一种镁合金车轮铸锻成形方法技术

本发明专利技术公开一种镁合金车轮铸锻成形方法，包括熔炼、铸造成型、均匀退火及加热、锻造成型和热处理等步骤，铸造成型的铸坯包括初步成型的轮毂、轮辐、轮辋和轮缘，且轮辐孔和轮毂中心孔的内径大于实际车轮所需轮辐孔和轮毂中心孔的内径，为后续锻造变形留有空间，采用挤压的方式对铸坯底部进行锻造，完成轮辐的缩孔和精确成形，提高轮辐的力学性能，本发明专利技术解决了镁合金车轮的轮辐无法直接成形的问题，同时提高轮辐的力学性能，缩短车轮成形周期，提高材料利用率，降低成本，产品合格率高。产品合格率高。产品合格率高。

【技术实现步骤摘要】
一种镁合金车轮铸锻成形方法


[0001]本专利技术属于液态金属铸造和金属材料塑性加工成形
，尤其是指一种镁合金车轮铸锻成形方法。

技术介绍

[0002]车轮作为车辆主要的承力构件之一，根据车轮实际工况下的受力特点，轮毂和轮辐部位与传动轴相连，承受拉压、弯扭等多种交变载荷作用，受力工况相对复杂，因而使用性能要求较高；而轮辋和轮缘部位主要承受扭压应力作用，性能要求相对不高。目前，镁合金车轮制造工艺有铸造和锻造两种，如专利号为ZL03109034.6的中国专利技术专利《一种镁合金轮毂的制造方法》(授权公告号为 CN100515804C)，该专利公开通过铸造方法制备镁合金轮毂，类似的还可以参考专利号为ZL200610086359.0的专利；采用铸造方法，虽然生产工序简单，成本较低，材料利用率高，但本体取样的材料力学性能较低，其抗拉强度只有200Mpa左右，不能满足轮毂和轮辐的力学要求，并且车轮内部组织也易出现疏松、夹杂、气孔等铸造缺陷，致密度差，产品合格率低；如公开号为CN105665610B的中国专利公开了一种镁合金汽车轮毂锻造方法，该专利采用锻造成形方法；采用锻造方法，虽然材料抗拉强度达到300Mpa左右，内部组织纯净，致密度高，产品合格率高，但工艺流程复杂，特别是成型轮辐部分，为提高轮辐部分的力学性能，锻造成形时需进行多道次加热、多次更换模具和多次预成形聚料的繁琐工序，轮辐无法直接成型，成产效率低、成本高。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种镁合金车轮铸锻成形方法，解决了镁合金车轮的轮辐无法直接成形的问题，同时提高轮辐的力学性能，缩短车轮成形周期，提高材料利用率，降低成本，产品合格率高。
[0004]为达成上述目的，本专利技术的解决方案为：一种镁合金车轮铸锻成形方法，包括以下步骤：S1熔炼：按照成分配比熔炼镁合金，进行熔化、精炼、静置、除渣工序净化处理，得到镁合金熔体；S2铸造成型：预热铸造模具，将定量镁合金熔体浇注至铸造模具型腔内，浇注温度为700～750℃，控制镁合金熔体体积的预分配，待镁合金熔体充满型腔，停止浇注，采用挤压铸造的方式，使镁合金熔体铸造成型为车轮铸坯，最后脱模取出铸坯；所述铸造模具包括用于挤压镁合金熔体的第一上凸模和第一下凸模，以及用于围成模具型腔的第一侧凸模，所述第一上凸模或第一下凸模凸设有第一凸台和第二凸台，所述第一凸台用以成型轮毂中心孔，所述第二凸台用以成型轮辐孔，下压第一上凸模以成型轮毂和轮辐，所述第一上凸模和第一侧凸模之间留有间隙以成型轮辋和轮缘，从而使成型的车轮铸坯具有初步成型的轮毂、轮辐、轮辋和轮缘，且轮辐孔和轮毂中心孔的内径大于实际车轮所需轮辐孔和轮毂中心孔的内径，为后续锻造变形留有空间；
