镁合金轮圈的半液态锻造方法技术

本发明专利技术涉及镁合金轮圈的半液态锻造方法，其包含下述步骤：提供包含浆料输出流道、盛料管、螺杆及加热器的镁合金加工系统；以加热器加热位于盛料管中的镁合金原料并令螺杆搅拌镁合金原料，从而获得球状镁合金晶粒及液态镁合金固液共存的半液态镁合金浆料；令螺杆将半液态镁合金浆料通过浆料输出流道填充至锻造模具中；以及对填充至该锻造模具中的半液态镁合金浆料进行锻压及固化，从而获得所述镁合金轮圈。本发明专利技术的镁合金轮圈的半液态锻造方法兼具降低镁合金轮圈的制造成本及提高镁合金轮圈的质量的优点。

【技术实现步骤摘要】
镁合金轮圈的半液态锻造方法
本专利技术有关于一种镁合金轮圈的半液态锻造方法。
技术介绍
镁合金因具有密度小、导热性良好、比强度高、比刚度高、阻尼能力优良及便于回收等特性，于近年来被广泛应于交通运输、电子产品等领域中，尤其是汽车产业中轮圈的制造。由于汽车轮圈属于簧下质量，簧下质量每减少1公斤等效于整辆汽车减重约10公斤，以16英寸的镁合金锻造轮圈取代16英寸的铝合金锻造轮圈为例，每个轮圈可减重约5公斤，故当将一辆汽车的四个16英寸的铝合金锻造轮圈全都改用16英寸的镁合金锻造轮圈时，等效于整辆汽车减重约200公斤，从而相当有利于节能减碳。同时，镁合金的阻尼性能高于铝合金约30倍，相较于铝合金锻造轮圈，镁合金锻造轮圈更具有良好的弹性回复及减震能力，从而更能有效降低车轮与路面接触所产生的振动向车内传递的状况，提供更为舒适的乘驾条件。现有技术的镁合金锻造轮圈的制造方法是先以直接水冷半连续铸造法制作镁合金铸棒，再将经须热均质处理的镁合金铸棒切片为锻造胚料，接着将锻造胚料送入高压锻造机中制成所述镁合金锻造轮圈。然而，由于镁合金铸棒中的非金属杂质的含量难以降低，使得镁合金铸棒的质量难以保证，造成镁合金锻造轮圈有容易产生不规则裂痕的问题，影响到使用安全性。此外，现有技术的镁合金锻造轮圈的制造方法需要先对镁合金铸棒进行热均质处理，且需要使用大型的锻造设备，造成工艺冗长与大量能源的消耗及成本的投入。再者，以直接水冷半连续铸造法制作的镁合金铸棒容易具有树枝状晶体、柱状晶体或粗大的等轴晶，使得所制得的镁合金锻造轮圈存在内部缺陷，进而降低镁合金锻造轮圈的力学性能。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于降低镁合金锻造轮圈的成本并确保镁合金锻造轮圈的质量。为达到前述的专利技术目的，本专利技术所采取的技术手段为提供一种镁合金轮圈的半液态锻造方法，其步骤包含：提供镁合金加工系统，其中，该镁合金加工系统包含浆料输出流道、盛料管、螺杆及加热器，该盛料管的一端与该浆料输出流道相接，该螺杆可沿该盛料管的轴向往复移动地且可自转地轴向穿设于该盛料管中，该加热器与该盛料管相接；令该加热器对位于该盛料管中的镁合金原料加热并令该螺杆自转以搅拌该镁合金原料，从而获得位于该螺杆与该浆料输出流道之间的半液态镁合金浆料，其中，该半液态镁合金浆料包含球状镁合金晶粒及液态镁合金；令该螺杆沿该盛料管的轴向移动，以将该位于该螺杆与该浆料输出流道之间的半液态镁合金浆料通过该浆料输出流道填充至锻造模具中；以及对填充至该锻造模具中的半液态镁合金浆料进行锻压及固化，从而获得所述镁合金轮圈。较佳的是，所述镁合金轮圈的半液态锻造方法还包含预热该盛料管、该浆料输出流道及该锻造模具的步骤。更佳的是，所述预热该盛料管、该浆料输出流道及该锻造模具的步骤包含：预热该盛料管到560℃至600℃的预热温度、预热该浆料输出流道到550℃至580℃的预热温度并且预热该锻造模具到500℃至550℃的预热温度。