一种镁合金轮毂生产工艺及系统的制作方法

本发明涉及一种轮毂生产工艺，尤其涉及一种镁合金轮毂生产工艺及系统。

背景技术：

目前，在当前的汽车轮毂市场中，使用的最多的是铝合金轮毂，其铝合金牌号为a356、6061，或使用钢轮毂，其牌号为16mn，但是在国家“十三五”计划中，推动汽车节能减排，轻量化的背景下，减轻汽车的自重便成为首要的任务。由于镁合金是以镁为基础加入其他元素组成的合金，其特点为密度小，约为1.8g/cm3，比强度高，比弹性模量大，散热好，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，对有机物和碱的耐腐蚀性能好，因此也逐渐有厂家将镁合金应用于制作汽车轮毂。

但是，现有的镁合金汽车轮毂存在以下缺陷：

镁合金加工成本较高，大多只能供应在高端跑车这种对成本不敏感的车型上，因此应用范围太小，不适于适用在各类型的车辆上。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种镁合金轮毂生产工艺，该生产工艺通过锯切步骤、预热步骤、初锻步骤、成型步骤、冲孔切边步骤、旋转锻压步骤和检测加工步骤将镁合金棒料加工为镁合金轮毂，加工得到的镁合金轮毂横向和纵向组织结构更致密，无气孔、疏松等缺陷，组织晶粒度均匀、细密，加工工艺步骤少、所需原材料量少，使得相同规格的锻造镁合金轮毂成本降低15％，而且品质更高。

本发明的目的之二在于提供一种镁合金轮毂系统，通过带式锯床、预热炉、第一锻压机、第二锻压机、第三锻压机、第四锻压机和成型设备这一系统制得的镁合金轮毂质量高、成本低，应用范围广。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种镁合金轮毂生产工艺，包括，

锯切步骤：将镁合金棒料送入带式锯床中锯切为初级坯料备用，坯料的直径为140-220mm，长度为350-550mm；

预热步骤：将初级坯料送入预热炉中预热，预热温度为350-430℃，预热10-20min，预热后保温，得到保温坯料；

初锻步骤：将保温坯料送入第一锻压机中进行初锻，初锻的压力为400-500mn，初锻的速度为6-15mm/s，保温坯料的锻造比为1.5-7，得到初锻坯料；

成型步骤：将初锻坯料送入第二锻压机中进行成型锻造，成型锻造的压力为800-1200mn，保压时间为10-60s，成型锻造的速度为0.6-15mm/s，得到初毛坯轮毂；

冲孔切边步骤：将初毛坯轮毂送入第三锻压机中进行冲孔切边，冲孔切边的压力为80-120mn，保压时间为10-60s，冲孔切边的速度为6-15mm/s，得到二次毛坯轮毂；

旋转锻压步骤：将二次毛坯轮毂送入第四锻压机中进行旋转锻压，旋转锻压的压力为4-10mn，旋压速度为1-5mm/s，得到三次毛坯轮毂；

检测加工步骤：对三次毛坯轮毂进行无损检测，检测合格后送入成型设备中机加工成型，得到镁合金轮毂。

进一步地，所述初锻步骤中，第一锻压机初锻之前还包括一次热步骤，一次热步骤具体为：用第一模温机对第一锻压机的上下模具进行预热，预热温度为120-430℃。

进一步地，所述成型步骤中，第二锻压机初锻之前还包括二次热步骤，二次热步骤具体为：第二模温机对第二锻压机的上下模具进行预热，预热温度为350-430℃。

进一步地，所述冲孔切边步骤中，第三锻压机初锻之前还包括三次热步骤，三次热步骤具体为：第三模温机对第二锻压机的上下模具进行预热，预热温度为300-400℃。

进一步地，所述冲孔切边步骤与旋转锻压步骤之间还包括补温步骤，补温步骤具体为：将二次毛坯轮毂送入加热炉中，补温到250-430℃。

进一步地，所述检测加工步骤后还包括编码步骤，编码步骤具体为：将镁合金轮毂送上输送带，激光打码机对镁合金轮毂进行编号并打码。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

一种镁合金轮毂生产系统，包括带式锯床、预热炉、第一锻压机、第二锻压机、第三锻压机、第四锻压机和成型设备；所述带式锯床的出料端与预热炉的进料端连接，所述预热炉的出料端与第一锻压机的进料端连接，所述第一锻压机的出料端与第二锻压机的进料端连接；所述第二锻压机的出料端与第三锻压机的进料端连接；所述第三锻压机的出料端与第四锻压机的进料端连接；所述第四锻压机的出料端与成型设备的进料端连接。

