本發(fā)明涉及一種輪輞的成型方法，尤其涉及一種帶法蘭凸緣輪輞擠壓成型方法，屬于金屬加工
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：輪輞是車輪中固定安裝輪胎的部件，是車輛動力輸出與制動載荷的轉(zhuǎn)承結(jié)構(gòu)件，其服役過程中承受著彎、壓、扭、拉等復(fù)雜交變應(yīng)力場作用，因此輪輞服役力學(xué)性能要求較高。如圖1所示，是一種帶法蘭凸緣的輪輞10，屬于帶法蘭的中空半軸類回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件，包括法蘭部10a及由法蘭部10a中間向外延伸突出的凸緣部10b。目前，該類帶結(jié)構(gòu)件的傳統(tǒng)制造方法主要是大余量的多道次鍛造(復(fù)合擠壓或擠壓+橫軋)坯料+機械加工成形或者采用鑄造成形+機械加工成形。大余量鍛坯機加成形方法存在微觀組織致密且一致性較好，但是加工周期長，材料利用率和成形效率低；機械加工破壞鍛造金屬流線影響該類構(gòu)件的服役性能和服役壽命等不足。鑄造成形方法能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的精密成形，但是鑄造成形能耗較高，同時由于氣孔、偏析、疏松鑄造缺陷不可避免，因而其成品率較低，微觀組織及力學(xué)性能一致性難以達(dá)到要求，尤其是對于承受復(fù)雜交變應(yīng)力場作用的輪輞存在安全隱患。因此，如何實現(xiàn)該構(gòu)件高效率成形、降低成本且具有較好的力學(xué)性能是該
技術(shù)領(lǐng)域：
亟待解決的問題。經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中公開了很多改進(jìn)的成型制造方法，如申請?zhí)枮?01510321975.9的中國發(fā)明專利申請公開《一種特軋半軸套管工藝》(公開號：CN104942540A)，該申請是在獨立成形的管體和法蘭盤的基礎(chǔ)上，通過三輥軋制的方法實現(xiàn)管體變形，其中法蘭盤和管體通過焊接方法連接。申請?zhí)枮?01510131467.4的中國發(fā)明專利申請公開《一種半軸套管的加工工藝》(公開號：CN104741875A)，該申請公開了一種半軸套管的加工工藝，采用了“多道次擠壓+焊接+機械加工”的成形工藝，其中采用了四道擠壓工序?qū)崿F(xiàn)半軸套管成形。申請?zhí)枮?01110442773.1的中國發(fā)明專利申請公開《一種大直徑法蘭半軸套管的成形技術(shù)方法》(公開號：CN102513791A)，該申請具體成形工序包括“下料+加熱+鐓頭+擺輾成形+正擠壓+擠壓成形”。申請?zhí)枮?00910019301.8的中國發(fā)明專利申請公開《半軸套管熱擠壓成形工藝及專用裝置》(公開號：CN101690965A)，該申請公開了包括“下料+加熱+正擠壓鐓粗+反擠壓定位+淺沖孔預(yù)成型+深沖孔終鍛成型”工序在內(nèi)的一種半軸套管熱擠壓成形工藝。2013年第13期中58-58《金屬加工:熱加工》安杰所著的“法蘭盤半軸的成形”文章中描述了采用5道工序局部鍛造(平鍛)成形法蘭半軸的成形方法。2013年，于飛所著的碩士論文“半軸套管法蘭盤成形工藝研究及仿真”中闡述了“鐓粗+預(yù)擠壓成形+終擠壓成形”3道工序的成形方法。2007年32卷第2期《鍛壓技術(shù)》余光中、蔣鵬等發(fā)表的“半軸套管鍛造及深孔擠壓復(fù)合工藝數(shù)值模擬”論文中描述了“下料+加熱+鐓粗頭部+模鍛法蘭外形+切邊+擠孔+整形+熱處理”的成形方法。上述專利文獻(xiàn)和文章中涉及的帶法蘭的中空半軸類回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件的成形方法普遍存在成形工序多，成形效率低，加熱次數(shù)多，能耗較高；成套成形模具工裝及設(shè)備投入大，法蘭部位鍛件余量大，材料利用率低，機加周期長等不足，致使制造成本高。