较佳的是，所述镁合金轮圈的半液态锻造方法还包含喷涂离型剂于该锻造模具的内部的步骤。其中，所述离型剂包含石墨(graphite)或氮化硼(boronnitride，BN)。藉由离型剂的使用，有助于所获得的镁合金轮圈从该锻造模具中取出。较佳的是，所述位于该螺杆与该浆料输出流道之间的半液态镁合金浆料的温度为560℃至600℃，且该位于该螺杆与该浆料输出流道之间的半液态镁合金浆料的固相率为15％至55％。较佳的是，该镁合金原料呈颗粒状，且该镁合金原料的长度为1.0mm至1.5mm，该镁合金原料的宽度为1.0mm至1.5mm，该镁合金原料的高度为4.0mm至5.0mm。较佳的是，该盛料管的内径为90mm至130mm。较佳的是，所述令该加热器对所述位于该盛料管中的镁合金原料加热并令该螺杆自转以搅拌该镁合金原料，从而获得该位于该螺杆与该浆料输出流道之间的半液态镁合金浆料的步骤包含：令该加热器对所述位于该盛料管中的镁合金原料加热、通入保护气体至该盛料管中并令该螺杆自转以搅拌该镁合金原料，从而获得该位于该螺杆与该浆料输出流道之间的半液态镁合金浆料的步骤。其中，所述保护气体包含氩气。藉由保护气体的使用，可有效避免所述镁合金原料于加热时被氧化。较佳的是，所述令该加热器对所述位于该盛料管中的镁合金原料加热并令该螺杆自转以搅拌该镁合金原料，从而获得该位于该螺杆与该浆料输出流道之间的半液态镁合金浆料的步骤包含：令该加热器以560℃至600℃的加热温度对所述位于该盛料管中的镁合金原料加热并令该螺杆以250转/分钟至1000转/分钟的转速自转以搅拌该镁合金原料，从而获得该位于该螺杆与该浆料输出流道之间的半液态镁合金浆料的步骤。较佳的是，所述对填充至该锻造模具中的半液态镁合金浆料进行锻压及固化，从而获得所述镁合金轮圈的步骤包含：以25百万帕(MPa)至35MPa的压力及560℃至570℃的温度对填充至该锻造模具中的半液态镁合金浆料进行锻压的步骤；以及固化所述填充至该锻造模具中的半液态镁合金浆料，以获得所述镁合金轮圈的步骤。本专利技术的镁合金轮圈的半液态锻造方法，藉由以该镁合金加工系统将该镁合金原料制成半液态镁合金浆料，以及将该半液态镁合金浆料填充至该锻造模具后进行锻压及固化的步骤，其能达到下述优点：一、提高所制得镁合金轮圈的尺寸精确度并达到近净成形(NearNet-shapeForming)，从而提高材料利用率并节约材料和能源。二、所制得的镁合金轮圈的结构微细且具有球状结晶体，其不具有普通锻造件中存在的树枝状结晶，从而具有良好的结构强度并具有良好的应用性。三、所述镁合金浆料填充至该锻造模具时，对该锻造模具的热冲击小，从而可延长该锻造模具的使用寿命。四、适用的锻造设备的吨位较低。据此，所述镁合金轮圈的半液态锻造方法不仅具有低制造成本及可制得具有良好质量的镁合金轮圈的优点，还具有环境友善的优点。附图说明图1为本专利技术的镁合金轮圈的半液态锻造方法的步骤流程图；以及图2为本专利技术的镁合金轮圈的半液态锻造方法所使用的镁合金加工系统的示意图。图中标号具有如有意义：10：镁合金加工系统；11：浆料输出流道；12：入料斗；13：盛料管；14：保护气体输入口；15：加热器；16：螺杆；17：螺杆驱动装置；18：逆止阀；20：镁合金原料；S1、S2、S3、S4、S5：分别表示步骤1、步骤2、步骤3、步骤4、步骤5。具体实施方式以下，将藉由下列具体实施例详细说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可通过本说明书的内容轻易地了解本专利技术所能达成的优点与功效，并且于不背离本专利技术的精神下进行各种修饰与变更，以施行或应用本专利技术的内容。