进一步地，所述第一锻压机上连接有第一模温机，所述第二锻压机上连接有第二模温机，所述第三锻压机上连接有第三模温机。

进一步地，所述第三锻压机与第四锻压机之间设置有加热炉；所述第四锻压机与成型设备之间设置有x光成像检测仪；所述第四锻压机与成型设备之间设置有第一传送带，所述x光成像检测仪设置在第一传动带上方；所述成型设备后接有第二传送带，激光打码机设置在第二传动带上方。

进一步地，所述带式锯床与预热炉之间设置有第一机械手，所述预热炉与第一锻压机之间设置有第二机械手，所述第一锻压机与第二锻压机之间设置有第三机械手，所述第二锻压机与第三锻压机之间设置有第四机械手，所述第三锻压机与加热炉之间设置有第五机械手，所述加热炉与第四锻压机之间设置有第六机械手，所述x光成像检测仪与成型设备之间设置有第七机械手。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

(1)本发明的镁合金轮毂生产工艺，该生产工艺通过锯切步骤、预热步骤、初锻步骤、成型步骤、冲孔切边步骤、旋转锻压步骤和检测加工步骤将镁合金棒料加工为镁合金轮毂，加工得到的镁合金轮毂横向和纵向组织结构更致密，无气孔、疏松等缺陷，组织晶粒度均匀、细密，加工工艺步骤少、所需原材料量少，使得相同规格的锻造镁合金轮毂成本降低15％，而且品质更高；

(2)本发明的镁合金轮毂系统，通过带式锯床、预热炉、第一锻压机、第二锻压机、第三锻压机、第四锻压机、x光成像仪和成型设备这一系统制得的镁合金轮毂质量高、成本低，应用范围广。

附图说明

图1为本发明的镁合金轮毂系统的结构示意图；

图2为实施例2的晶粒组织图；

图3为对比例2的晶粒组织图。

图中：1、带式锯床；2、预热炉；3、第一锻压机；4、第一模温机；5、第二锻压机；6、第二模温机；7、第三锻压机；8、第三模温机；9、第四锻压机；11、加热炉；12、x光成像检测仪；13、成型设备；14、第一机械手；15、第二机械手；16、第三机械手；17、第四机械手；18、第五机械手；19、第六机械手；20、第七机械手；21、激光打码机；22、第一传送带；23、第二传送带；

a、镁合金棒料；b、保温坯料；c、初锻坯料；d、二次毛坯轮毂；e、三次毛坯轮毂；f、镁合金轮毂。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

参照图1，一种镁合金轮毂生产工艺，包括，

锯切步骤：将镁合金棒料a送入带式锯床1中锯切为初级坯料备用，坯料的直径为140-220mm，长度为350-550mm；坯料设置这一尺寸是为了便于工艺初锻步骤时，坯料有足够的变形量，保证成品的品质；

预热步骤：将初级坯料送入预热炉2中预热，预热温度为350-430℃，预热10-20min，预热后保温，得到保温坯料b；如预热温度低于此范围，虽然可以锻造变形，但时间与锻造力全部上升了，产品的经济性便没有竞争力，若大于此温度范围，则原材料的氧化严重，在锻造过程中，氧化物夹杂在产品中，影响产品质量，在此温度范围内，在初锻步骤和成型步骤中，能保证锻速为6-15mm/s，预热可以消除枝晶偏析和溶解不平衡相，从而降低材料内应力，提高材料塑性；

初锻步骤：用第一模温机4对第一锻压机3的上下模具进行预热，预热温度为120-430℃，预热后将保温坯料送入第一锻压机3中进行初锻，初锻的压力为400mn-500mn，初锻的速度为0.6-15mm/s，保温坯料的锻造比为1.5-7，得到初锻坯料c；因为镁合金的散热速度很快，如接触的模具为低于坯料的温度，则坯料的温度迅速的降下来，则坯料就会锻开裂，因此设置了第一模温机4预热；

成型步骤：第二模温机6对第二锻压机5的上下模具进行预热，预热温度为350-430℃，预热后将初锻坯料送入第二锻压机5中进行成型锻造，成型锻造的压力为800mn-1200mn，保压时间为10-60s，成型锻造的速度为6-15mm/s，得到初毛坯轮毂；初锻坯料在第二锻压机5工位时变形充分，金属材料流动填充型腔，初锻坯料锻成杯状型，且有冲孔连皮与毛边；

冲孔切边步骤：第三模温机8对第二锻压机5的上下模具进行预热，预热温度为300-400℃，预热后将初毛坯轮毂送入第三锻压机7中进行冲孔切边，冲孔切边的压力为80mn-120mn，保压时间为10-60s，冲孔切边的速度为6-15mm/s，得到二次毛坯轮毂；采用冲孔切边步骤，减少了加工工艺的步骤以及镁合金的加工用量，使得相同规格的锻造镁合金轮毂成本降低15％；

