定要局限于前述实施例中说
明的温度或温度范围，前述实施例的镁合金例如是AZ31镁合金，因此，只要在本发明的实
质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明权利要求书的范围内。
权利要求
一种镁合金车轮制造工艺，其特征在于，包括轮辋制造工艺、轮辐制造工艺以及组合焊接工艺；所述轮辋制造工艺包括热挤压步骤、整圆步骤以及加工气孔步骤；在热挤压步骤中，将按照定长切割成的镁合金棒料热挤压成预定横截面的型材，再将该型材在纵向成型装置中热弯成大半个椭圆形状的轮辋半成品；在整圆步骤中，首先利用滚圆装置将呈椭圆形的轮辋半成品热滚成全圆，再对全圆的该轮辋半成品进行焊接的准备工艺，然后再利用加压装置对全圆的该轮辋半成品进行进一步加压整圆，最后对该轮辋半成品的对接处进行焊接；在加工气孔步骤中加工出用于设置气门嘴的气孔；所述轮辐制造工艺包括板材落料步骤、热拉伸成型步骤和热冲压步骤；在板材落料步骤中，热冲压出圆形板材以及圆形板材上的中心孔；在热拉伸成型步骤中，根据轮辐形状对圆形板材进行预定次数的热拉伸以制造出轮辐半成品；在热冲压步骤中，在轮辐半成品上热冲压出多个连接用的结构以及散热用的结构；在所述组合焊接工艺中，将根据所述轮辐制造工艺加工出的轮辐压装到根据所述轮辋制造工艺加工出的轮辋，并对该轮辐和该轮辋的联接段进行焊接，然后进行消除焊接内应力的热处理，以及对整个车轮表面进行表面处理。
2. 如权利要求1所述的镁合金车轮制造工艺，其特征在于，在热挤压步骤中，热挤压的 工艺温度在430°C _500"之间。
3. 如权利要求1所述的镁合金车轮制造工艺，其特征在于，在整圆步骤中，将呈椭圆形 的轮辋半成品热滚成全圆的工艺温度在150°C _2001:之间，对全圆的该轮辋半成品进行进 一步加热整圆的工艺温度在250°C _3501:之间。
4. 如权利要求1所述的镁合金车轮制造工艺，其特征在于，在板材落料步骤中，热冲压 的工艺温度在280°C -350"之间。
5. 如权利要求1所述的镁合金车轮制造工艺，其特征在于，在热拉伸成型步骤中，热拉 伸的工艺温度在280°C -350°〇之间，在热冲压步骤中，热冲压的工艺温度也在280°C _350°C 之间。
6. 如权利要求1所述的镁合金车轮制造工艺，其特征在于，轮辋和轮辐的材料是AZ31镁合金。
7. —种镁合金车轮的轮辋制造工艺，其特征在于，包括热挤压步骤、整圆步骤以及加工 气孔步骤；其中，在热挤压步骤中，将按照定长切割成的镁合金棒料热挤压成预定横截面的型材，再将 该型材在纵向成型装置中热弯成大半个椭圆形状的轮辋半成品；在整圆步骤中，首先利用滚圆装置将呈椭圆形的轮辋半成品热滚成全圆，再对全圆的 该轮辋半成品进行焊接的准备工艺，然后再利用加压装置对全圆的该轮辋半成品进行进一 步加压整圆，最后对该轮辋半成品的对接处进行焊接；在加工气孔步骤中加工出用于设置气门嘴的气孔。
8. 如权利要求6所述的轮辋制造工艺，其特征在于，在热挤压步骤中，热挤压的工艺温 度在430°C -500°〇之间。
9. 如权利要求6所述的轮辋制造工艺，其特征在于，在整圆步骤中，将呈椭圆形的轮辋 半成品热滚成全圆的工艺温度在150°C _2001:之间，对全圆的该轮辋半成品进行进一步加 热整圆的工艺温度在250°C _350"之间。
10. 如权利要求6所述的轮辋制造工艺，其特征在于，所述轮辋的材料是AZ31镁合金。
全文摘要
一种镁合金车轮制造工艺和镁合金车轮的轮辋制造工艺，其中，在热挤压步骤中，将型材在纵向成型装置中热弯成大半个椭圆形状的轮辋半成品；在整圆步骤中，利用滚圆装置将呈椭圆形的轮辋半成品热滚成全圆，进行焊接的准备工艺后再利用加压装置对全圆的该轮辋半成品进行进一步加压整圆，最后进行焊接；在加工气孔步骤中加工出用于设置气门嘴的气孔。该镁合金车轮制造工艺的进一步特点是在板材落料步骤中，热冲压出圆形板材以及圆形板材上的中心孔；在热拉伸成型步骤中，对圆形板材进行预定次数的热拉伸；在热冲压步骤中，在轮辐半成品上热冲压出连接用结构以及散热用结构；在组合焊接工艺中，将轮辋和轮辐组装成车轮。
文档编号B21D53/26GK101722401SQ20081020152
公开日2010年6月9日 申请日期2008年10月22日 优先权日2008年10月22日
发明者张德利 申请人:上海保隆汽车科技股份有限公司