实施例请参阅图1及图2所示，于本实施例中，本专利技术的镁合金轮圈的半液态锻造方法包含：提供镁合金加工系统10的步骤S1、预热该镁合金加工系统10及整备锻造模具的步骤S2、令该镁合金加工系统10加热并搅拌镁合金原料20以获得半液态镁合金浆料的步骤S3、令该镁合金加工系统10填充该半液态镁合金浆料至该锻造模具中的步骤S4以及锻压并固化该半液态镁合金浆料，从而获得所述镁合金轮圈的步骤S5，各步骤S1、S2、S3、S4、S5详述如下：请参阅图2所示，于所述提供该镁合金加工系统10的步骤S1中，该镁合金加工系统10包含浆料输出流道11、入料斗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种镁合金轮圈的半液态锻造方法，其步骤包含：提供镁合金加工系统，其中，该镁合金加工系统包含浆料输出流道、盛料管、螺杆及加热器，该盛料管的一端与该浆料输出流道相接，该螺杆可沿该盛料管的轴向往复移动地且可自转地轴向穿设于该盛料管中，该加热器与该盛料管相接；令该加热器对位于该盛料管中的镁合金原料加热并令该螺杆自转以搅拌该镁合金原料，从而获得位于该螺杆与该浆料输出流道之间的半液态镁合金浆料，其中，该半液态镁合金浆料包含球状镁合金晶粒及液态镁合金；令该螺杆沿所述盛料管的轴向移动，以将该位于该螺杆与该浆料输出流道之间的半液态镁合金浆料通过该浆料输出流道填充至锻造模具中；以及对填充至该锻造模具中的半液态镁合金浆料进行锻压及固化，从而获得所述镁合金轮圈。

【技术特征摘要】
1.一种镁合金轮圈的半液态锻造方法，其步骤包含：提供镁合金加工系统，其中，该镁合金加工系统包含浆料输出流道、盛料管、螺杆及加热器，该盛料管的一端与该浆料输出流道相接，该螺杆可沿该盛料管的轴向往复移动地且可自转地轴向穿设于该盛料管中，该加热器与该盛料管相接；令该加热器对位于该盛料管中的镁合金原料加热并令该螺杆自转以搅拌该镁合金原料，从而获得位于该螺杆与该浆料输出流道之间的半液态镁合金浆料，其中，该半液态镁合金浆料包含球状镁合金晶粒及液态镁合金；令该螺杆沿所述盛料管的轴向移动，以将该位于该螺杆与该浆料输出流道之间的半液态镁合金浆料通过该浆料输出流道填充至锻造模具中；以及对填充至该锻造模具中的半液态镁合金浆料进行锻压及固化，从而获得所述镁合金轮圈。2.根据权利要求1所述的镁合金轮圈的半液态锻造方法，其中还包含预热该盛料管、该浆料输出流道及该锻造模具的步骤。3.根据权利要求2所述的镁合金轮圈的半液态锻造方法，其中所述预热所述盛料管、所述浆料输出流道及所述锻造模具的步骤包含：预热该盛料管到560℃至600℃的预热温度、预热该浆料输出流道到550℃至580℃的预热温度并且预热该锻造模具到500℃至550℃的预热温度。4.根据权利要求1至3中任一项所述的镁合金轮圈的半液态锻造方法，其中还包含喷涂离型剂于该锻造模具的内部的步骤。5.根据权利要求1至3中任一项所述的镁合金轮圈的半液态锻造方法，其中，所述位于该螺杆与该浆料输出流道之间的半液态镁合金浆料的温度为560℃至600℃，且该位于该螺杆与该浆料输出流道之间的半液态镁合金浆料的固相率为15％至55％。6.根据权利要求1至3中任一项所述的镁合金轮圈的半液态锻造方法，其中，该镁合金原料...

【专利技术属性】
技术研发人员：张无量，张永年，任文超，
申请(专利权)人：张无量，
类型：发明
国别省市：上海,31