高强度汽车轮毂及其加工方法技术

本发明专利技术涉及一种高强度汽车轮毂及其加工方法，采用铝合金材料制成，所述铝合金材料按质量百分比计包括以下组分：硅6.5‑7.5％、锶0.004‑0.02％、钛0.08‑0.15％、镁0.25‑0.4％、钽0.05‑0.1％、铌0.06‑0.12％、铬0.06‑0.1％、石墨烯0.2‑0.3％、余量为铝，通过熔炼、低压铸造、预热、旋压、热处理、精密加工、表面涂装制得。该高强度汽车轮毂由于加入了钽、铌、铬、石墨烯，通过熔炼、低压铸造、预热、旋压、热处理、精密加工、表面涂装的加工工艺，大大提高了产品的拉伸强度、屈服强度、延伸率、硬度和塑形，满足了车轮的安全性能要求。

【技术实现步骤摘要】
高强度汽车轮毂及其加工方法
：本专利技术涉及汽车零部件加工领域，尤其涉及一种高强度汽车轮毂及其加工方法。
技术介绍
：轮毂是汽车的重要零部件之一，直接影响汽车行驶的安全性能，尤其是铝合金轮毂，其对强度、硬度和塑性的要求均较高，方可满足车轮的安全性能要求。轮毂的加工精度要求高，加工工艺复杂，伴随着汽车行业的飞速发展，轻量化、低碳等一系列概念均在汽车行业风行。轮毂的轻量化对整车的轻量化、节能具有相当的影响。但在轮毂轻量化的同时，轮毂的美观程度、强度、疲劳寿命等涉及轿车整车外观效果及安全的特性势必需要有更高一步的提升。而从现有铝合金轮毂的生产工艺来看，铸造铝合金轮毂具备了造型美观的特性，但受铸造工艺和铸造铝合金A356材料性能的局限，铸造铝合金轮毂的轻量化空间有限，而且制造时间长，制造成本高，生产效率低下。本公司之前申请的专利号为CN103341744B的一种汽车轮毂加工方法虽然解决了这一问题，然而面对日新月异的汽车行业，已然无法满足对车轮安全性能的要求。
技术实现思路
：本专利技术的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种综合力学性能更加优异的高强度汽车轮毂及其加工方法。本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种高强度汽车轮毂，采用铝合金材料制成，所述铝合金材料按质量百分比计包括以下组分：硅6.5-7.5％、锶0.004-0.02％、钛0.08-0.15％、镁0.25-0.4％、钽0.05-0.1％、铌0.06-0.12％、铬0.06-0.1％、石墨烯0.2-0.3％、余量为铝。为了进一步提供其性能，所述铝合金材料还包括短切纤维增强复合材料1.2-2.0％，需要说明的是，短切纤维增强复合材料不仅可以作为其材料组分，也可作为其表面喷涂层，具有高强度、耐高温、耐腐蚀、阻尼抗震性等性能。作为优选，所述短切纤维增强复合材料为聚丙烯、尼龙、聚苯硫醚、聚醚酮中的一种或多种的混合。在本专利技术一较佳实施例中，所述铝合金材料按重量百分比计包括以下组分：硅6.2％、锶0.008％、钛0.13％、镁0.3％、钽0.06％、铌0.11％、铬0.1％、石墨烯0.27％、短切纤维增强复合材料1.8％、余量为铝。本专利技术还提供一种高强度汽车轮毂的加工方法，包括如下步骤：熔炼、低压铸造、预热、旋压、热处理、精密加工、表面涂装，其中：在所述熔炼工序中：铝液温度升至760℃时加入金属硅，电磁搅拌25-30分钟，其中金属硅在混合后铝液中质量百分比含量为6.5％-7.5％；铝液温度维持在740℃-750℃开始出炉，向流槽内加入锶0.004-0.02％、钛0.08-0.15％、镁0.25-0.4％、钽0.05-0.1％、铌0.06-0.12％、铬0.06-0.1％、石墨烯0.2-0.3％，并经99.99％的高纯度氮气精炼除气12分钟；在所述低压铸造工序中：铝液经除气后温度保持在690-710℃，转入低压铸造机保温炉进行铸造；在所述预热工序中：将低压铸造后的坯料保持在450-480℃，保温2-3小时；在所述旋压工序中：采用热旋压工艺对上述坯料进行热旋压成形，制得高强度汽车轮毂毛坯，热旋压成形中，芯模温度为300-350℃；在所述热处理工序中：将旋压完毕的轮毂毛坯进行固溶、时效和淬水处理，其中，固溶温度设定在535±5℃，固溶时间6小时，时效温度设定在115±5℃，时效时间4.5小时，淬水槽温度设定在55-70℃；在所述精密加工工序中：采用加工中心对热处理后的轮毂毛坯进行表面精加工；在所述表面涂装工序中：将精密加工后的轮毂毛坯表面除油、氧化，并喷涂短切纤维增强复合材料层。其中，所述低压铸造过程包括以下步骤：1)设定和调整参数，并检查风管有无漏气；2)扒渣，每次加铝液前后，操作者均进行清渣操作；3)放置滤网，将对应尺寸的过滤网垂直放置于浇口位置；4)合模，并按照预定周期指令进行自动低压铸造；5)在低压铸造结束后，开模并取出铸件；6)清洗浇口；7)冷却铸件，将铸件放入水箱中冷却1-2分钟；8)去披缝、打钢号；9)检测铸件并将合格品流入下道工序。在所述低压铸造过程中，铸造机内的压力维持情况如下：升液：压力200Mbar、时间10±2s；充型：压力350Mbar、时间18±2s；增压：压力800Mbar、时间10±2s；保压：压力800Mbar、时间200±2s；在低压铸造过程中，在完成一个轮毂的铸造后，需对铸造机的模具进行冷却，冷却位置和方式如下表格所示：本专利技术的有益效果是：该高强度汽车轮毂由于加入了钽、铌、铬、石墨烯，通过熔炼、低压铸造、预热、旋压、热处理、精密加工、表面涂装的加工工艺，大大提高了产品的拉伸强度、屈服强度、延伸率、硬度和塑形，满足了车轮的安全性能要求。附图说明：图1为本专利技术的高强度汽车轮毂加工方法的流程示意图。具体实施方式：下面结合附图对本专利技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易被本领域人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。实施例1：如图1所示，一种高强度汽车轮毂的加工方法，包括如下步骤：熔炼、低压铸造、预热、旋压、热处理、精密加工、表面涂装，其中：在所述熔炼工序中：铝液温度升至760℃时加入金属硅，电磁搅拌25分钟，其中金属硅在混合后铝液中质量百分比含量为7.5％；铝液温度维持在740℃开始出炉，向流槽内加入锶0.004％、钛0.08％、镁0.25％、钽0.05％、铌0.06％、铬0.1％、石墨烯0.2％，并经99.99％的高纯度氮气精炼除气12分钟；在所述低压铸造工序中：铝液经除气后温度保持在700℃，转入低压铸造机保温炉进行铸造；在所述预热工序中：将低压铸造后的坯料保持在450℃，保温2小时；在所述旋压工序中：采用热旋压工艺对上述坯料进行热旋压成形，制得高强度汽车轮毂毛坯，热旋压成形中，芯模温度为300℃；在所述热处理工序中：将旋压完毕的轮毂毛坯进行固溶、时效和淬水处理，其中，固溶温度设定在535℃，固溶时间6小时，时效温度设定在115℃，时效时间4.5小时，淬水槽温度设定在55℃；在所述精密加工工序中：采用加工中心对热处理后的轮毂毛坯进行表面精加工；在所述表面涂装工序中：将精密加工后的轮毂毛坯表面除油、氧化，并喷涂短切纤维增强复合材料层，厚度为1.2μm，最后进行表面喷漆处理。经测试，其力学性能如下：抗拉强度：内外轮缘≥243MPa屈服强度：内外轮缘≥181MPa延伸率：内外轮缘≥7.4％硬度：HB67成品94。实施例2：如图1所示，一种高强度汽车轮毂的加工方法，包括如下步骤：熔炼、低压铸造、预热、旋压、热处理、精密加工、表面涂装，其中：在所述熔炼工序中：铝液温度升至760℃时加入金属硅，电磁搅拌25分钟，其中金属硅在混合后铝液中质量百分比含量为6.5％；铝液温度维持在745℃开始出炉，向流槽内加入锶0.02％、钛0.15％、镁0.4％、钽0.1％、铌0.12％、铬0.06％、石墨烯0.3％，并经99.99％的高纯度氮气精炼除气12分钟；在所述低压铸造工序中：铝液经除气后温度保持在710℃，转入低压铸造机保温炉进行铸造；在所述预热工序中：将低压铸造后的坯料保持在480℃，保温2小时；在所述旋压工序中：采用热旋压工艺对上述坯料进行热旋压成形，制得高强度汽车轮毂毛坯，热旋压成形中，芯模温度为350℃；在所述热处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度汽车轮毂，采用铝合金材料制成，其特征在于，所述铝合金材料按质量百分比计包括以下组分：硅6.5‑7.5％、锶0.004‑0.02％、钛0.08‑0.15％、镁0.25‑0.4％、钽0.05‑0.1％、铌0.06‑0.12％、铬0.06‑0.1％、石墨烯0.2‑0.3％、余量为铝。