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述的技術(shù)現(xiàn)狀而提供一種高效率、低成本的帶凸緣類輪輞的擠擴(kuò)成形方法。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：所述的下料工序，棒材(鋁合金、鎂合金)可以是半連續(xù)鑄棒，也可以是鑄坯擠壓棒材。下料規(guī)格根據(jù)實際要求，進(jìn)行等體積下料，并經(jīng)機械加工車平所下坯料的圓端面。所述的加熱工序，對經(jīng)下料工序的棒料和擠壓模具分別加熱至開擠溫度，該擠壓模具包括凹模、法蘭凸模和半軸管凸模，前述的凹模軸向中空形成模腔并一端形成與輪輞法蘭部適配的擴(kuò)口；前述的法蘭凸模對應(yīng)前述凹模的設(shè)置，該法蘭凸模包括用于成型輪輞中空腔體的第一凸頭部及與前述擴(kuò)口配合成型輪輞法蘭部的成型部，前述的第一凸頭部突起于成型部中部，前述半軸管凸模對應(yīng)前述凹模的另一端設(shè)置，該半軸管凸模的前端具有突起于中部的第二凸起部并后端與凹模的內(nèi)壁適配。所述的雙向擠擴(kuò)成形工序，在經(jīng)加熱工序后的坯料配入凹模，凹模固定不動，法蘭凸模和半軸管凸模雙向同步對擠。法蘭凸模運行至其第一行程限位處后停止運行，法蘭凸模與凹模形成閉合型腔。為了避免金屬后續(xù)流動填充該型腔時產(chǎn)生折疊缺陷，通過法蘭凸模與凹模的相對位置實現(xiàn)法蘭凸模第一行程限位的位置控制，從而控制所形成的閉合型腔結(jié)構(gòu)參數(shù)控制。半軸管凸模繼續(xù)運行至其行程限位(由連皮厚度決定)后停止運行的過程中，靠近法蘭凸模端的變形金屬實現(xiàn)直徑外擴(kuò)流動，并流入法蘭凸模與凹模所形成的閉合型腔；法蘭凸模再次開啟運行至其第二行程限位處后停止運行，其中，法蘭凸模的第二行程限位由連皮厚度和半軸管凸模的相對位置確定。此時，凸緣法蘭端部位實現(xiàn)凈成形，輪輞成形完畢。最后，取出成形件，空冷后機加去除連皮，隨后進(jìn)行熱處理。作為優(yōu)選，步驟①中所述的棒材選用7075鋁合金棒材；步驟②所述的加熱工序條件如下：坯料加熱溫度365℃～375℃，到溫后保溫2小時；擠壓模具加熱至345℃～355℃，到溫后保溫5小時；步驟③中雙向進(jìn)給擠壓速度1～3mm/s，半軸管凸模繼續(xù)進(jìn)給速度為1.5～3mm/s，法蘭凸模再次開啟運行進(jìn)給速度0.5～2mm/s。作為優(yōu)選，步驟①中所述的棒材選用AZ80鎂合金棒材，步驟②所述的加熱工序條件如下：坯料加熱溫度330℃～340℃，到溫后保溫2小時；擠壓模具加熱至295℃～305℃，到溫后保溫5小時；步驟③中雙向進(jìn)給擠壓速度1.5mm/s，半軸管凸模繼續(xù)進(jìn)給速度為1.5mm/s，法蘭凸模再次開啟運行進(jìn)給速度1mm/s。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：1)加熱工序少，能夠?qū)崿F(xiàn)微觀組織控制成形，保障成形構(gòu)件力學(xué)性能的一致性；2)成形工序少，成套成形工裝和設(shè)備投入，適合工業(yè)化批量生產(chǎn)；縮短了成形周期，提高了成形效率；3)實現(xiàn)輪轂凈成形，避免金屬流線遭機械加工破壞而影響服役壽命的不足，同時提高材料利用率，縮短機械加工工時，降低了制造成本。附圖說明圖1為現(xiàn)有技術(shù)中帶法蘭凸緣的輪輞結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為擠壓模具結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為坯料成型初始狀態(tài)圖。圖4為雙向擠壓后狀態(tài)圖。圖5為法蘭凸模停止且半軸管凸模繼續(xù)進(jìn)給狀態(tài)圖。圖6為法蘭凸模進(jìn)給且半軸管凸模停止?fàn)顟B(tài)圖。具體實施方式以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。實施例1(1)下料直徑195mm的7075鋁合金擠壓棒材，車平所下坯料的兩個圓端面后，長度327mm。