S3均匀退火及加热：待铸坯冷却至180～250℃，将铸坯放入已经预热好带热循环的加热炉中进行加热，进行均匀化退火处理，加热温度至380～420℃，保温2～40小时；S4锻造成型：对锻造模具进行预热，将铸坯加热后放入锻造模具型腔内，采用挤压的方式对铸坯底部进行锻造，控制挤压温度为350℃、挤压速度为1mm/s、变形程度为35%，锻造模具设有用于挤压的第二上凸模，第二上凸模对应铸坯的轮毂中心孔和轮辐孔的位置分别设有第三凸台和第四凸台，所述第三凸台的直径小于第一凸台的直径，第四凸台的直径小于第二凸台的直径；通过第二上凸模的挤压，使铸坯变形朝着第三凸台和第四凸台周围流动，直至铸坯将型腔充满，使轮辐孔和轮毂中心孔缩小，完成轮辐的缩孔和精确成形，将铸坯锻造成型为车轮；最后脱模取出锻造成型的车轮；S5热处理：对锻造成形的车轮进行热处理。
[0005]进一步，在步骤S2中，第一下凸模的顶部凸设有第一凸台和第二凸台，浇注完成后，向下移动第一上凸模以挤压镁合金熔体，直至第一上凸模与第一凸台和第二凸台相抵，从而挤压出轮毂中心孔和轮辐孔，接着保持挤压状态60s，完成铸造成型。
[0006]进一步，在步骤S2中，所述第一上凸模的底面和第一下凸模顶面为水平的平直面，铸坯的轮毂和轮辐的顶面在同一水平面上，轮毂、轮辐和轮辋的底面在同一水平面上。
[0007]进一步，在步骤S2中，先在铸造模具的型腔表面喷涂脱模剂，然后再预热至250℃
±
5℃。
[0008]进一步，在步骤S2中，在浇注时，去除镁合金熔体表面的熔剂、氧化物，用CO2气体保护镁合金熔体表面，且浇注的温度高于挤压铸造时的温度。
[0009]进一步，在步骤S4中，所述锻造模具还设有第二下凸模，所述第二下凸模的顶部设有分别与第三凸台和第四凸台配合的第一凹槽和第二凹槽；将加热后的铸坯放入模具型腔中后，向下移动第二上凸模对铸坯底部进行挤压，使铸坯变形在模具型腔内流动，继续下压第二上凸模，使第三凸台和第四凸台分别嵌入第一凹槽和第二凹槽内，铸坯朝向第三凸台和第四凸台周围流动，从而减小轮毂中心孔和轮辐孔的内径，最后铸坯将型腔充满，完成车轮的锻造。
[0010]进一步，所述第二上凸模的底面和第二下凸模的顶面为起伏的弧面，锻造成型的车轮轮辐内端向上弯曲使轮毂整体上凸，轮辋的底面向上内凹。
[0011]进一步，在步骤S4中，喷涂石墨作为润滑剂，采用整体加热方式对锻造模具预热，温度为380℃
±
5℃，将预热后的锻造模具安装在液压机上，同时开启模具保温装置对锻造模具保温。
[0012]采用上述方案后，本专利技术的增益效果在于：1.与传统镁合金车轮成形工艺相比，本专利技术先通过铸造成型基本的车轮形状，再进行锻造赋予轮毂和轮辐所需的力学性能；其中，铸坯的轮毂中心孔和轮辐孔的内径大于实际车轮所需的轮毂中心孔和轮辐孔的内径，使轮毂和轮辐在后续锻造中具有变形的空间，且镁合金熔体在浇注时经过估算和预分配，在后续的锻造成型过程中，能有铸坯余料朝向轮毂中心孔和轮辐孔的位置流动，从而能够成功锻造，缩小轮毂中心孔和轮辐孔，提高轮毂和轮辐的力学性能，且不会造成材料浪费，节约了生产成本。