【技术特征摘要】
1.一种高强度汽车轮毂，采用铝合金材料制成，其特征在于，所述铝合金材料按质量百分比计包括以下组分：硅6.5-7.5％、锶0.004-0.02％、钛0.08-0.15％、镁0.25-0.4％、钽0.05-0.1％、铌0.06-0.12％、铬0.06-0.1％、石墨烯0.2-0.3％、余量为铝。2.根据权利要求1所述的高强度汽车轮毂，其特征在于，所述铝合金材料还包括短切纤维增强复合材料1.2-2.0％。3.根据权利要求2所述的高强度汽车轮毂，其特征在于，所述短切纤维增强复合材料为聚丙烯、尼龙、聚苯硫醚、聚醚酮中的一种或多种的混合。4.根据权利要求2所述的高强度汽车轮毂，其特征在于，所述铝合金材料按重量百分比计包括以下组分：硅6.2％、锶0.008％、钛0.13％、镁0.3％、钽0.06％、铌0.11％、铬0.1％、石墨烯0.27％、短切纤维增强复合材料1.8％、余量为铝。5.一种如权利要求1-4任一项所述的高强度汽车轮毂的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：熔炼、低压铸造、预热、旋压、热处理、精密加工、表面涂装，其中：在所述熔炼工序中：铝液温度升至760℃时加入金属硅，电磁搅拌25-30分钟，其中金属硅在混合后铝液中质量百分比含量为6.5％-7.5％；铝液温度维持在740℃-750℃开始出炉，向流槽内加入锶0.004-0.02％、钛0.08-0.15％、镁0.25-0.4％、钽0.05-0.1％、铌0.06-0.12％、铬0.06-0.1％、石墨烯0.2-0.3％，并经99.99％的高纯度氮气精炼除气12分钟；在所述低压铸造工序中：铝液经除气后温度保持在690-710℃，转入低压铸造机保温炉进行铸造；在...

【专利技术属性】
技术研发人员：施晶，施明波，
申请(专利权)人：江苏东方龙机车集团有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32