补温步骤：将二次毛坯轮毂d送入加热炉11中，补温到250-430℃；补温是为了平衡生产节拍，当二次毛坯轮毂传送到第四锻压机9时，温度会下降，加热炉11就是把这下降的温度补上；

旋转锻压步骤：第四锻压机9先预热并保温，再将二次毛坯轮毂送入第四锻压机9中进行旋转锻压，旋转锻压的压力为4-10mn，旋压速度为1-5mm/s，工作时保持温度为250-430℃，得到三次毛坯轮毂e；

检测加工步骤：对三次毛坯轮毂进行无损检测，无损检测包括检测坯料成型后的夹杂渣、夹杂气孔、填充疏松和成型缺陷，检测的同时，将通过检测的送入下道工序，不能通过检测的从生产线上撤下，检测合格后送入成型设备13中机加工成型，得到需要的尺寸，得到镁合金轮毂f；

编码步骤：激光打码机21对镁合金轮毂进行编号并打码，出料；按产量和日期对经无损检测合格的镁合金轮毂编号并打码，以备追溯。

上述工艺涉及到的镁合金轮毂生产系统，包括带式锯床1、预热炉2、第一锻压机3、第二锻压机5、第三锻压机7、第四锻压机9和成型设备13；带式锯床1的出料端与预热炉2的进料端连接，预热炉2的出料端与第一锻压机3的进料端连接，第一锻压机3的出料端与第二锻压机5的进料端连接；第二锻压机5的出料端与第三锻压机7的进料端连接；第三锻压机7的出料端与第四锻压机9的进料端连接；第四锻压机9的出料端与成型设备13的进料端连接。

第一锻压机3上连接有第一模温机4，第二锻压机5上连接有第二模温机6，第三锻压机7上连接有第三模温机8。

第三锻压机7与第四锻压机9之间设置有加热炉11。

第四锻压机9与成型设备13之间设置有x光成像检测仪12。

带式锯床1与预热炉2之间设置有第一机械手14，带式锯床1得到的初级坯料由第一机械手14输送至预热炉2；预热炉2与第一锻压机3之间设置有第二机械手15，第二机械手15将保温坯料输送至第一锻压机3；第一锻压机3与第二锻压机5之间设置有第三机械手16，第三机械手16将初锻坯料输送至第二锻压机5；第二锻压机5与第三锻压机7之间设置有第四机械手17，第四机械手17将初毛坯轮毂输送至第三锻压机7；第三锻压机7与加热炉11之间设置有第五机械手18，第五机械手18用于将二次毛坯轮毂输送至加热炉11中；加热炉11与第四锻压机9之间设置有第六机械手19，第六机械手19用于将补温后的二次毛坯轮毂输送入第四锻压机9中；x光成像检测仪12与成型设备13之间设置有第七机械手20，第七机械手20将检测合格的镁合金轮毂输送至成型设备13中加工成型。

第四锻压机9与成型设备13之间设置有第一传送带22，x光成像检测仪12设置在第一传动带上方，这样设置便于批次量进行无损检测。

成型设备13后接有第二传送带23，激光打码机21设置在第二传动带上方，镁合金轮毂放置在第二传送带23上，通过激光打码机21时，激光打码机21对镁合金轮毂打码。

实施例1：

一种镁合金轮毂生产工艺，包括，

锯切步骤：将镁合金棒料送入带式锯床1中锯切为初级坯料备用，坯料的直径为140mm，长度为350mm；

预热步骤：将初级坯料送入预热炉2中预热，预热温度为350℃，预热10min，预热后保温，得到保温坯料；

初锻步骤：第一模温机4对第一锻压机3的上下模具进行预热，预热温度为120℃，预热后将保温坯料送入第一锻压机3中进行初锻，初锻的压力为400mn，初锻的速度为12mm/s，保温坯料的锻造比为1.5，得到初锻坯料；

成型步骤：第二模温机6对第二锻压机5的上下模具进行预热，预热温度为350℃，预热后将初锻坯料送入第二锻压机5中进行成型锻造，成型锻造的压力为800mn，保压时间为10s，成型锻造的速度为12mm/s，得到初毛坯轮毂；

冲孔切边步骤：第三模温机8对第二锻压机5的上下模具进行预热，预热温度为300℃，预热后将初毛坯轮毂送入第三锻压机7中进行冲孔切边，冲孔切边的压力为80mn，保压时间为10s，冲孔切边的速度为8mm/s，得到二次毛坯轮毂；