[0013]2.本专利技术的成形方法通过铸造和锻造可直接加工成形车轮的轮辐形状，同时提高其力学性能，避免了锻造成形后多道次加热、多次更换模具和多次预成形聚料的繁琐工序，
也减少了锻造后对轮辐形状的加工成形工序，操作更加便捷，缩短车轮成形周期，提高了生产效率，节约了生产成本。
[0014]3.本专利技术实现了“铸锻”工艺在镁合金车轮成形过程中轮辐的直接成形，不仅可以成形任意形状、数量的轮辐，也提高了其力学性能，避免了镁合金车轮锻造成形的多次聚料过程和折叠、失稳、充不满等缺陷的产生，保证了金属流线的完整性，实现了整体塑性成形，提高了力学性能，与现有工艺相较，本专利技术优势明显，潜力巨大。
附图说明
[0015]图1为本专利技术铸造模具的剖视图；图2为本专利技术铸坯的剖视图；图3为本专利技术铸坯的结构示意图；图4为本专利技术锻造模具的剖视图；图5为本专利技术车轮的剖视图；图6为本专利技术车轮的结构示意图；图7为本专利技术的工艺流程图。
[0016]标号说明：1、轮毂；2、轮辐；3、轮辋；4、轮缘；5、轮辐孔；6、轮毂中心孔；7、第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镁合金车轮铸锻成形方法，其特征在于：包括以下步骤：S1熔炼：按照成分配比熔炼镁合金，进行熔化、精炼、静置、除渣工序净化处理，得到镁合金熔体；S2铸造成型：预热铸造模具，将定量镁合金熔体浇注至铸造模具型腔内，浇注温度为700～750℃，控制镁合金熔体体积的预分配，待镁合金熔体充满型腔，停止浇注，采用挤压铸造的方式，使镁合金熔体铸造成型为车轮铸坯，最后脱模取出铸坯；所述铸造模具包括用于挤压镁合金熔体的第一上凸模和第一下凸模，以及用于围成模具型腔的第一侧凸模，所述第一上凸模或第一下凸模凸设有第一凸台和第二凸台，所述第一凸台用以成型轮毂中心孔，所述第二凸台用以成型轮辐孔，下压第一上凸模以成型轮毂和轮辐，所述第一上凸模和第一侧凸模之间留有间隙以成型轮辋和轮缘，从而使成型的车轮铸坯具有初步成型的轮毂、轮辐、轮辋和轮缘，且轮辐孔和轮毂中心孔的内径大于实际车轮所需轮辐孔和轮毂中心孔的内径，为后续锻造变形留有空间；S3均匀退火及加热：待铸坯冷却至180～250℃，将铸坯放入已经预热好带热循环的加热炉中进行加热，进行均匀化退火处理，加热温度至380～420℃，保温2～40小时；S4锻造成型：对锻造模具进行预热，将铸坯加热后放入锻造模具型腔内，采用挤压的方式对铸坯底部进行锻造，控制挤压温度为350℃、挤压速度为1mm/s、变形程度为35%，锻造模具设有用于挤压的第二上凸模，第二上凸模对应铸坯的轮毂中心孔和轮辐孔的位置分别设有第三凸台和第四凸台，所述第三凸台的直径小于第一凸台的直径，第四凸台的直径小于第二凸台的直径；通过第二上凸模的挤压，使铸坯变形朝着第三凸台和第四凸台周围流动，直至铸坯将型腔充满，使轮辐孔和轮毂中心孔缩小，完成轮辐的缩孔和精确成形，将铸坯锻造成型为车轮；最后脱模取出锻造成型的车轮；S5热处理：对锻造成形的车轮进行热处理。2.如权利要求1所述的一种镁合金车轮铸锻成形方法，其特征在于：在步骤S2中，第一下凸模的顶部凸设...

【专利技术属性】
技术研发人员：王强，贾鹏来，张治民，薛勇，方敏，张慧芳，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：