一种镁合金汽车车轮挤压成形方法及模具技术

本发明专利技术涉及一种镁合金汽车车轮挤压成形方法及模具，挤压成形方法其工序包括：下料－镦粗－反挤压－机加－正挤压－扩口－热处理－最终机加－表面处理；挤压成形模具包括：反挤压模具、正挤压模具和扩口模具；它可直接成形出各种形状的镁、铝合金车轮，解决了轮缘难以成形等问题，同时降低了成形力；尤其对具有密排六方晶格的塑性较低的镁合金，通过正挤压获得的三向压应力状态有利于提高材料塑性；成形的车轮尺寸精度和表面精度高，综合力学性能好，提高了产品质量，简化了工艺过程，模具结构简单，减少了模具工装和设备，降低了生产成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一种镁合金汽车车轮挤压成形方法及模具，为镁合金挤压成形技术， 属金属材料先进制造技术范畴。主要用于汽车车轮的成形，同时可应用于铝合 金汽车车轮及其它车辆车轮的成形，也可广泛应用于各种铝、镁合金圆环或盘 形零件的成形制造。二、
技术介绍
随着全球汽车工业突飞猛进的发展，汽车轻量化已经提上日程。轻质结构 材料(如铝、镁合金)在汽车上显示出巨大的优越性，尤其镁合金，不仅质量 轻，比强度高，而且阻尼性能好，是用于制造车轮的良好减振材料。对于铝、 镁合金车轮，目前国内外主要有铸造式和锻造式两种。铸造式车轮主要采用低压铸造、重力铸造、挤压铸造等方法制造，使用的 材料主要为铝合金，国内外学者也己开始了铸造镁合金车轮的研究，但实际工程化应用还少见报导。如《铸造技术》杂志2001年5月刊登的"镁合金汽车轮 毂铸造研究" 一文；而《铸造》杂志2005年9月刊登的"镁合金轮毂的一种新 型挤压铸造方法" 一文，是针对摩托车车轮试制生产的。最为关键的是铸造镁 合金车轮，由于强韧性难以满足使用要求， 一定程度上限制了其推广应用。虽然车轮的锻造法普遍存在生产工序多、生产效率较低、成本高等问题， 但由于其较高的性价比，市场份额逐年增大，获得越来越广泛的应用。尤其对 镁合金车轮，锻造成为促进其推广应用的有效途径。美国专利US005902424A公开了一种镁合金成型的加工方法(METHOD OF MAKING AN ARTICLE OF MANUFCTURE MADE OF MAGNESIUM ALLOY),这是一种采 用连铸镁合金棒料为锻坯，采用铸造坯料一锻造一T6处理一旋锻一轧制等工艺，经模锻成形后，由旋锻、轧制工艺完成车轮的制造。显然，这种方法制成的镁合 金车轮具有良好组织和机械性能，但其工艺复杂，所需的设备种类多，投资大， 生产成本高。而且对具有密排六方晶格塑性较低的镁合金，增加了旋锻、轧制工艺的难度。中国专利ZL 03100893. 3公开了镁合金汽车轮毂铸-挤复合成形方法，采用 铸造工艺制成所需的坯料，通过临界控制变形细化了晶粒组织，提高了镁合金 车轮的机械性能和表面质量，减少了设备；但该工艺仍比较复杂，成形力大， 所需设备压力较大。中国专利200610012829. 9公开了一种汽车轮毂省力成形方法及装置，提出 了铸造坯料一均匀化处理一预成形制坯一挤压一镦挤前轮缘一扩口翻边后轮缘 工艺，采用空心坯料挤压显著降低了成形力，但制坯工序复杂，前轮缘成形困 难，轮辐部位需要精整形完成。三、
技术实现思路
本专利技术的目的是综合以上所述现有技术存在的不足，对现有技术做进一步 的改进，提出一种降低车轮成形力，简化工序，降低生产成本，提高产品质量 的汽车车轮挤压成形方法及模具。实现本专利技术的技术方案是一种镁合金汽车车轮挤压成形方法，其特征是其工序包括下料——镦 粗——反挤压——机加——正挤压——扩口——热处理——最终机加——表面 处理；所述的镦粗是将铸造态棒料在自由状态下变形制备挤压坯料，细化晶粒， 提高成形性；所述的反挤压工序，分体凸模内装有芯轴以成形出车轮轮毂，反 挤压时金属向轮毂与筒壁两个方向同时流动，减小金属流动阻力，使挤压成形 力降低；保证轮毂部位首先完全充满，多余的金属可流向筒壁部；同时由凹模 顶块成形出轮辐，而通过更换凸模芯轴、凹模顶块，可以获得各种形状的轮毂、 轮辐；所述的正挤压工序，采用整体式凸模轴向加载于筒壁上，使厚壁筒变薄形成轮辋，同时厚壁筒上、下口部不变薄直接形成车轮前、后轮缘，两体式凹模使挤压件顺利脱模；所述的扩口工序，采用整体式凸模轴向加载，完成轮辋 部位的逐步扩口成形，采用分体式凹模，使挤压件顺利脱模；其所述的工序中A、 镦粗工序是根据坯料的原始状态确定，若选用铸造态棒料，则有镦粗工 序；若选用挤压棒料，则无镦粗工序，下料后直接进行反挤压；B、 正挤压的次数是根据轮辐的位置确定，如果HK40mm，则采用一次正 挤压，反之采用两次正挤压来完成；C、 扩口工序是根据轮辋的形状尺寸确定，确定是否需扩口工序及扩口凸模 形状尺寸；若轮辋为直壁或斜度较小，则可不进行扩口工序。