一种铝合金轮毂制造方法与流程

本发明涉及一种铝合金轮毂制造方法。

背景技术

目前，国内通常都采用a356铝合金压铸工艺或6061铝合金旋锻工艺来生产铝合金轮毂的胚料。铸造工艺生产的铝合金轮毂难免存在铸造缺陷，导致机械性能较低。6061铝合金整体锻造工艺又会浪费大量原材料，导致生产成本较高。此外，现有技术中，以锻打加旋压工艺生产的6061轮合金轮毂，受材料机械性能的限制，成品无法在轻量化上再上一个台阶。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种铝合金轮毂制造方法，制得的铝合金轮毂与现有技术相比，在同等载荷强度下，产品重量更轻。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种铝合金轮毂制造方法，包括以下步骤：

备料：提供铝合金胚料，所述铝合金为6066铝合金；

锻造：将所述铝合金胚料加热至410～440℃，保温一段时间，然后锻造到旋压所需胚形，得到锻造胚料；

旋压：将所述锻造胚料放入预热的旋压模具中，旋压得到旋压胚料；

后处理：对所述旋压胚料进行热处理以及机加工，得到铝合金轮毂。

进一步地，所述旋压步骤中，所述锻造胚料放入预热的旋压模具之前，所述旋压模具预热至240～260℃，并在旋压模具外腔表面刷上脱模剂。

进一步地，所述后处理步骤中，对所述旋压胚料的热处理包括以下步骤：

将所述旋压胚料送入固熔炉，炉内温度控制在540±5℃，固熔70±5min；

固熔出炉后，快速将所述旋压胚料浸入冷却水中，在冷却水中保持5±0.5min，所述冷却水温控制在45℃以下；

将冷却后的所述旋压胚料送入时效炉，炉温为110±5℃，保温一段时间后将炉温升至165±5℃，继续保温一段时间后出炉。

进一步地，所述锻造步骤中，制备所述锻造胚料时，在30～40min之内将所述铝合金胚料加热至410～440℃，保温5～6h，然后在8000吨摩擦压力机下将所述铝合金胚料锻造为所述锻造胚料。

进一步地，所述备料步骤之前，还包括产品设计：使用三维制图软件设计所需尺寸的轮毂，并计算产品重量；利用三维制图软件在轮毂上增加设计余量，计算留有加工余量的旋压胚料的重量；利用等立体法计算锻造胚料形状，所述锻造胚料适于经过旋压形成留有加工余量的旋压胚料；选择合适直径以及长度的铝合金棒料作为铝合金胚料，所述铝合金胚料适于经过锻造形成所述锻造胚料。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：本发明使用6066铝合金为原料制造铝合金轮毂，与现有技术采用6061铝合金制造的轮毂相比，在同等载荷强度下，产品的重量可以大幅减轻；此外，本发明采用6066铝合金制造铝合金轮毂的方法简单，有利于提高制造效率。

附图说明

图1为本发明的铝合金轮毂的一个实施例的示意图；

图2为本发明的旋压胚料的一个实施例的示意图；

图3为本发明的锻造胚料的一个实施例的示意图；

图4为本发明的铝合金轮毂制造方法中，进行减重设计时，有限元分析的示意图。

具体实施方式

下面，结合具体实施方式，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。

在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。

本发明提供一种铝合金轮毂制造方法，包括以下步骤：

备料：提供铝合金胚料，所述铝合金为6066铝合金；

锻造：将所述铝合金胚料加热至410～440℃，保温一段时间，然后锻造到旋压所需胚形，得到锻造胚料；

旋压：将所述锻造胚料放入预热的旋压模具中，旋压得到旋压胚料；

后处理：对所述旋压胚料进行热处理以及机加工，得到铝合金轮毂。

本发明使用6066铝合金为原料制造铝合金轮毂，与现有技术采用6061铝合金制造的轮毂相比，在同等载荷强度下，产品的重量可以大幅减轻。此外，本发明采用6066铝合金制造铝合金轮毂的方法简单，有利于提高制造效率。

所述旋压步骤中，所述锻造胚料放入预热的旋压模具之前，所述旋压模具预热至240～260℃，并在旋压模具外腔表面刷上脱模剂。

所述后处理步骤中，对所述旋压胚料的热处理包括以下步骤：

将所述旋压胚料送入固熔炉，炉内温度控制在540±5℃，固熔70±5min；

固熔出炉后，快速将所述旋压胚料浸入冷却水中，在冷却水中保持5±0.5min，所述冷却水温控制在45℃以下；

将冷却后的所述旋压胚料送入时效炉，炉温为110±5℃，保温一段时间后将炉温升至165±5℃，继续保温一段时间后出炉。

所述锻造步骤中，制备所述锻造胚料时，在30～40min之内将所述铝合金胚料加热至410～440℃，保温5～6h，然后在8000吨摩擦压力机下将所述铝合金胚料锻造为所述锻造胚料。