补温步骤：将二次毛坯轮毂送入加热炉11中，补温到250℃；

旋转锻压步骤：将二次毛坯轮毂送入第四锻压机9中进行旋转锻压，旋转锻压的压力为4mn，旋压速度为1mm/s，得到三次毛坯轮毂；

检测加工步骤：对三次毛坯轮毂进行无损检测，检测合格后送入成型设备13中机加工成型，得到镁合金轮毂；

编码步骤：将镁合金轮毂送上输送带，激光打码机21对镁合金轮毂进行编号并打码，出料。

实施例2：

一种镁合金轮毂生产工艺，包括，

锯切步骤：将镁合金棒料送入带式锯床1中锯切为初级坯料备用，坯料的直径为170mm，长度为450mm；

预热步骤：将初级坯料送入预热炉2中预热，预热温度为400℃，预热15min，预热后保温，得到保温坯料；

初锻步骤：第一模温机4对第一锻压机3的上下模具进行预热，预热温度为230℃，预热后将保温坯料送入第一锻压机3中进行初锻，初锻的压力为500mn，初锻的速度为0.6mm/s，保温坯料的锻造比为3.2，得到初锻坯料；

成型步骤：第二模温机6对第二锻压机5的上下模具进行预热，预热温度为380℃，预热后将初锻坯料送入第二锻压机5中进行成型锻造，成型锻造的压力为1200mn，保压时间为30s，成型锻造的速度为6mm/s，得到初毛坯轮毂；

冲孔切边步骤：第三模温机8对第二锻压机5的上下模具进行预热，预热温度为330℃，预热后将初毛坯轮毂送入第三锻压机7中进行冲孔切边，冲孔切边的压力为120mn，保压时间为40s，冲孔切边的速度为6mm/s，得到二次毛坯轮毂；

补温步骤：将二次毛坯轮毂送入加热炉11中，补温到360℃；

旋转锻压步骤：将二次毛坯轮毂送入第四锻压机9中进行旋转锻压，旋转锻压的压力为10mn，旋压速度为1mm/s，得到三次毛坯轮毂；

检测加工步骤：对三次毛坯轮毂进行无损检测，检测合格后送入成型设备13中机加工成型，得到镁合金轮毂；

编码步骤：将镁合金轮毂送上输送带，激光打码机21对镁合金轮毂进行编号并打码，出料。

实施例3：

一种镁合金轮毂生产工艺，包括，

锯切步骤：将镁合金棒料送入带式锯床1中锯切为初级坯料备用，坯料的直径为220mm，长度为550mm；

预热步骤：将初级坯料送入预热炉2中预热，预热温度为430℃，预热20min，预热后保温，得到保温坯料；

初锻步骤：第一模温机4对第一锻压机3的上下模具进行预热，预热温度为430℃，预热后将保温坯料送入第一锻压机3中进行初锻，初锻的压力为500mn，初锻的速度为15mm/s，保温坯料的锻造比为7，得到初锻坯料；

成型步骤：第二模温机6对第二锻压机5的上下模具进行预热，预热温度为430℃，预热后将初锻坯料送入第二锻压机5中进行成型锻造，成型锻造的压力为1200mn，保压时间为60s，成型锻造的速度为15mm/s，得到初毛坯轮毂；

冲孔切边步骤：第三模温机8对第二锻压机5的上下模具进行预热，预热温度为400℃，预热后将初毛坯轮毂送入第三锻压机7中进行冲孔切边，冲孔切边的压力为120mn，保压时间为60s，冲孔切边的速度为15mm/s，得到二次毛坯轮毂；

补温步骤：将二次毛坯轮毂送入加热炉11中，补温到430℃；

旋转锻压步骤：将二次毛坯轮毂送入第四锻压机9中进行旋转锻压，旋转锻压的压力为10mn，旋压速度为5mm/s，得到三次毛坯轮毂；

检测加工步骤：对三次毛坯轮毂进行无损检测，检测合格后送入成型设备13中机加工成型，得到镁合金轮毂；

编码步骤：将镁合金轮毂送上输送带，激光打码机21对镁合金轮毂进行编号并打码，出料。

对比例1：

以专利cn201310129522.7一种镁合金轮毂的制备方法制得的镁合金轮毂为对比例1。

对比例2：

对比例与实施例1不同之处在于，没有预热步骤。

性能检测：

1、对实施例1-3以及对比例1得到的镁合金轮毂进行取样检测，检测结果如下表所示。

表1实施例1-3和对比例1的镁合金轮毂性能检测表

由上表可见，实施例1-3的镁合金轮毂的取样力学性能中抗拉强度、屈服强度和延伸率均优于对比例1，这说明本发明的镁合金轮毂的生产工艺生产出的镁合金轮毂抗拉强度高、屈服强度高，延伸率好，实施例1-3中，实施例2为最优实施例。

2、以实施例2为例，检测实施例2与对比例2的镁合金轮毂的晶粒组织图，图2为实施例2的晶粒组织图，图3为对比例2的晶粒组织图，对比可见，实施例2的镁合金轮毂的晶粒更加平整、均质，这是因为预热步骤消除枝晶偏析和溶解不平衡相，从而降低材料内应力，提高了材料塑性。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。