所述的下料工序，若选择铸造态的棒料时，则棒料直径按照dK0.7d2选 择，以保证镦粗压缩时50%以上的相对压下量；镦粗后坯料，即反挤压的坯料 外径控制在d2二D^- (8 10)mm的范围；若选择挤压态棒料时，则棒料直径根 据dhd2确定。一种镁合金汽车车轮挤压成形模具，包括反挤压模具、正挤压模具，其特 征是所述的反挤压模具包括上模板101、凸模固定板102、凸模103、芯轴104、 预应力圈106、凹模107、顶块108、下模板109、顶杆110及紧固螺钉和销钉； 凸模置于凸模固定板内通过紧固螺钉和销钉装于上模板的下面，凸模带有挤压 工作带；芯轴置于凸模内，芯轴带有与轮毂相应的盲孔；凹模置于预应力圈内 通过紧固螺钉和销钉装于下模板的上面，设置0.5°的拔模斜度；顶块置于凹模 内在下模板的上面，顶块上端面带有与轮辐相应的凸台；顶杆位于下模板顶杆 孔内，顶在顶件块下面。所述的正挤压模具包括上模板201、垫板202、凸模203、分体凹模205、 支撑圈206、凹模套207、顶块208、下模板209、顶杆210及紧固螺钉和销钉; 凸模在垫板下通过紧固螺钉和销钉装于上模板的下面；凹模套通过紧固螺钉和 销钉装于下模板的上面，支撑圈装在凹模套内下模板的上面，凹模装于凹模套内置于支撑圈上面，凹模设置有挤压工作带，顶杆位于下模板顶杆孔内，顶在顶块下面。所述的镁合金汽车车轮挤压成形模具还包括扩口模具；所述的扩口模具包 括上模板401、垫板402、凸模403、凹模套405、分体凹模406、顶块407、下 模板408、顶杆409及紧固螺钉和销钉等；凸模在垫板下通过紧固螺钉和销钉 装于上模板的下面，其外形尺寸由轮辋内形尺寸确定；凹模套通过紧固螺钉和 销钉装于下模板的上面，凹模装于凹模套内置于顶块上面，其内形尺寸由轮辋 外形尺寸确定；顶杆位于下模板顶杆孔内，顶在下垫板下面。本专利技术镁合金汽车车轮挤压成形方法及模具与现有技术比较，具有实质性 的技术特点和显著的效果是(1) 简化了工序和工艺过程，减少了模具工装和设备，降低了生产成本；(2) 直接成形出车轮的前、后轮缘，且轮缘处圆角小，解决轮缘难以成形 等问题，同时降低了成形力；(3) 尤其对具有密排六方晶格的塑性较低的镁合金，通过挤压获得的三向 压应力状态有利于提高材料塑性；(4) 提高了挤压成形产品质量，综合力学性能好，见表l;尺寸精度和表 面精度高，材料利用率高；表l AZ80车轮力学性能状态抗拉强度/MPa屈服强度/MPa延伸率/%T5320 330205 2157 10(5)模具工装结构简单，通过更换反挤压模具顶块、凸模芯轴，可实现各 种形状的轮毂、轮幅的成形。 四附图说明图1是镁合金汽车车轮挤压成形方法的工艺流程图； 图2是反挤压模具结构示意图；图3是一次正挤压模具结构示意图；图4是二次正挤压模具结构示意图；图5是扩口模具结构示意图；图6是汽车A车轮成品结构示意图；图7是汽车B车轮成品结构示意图；图8是汽车C车轮成品结构示意图。五具体实施方式以下结合附图就具体实施方式进行详细说明(本实施例是对本专利技术的进一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镁合金汽车车轮挤压成形方法，其特征是：其工序包括：下料－镦粗－反挤压－机加－正挤压－扩口－热处理－最终机加－表面处理；所述的镦粗是将铸造态棒料在自由状态下变形制备挤压坯料，细化晶粒，提高成形性；所述的反挤压工序，分体凸模内装有芯轴以成形出车轮轮毂，反挤压时金属向轮毂与筒壁两个方向同时流动，减小金属流动阻力，使挤压成形力降低；保证轮毂部位首先完全充满，多余的金属可流向筒壁部；同时由凹模顶块成形出轮辐，而通过更换凸模芯轴、凹模顶块，可获得各种形状的轮毂、轮辐；所述的正挤压工序，采用整体式凸模轴向加载于筒壁上，使厚壁筒变薄形成轮辋，同时厚壁筒上、下口部不变薄直接形成车轮前、后轮缘，两体式凹模使挤压件顺利脱模；所述的扩口工序，采用整体式凸模轴向加载，完成轮辋部位的逐步扩口成形，采用分体式凹模，使挤压件顺利脱模；其所述的工序中：Ａ、镦粗工序是根据坯料的原始状态确定，若选用铸造态棒料，则有镦粗工序；若选用挤压态棒料，则无镦粗工序，下料后直接进行反挤压；Ｂ、正挤压的次数是根据轮辐的位置确定，如果Ｈ１＜４０ｍｍ，则采用一次正挤压，反之采用两次正挤压来完成；Ｃ、扩口工序是根据轮辋的形状尺寸确定，确定是否需扩口工序及扩口凸模形状尺寸；若轮辋为直壁或斜度较小，则可不进行扩口工序。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张治民，王强，张星，张宝红，于建民，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]