所述备料步骤之前，还包括产品设计：使用三维制图软件设计所需尺寸的轮毂，并计算产品重量；利用三维制图软件在轮毂上增加设计余量，计算留有加工余量的旋压胚料的重量；利用等体积法计算锻造胚料形状，所述锻造胚料适于经过旋压形成留有加工余量的旋压胚料；选择合适直径以及长度的铝合金棒料作为铝合金胚料，所述铝合金胚料适于经过锻造形成所述锻造胚料。

【实施例1】

设计制造26*3.5的摩托车轮毂

设计：根据6061铝合金材料的特性初步设计26*3.5寸摩托车轮毂，如图1所示，产品重量为13.9kg；通过3d软件转换得出放上加工余量的旋压胚料重量35kg，旋压胚料的侧视图如图2所示，图2中虚线部分为最终轮毂的示意，实线为放上加工余量的旋压胚料示意图；通过等体积法结合锻造工艺，计算出锻造胚料的形状，如图3所示，图3中虚线部分为旋压胚料示意图，实线为利用等体积法计算得到的锻造胚料示意图。

备料：选择直径为383mm的6066铝合金棒料进行制胚，通过等体积法计算胚对应的棒料高度113mm；将直径为383mm的铝合金棒料切割成胚料；清洗胚料去除表面的油污。

锻造：将胚料均匀整齐地码放在箱式隧道中，在35min之内将胚料从室温加热到440℃，并保温5.5h；然后在8000吨摩擦压力机下将胚料锻造到旋压所要的形状，即得到锻造胚料。

旋压：用煤气提前将旋压模具预热至250℃；在旋压模具外腔表面刷上脱模剂，在锻造胚料未冷却前，将锻造胚料放入双旋轮立式旋压机上的旋压模具中，通过相应的旋压程序成型为旋压胚料。

热处理：将装好旋压胚料的料框转送至固熔炉导轨，然后再将料框送入固熔炉，炉内温度均匀地控制在540±5℃，每框旋胚的固熔时间为70min±5min(不包括升温时间)；固熔出炉后,从炉门打开至旋压胚料全部浸入冷却水中的时间应≤12s,并在水中保持5±0.5min，淬火用的水温需控制在≤45℃；将校正完并装好料框的旋压胚料经导轨送入时效炉,设置炉温110±5℃，保温1h±0.1h(不包括升温时间)，再调整炉温至165±5℃，保温9h±0.1h.(不包括升温时间)；时效出炉后,待旋压胚料冷却至常温，然后检查旋压胚料的机械性能、硬度、金相组织、外观等；通过拉力试验机检测：抗拉强度415mpa、屈服强度395mpa、延伸率12.4％；通过硬度计检测热处理后的旋坯硬度125hb，通过低倍镜、高倍镜检测金相达到5.5级。

减重：根据机械性能检测数据，对轮辋及辐条做相应的减重设计(根据设计步骤中的3d模型进行有限元分析，如图4所示，根据模拟结构分析出可以减重的部分)，产品由原来的13.9kg减重至11.97kg，然后通过cam模拟，设计载荷能通过三大测试(冲击、径向、弯曲)。

机加工：通过数控车床及加工中心把留有余量的旋压坯料加工成最终轮毂尺寸。

【对比例1】

采用铝合金6061为原料，参考实施例1的方法制备轮毂，制得的铝合金轮毂的抗拉强度为310mpa、屈服强度为270mpa、延伸率为10％；通过硬度计检测热处理后的旋坯硬度为95hb。

【对比例2】

采用铝合金zt101a为原料，参考实施例1的方法制备轮毂，制得的铝合金轮毂的抗拉强度为220mpa、屈服强度为120mpa、延伸率为10％；通过硬度计检测热处理后的旋坯硬度为80hb。

实施例1采用6066铝合金棒材在8000t摩擦压力机上进行一次锻打出胚，再通过旋压机对轮辋部位进行旋压拉长达到所需尺寸，大幅提升了材料的致密度，使得产品的力学性能指标提高了超过30％，在同等载荷强度下，产品重量可以减重超过15％。

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。