(2)加熱鋁合金坯料加熱溫度370℃±5℃，到溫后保溫2小時；擠壓模具加熱至350℃±5℃，到溫后保溫5小時。如圖2所示，擠壓模具包括凹模3、法蘭凸模1和半軸管凸模4，凹模3軸向中空形成模腔31并一端形成與輪輞法蘭部適配的擴(kuò)口32；法蘭凸模1對應(yīng)凹模3的設(shè)置，該法蘭凸模1包括用于成型輪輞中空腔體的第一凸頭部11及與擴(kuò)口32配合成型輪輞法蘭部的成型部12，第一凸頭部11突起于成型部12中部，半軸管凸模4對應(yīng)凹模3的另一端設(shè)置，該半軸管凸模4的前端具有突起于中部的第二凸起部41并后端與凹模3的內(nèi)壁適配。(3)雙向擠擴(kuò)成形加熱工序后的坯料2配裝在凹模3中，如圖3所示。法蘭凸模1和半軸管凸模4同向同步對擠，雙向進(jìn)給擠壓速度3mm/s，雙向同步位移差協(xié)同控制設(shè)定0.2mm。接觸坯料后，法蘭凸模1擠壓金屬變形進(jìn)給量為78mm后停止運行，如圖4所示。半軸管凸模4繼續(xù)(速度3mm/s)運行至形成限位(連皮厚度18mm)，如圖5所示。法蘭凸模1再次開啟運行(速度2mm/s)至其行程第二限位處后停止運行，如圖6所示，金屬進(jìn)一步填充滿法蘭凸模1與凹模3所形成的閉合型腔，凸緣法蘭端部位實現(xiàn)凈成形，輪輞成形完畢。取出成形件，空冷后機加去除連皮10c(如圖6所示)，隨后進(jìn)行熱處理。熱處理后的7075鋁合金輪輞半軸管部軸向力學(xué)性能見表1所示。表17075鋁合金輪輞半軸管部力學(xué)性能編號抗拉強度(Mpa)斷后伸長率(％)7075-158211.07075-258513.07075-357411.5實施例2(1)下料直徑195mm的AZ80鎂合金擠壓棒材，車平所下坯料的兩個圓端面后，長度329mm。(2)加熱鎂合金坯料加熱溫度335℃±5℃，到溫后保溫2小時；擠壓模具加熱至300℃±5℃，到溫后保溫5小時。擠壓模具的結(jié)構(gòu)參考實施例1。(3)雙向擠擴(kuò)成形加熱工序后的坯料2配裝在凹模3中；法蘭凸模1和半軸管凸模4同向同步對擠，雙向進(jìn)給擠壓速度1.5mm/s，雙向同步位移差協(xié)同控制設(shè)定0.2mm。接觸坯料后，法蘭凸模1擠壓金屬變形進(jìn)給量為75mm后停止運行，半軸管凸模4繼續(xù)(速度1.5mm/s)運行至形成限位(連皮厚度20mm)。法蘭凸模1再次開啟運行(速度1mm/s)至其行程第二限位處后停止運行，金屬進(jìn)一步填充滿法蘭凸模1與凹模3所形成的閉合型腔，凸緣法蘭端部位實現(xiàn)凈成形，輪輞成形完畢。取出成形件，空冷后機加去除連皮，隨后進(jìn)行熱處理。熱處理后的AZ80鎂合金輪輞半軸管部軸向力學(xué)性能見表2所示。表2AZ80鎂合金輪輞半軸管部的力學(xué)性能編號抗拉強度(Mpa)斷后伸長率(％)AZ80-13729.0AZ80-237010.0AZ80-33749.5實施例3(1)下料直徑195mm的AZ91鎂合金擠壓棒材，車平所下坯料的兩個圓端面后，長度330mm。(2)加熱鎂合金坯料加熱溫度300℃±5℃，到溫后保溫4小時；模具加熱至300℃±5℃，到溫后保溫5小時。(3)雙向擠擴(kuò)成形加熱工序后的坯料2配裝在凹模3中；法蘭凸模1和半軸管凸模4同向同步對擠，雙向進(jìn)給擠壓速度1mm/s，雙向同步位移差協(xié)同控制設(shè)定0.2mm。接觸坯料后，法蘭凸模1擠壓金屬變形進(jìn)給量為80mm后停止運行，半軸管凸模4繼續(xù)(速度1.5mm/s)運行至形成限位(連皮厚度21mm)。法蘭凸模1再次開啟運行(速度0.5mm/s)至其行程第二限位處后停止運行，金屬進(jìn)一步填充滿法蘭凸模1與凹模3所形成的閉合型腔，凸緣法蘭端部位實現(xiàn)凈成形，輪輞成形完畢。取出成形件，空冷后機加去除連皮，隨后進(jìn)行熱處理。熱處理后的AZ91鎂合金輪輞半軸管部軸向力學(xué)性能見表3所示。表3AZ91鎂合金輪輞半軸管部的力學(xué)性能編號抗拉強度(Mpa)斷后伸長率(％)AZ91-12678.0AZ91-22707.0AZ91-32687.0當(dāng)前第1頁1 2 3