一種鋁合金車輪鍛造成形工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及輕合金車輪制造業(yè)，屬于鍛造成形工藝與裝備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及鋁合金車輪的近凈形成形工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]車輪是汽車重要的安全部件之一，由于旋轉(zhuǎn)慣量的作用，車輪的輕量化對于油耗具有顯著影響，在材料上以鋁代鋼，已成趨勢，但在成形工藝上，我國近170家鋁合金車輪廠中，絕大多數(shù)采用古老的重力或傳統(tǒng)的低壓鑄造工藝，在我國，低壓鑄造工藝是1988年引進的，鍛造鋁合金車輪是近幾年國內(nèi)外發(fā)展起來的新的車輪成型工藝，與鑄造鋁合金車輪相比，強度可提高30%，可減重10%-15%，輕量化效果顯著。但是引進的車輪鍛造工藝存在工藝流程長、設(shè)備投資大、模具攤銷成本高等缺點，不能適應(yīng)售后市場的小批量需求，開發(fā)短流程的鍛造成形工藝，減少成型裝備的投資和模具成本，對于滿足多品種、小批量個性化的市場需求具有重要的實用價值。
[0003]采用新型的成形設(shè)備來成形車輪，用以實現(xiàn)車輪的近凈形制造，對于提高材料利用率，減少后續(xù)機加工量具有重要的實際意義。車輪屬于回轉(zhuǎn)體工件，將旋壓機和旋轉(zhuǎn)鍛造壓力機的各自優(yōu)點結(jié)合起來用于車輪成形，既減少了工藝流程，又利于實現(xiàn)鍛件的近凈形，值得進一步研究推廣應(yīng)用。近幾年，強力旋壓機作為一種精密高端成形裝備已越來越多地應(yīng)用于車輪的輪輞成形，既強化了輪輞強度，又減少了輪輞的機加量。
[0004]旋轉(zhuǎn)鍛造壓力機作為另一種新型的回轉(zhuǎn)鍛造設(shè)備，近幾年開始在車輪制造業(yè)鍛造生產(chǎn)線上得到應(yīng)用，該類設(shè)備對于車輪的鍛造成形具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢，該設(shè)備可將鋁棒料外表面的魚鱗皮翻到背腔，并可在后續(xù)機加工中去除，從而保證輪輻表面的質(zhì)量。另外，旋轉(zhuǎn)鍛造其成形原理不同于模鍛，成形過程中金屬和模具在扇形區(qū)域內(nèi)接觸，由于接觸面積較小，用較小的力即可產(chǎn)生較大的變形量，因此采用旋轉(zhuǎn)鍛造壓力機替代模鍛液壓機生產(chǎn)輪轂，大大降低了成形設(shè)備的噸位，旋轉(zhuǎn)鍛造壓力機的噸位僅為液壓機的1/10-1/20 ;并且旋轉(zhuǎn)鍛造壓力機的裝機容量小，僅為相應(yīng)液壓機的1/2，無功消耗相對較少，機身自重量輕，僅為相應(yīng)液壓機本體重量的1/5-1/8，而且生產(chǎn)廠房相對較低、占地面積小，生產(chǎn)設(shè)備投資大幅下降。近年來我國已引進多套旋轉(zhuǎn)鍛造壓力機應(yīng)用于車輪鍛造生產(chǎn)線。
[0005]目前鋁合金車輪常采用的鍛造工藝主要為:棒料加熱-旋鍛制坯-預(yù)鍛-終鍛-擴口切邊-清洗冷卻-鉆中心孔-預(yù)機加-強力旋壓，再配合后續(xù)的熱處理、機加工以及涂裝等工序最終得到輪轂產(chǎn)品，坯料鍛造需要在較大噸位的模鍛液壓機上進行，設(shè)備投資大是其主要缺點之一；工藝流程長是這種引進工藝的另一弊端，輪坯進入旋壓工步前還需要對輪坯進行擴口，預(yù)機加出旋輪入刀溝槽，還需要在輪坯上的鉆出中心孔，工藝繁瑣、流程長，生產(chǎn)成本高。
[0006]申請?zhí)枮?01410262547.9公開的“H型高鎂鋁合金輪轂的制造方法”，本專利與之相比其不同之處在于:(I)該專利采用環(huán)狀軋制板料-鍛壓輪輻-旋壓輪輞的工藝路線生產(chǎn)H型車輪，其中坯料為環(huán)狀的軋制板材，材料難免存在各向異性的力學(xué)性能，而本專利所使用的坯料為鑄造圓棒鋁材與該專利不同，本專利采用的鋁棒材需要大鍛比成形，可獲得變形均勻的鍛件，力學(xué)性能指標(biāo)的異向性不明顯；(2)該專利采用壓力機上模鍛的方法制造鍛坯，而本專利是采用旋轉(zhuǎn)鍛造的方法制造鍛坯，也與上述專利不同，與之相比，本專利采用的成形設(shè)備具有噸位小、裝機容量少的特點。
[0007]申請?zhí)枮?01410266253.3公開的“旋鍛式短流程工藝”，與之相比，本工藝與之不同之處有三點:(1)該工藝將加熱后的棒料直接進行旋轉(zhuǎn)鍛造，而本發(fā)明為了保證坯料的變形程度以及旋轉(zhuǎn)鍛造工序的生產(chǎn)效率，在旋轉(zhuǎn)鍛造之前設(shè)有墩粗工序，變形程度不小于60% ；(2)該專利設(shè)有切邊及沖孔工序，本發(fā)明無切邊工序及沖孔工序，旋轉(zhuǎn)鍛造后直接可以進行熱旋壓，因此工藝路線與上述專利不同；(3)本專利用于生產(chǎn)車輪的棒料為鋁合金，該專利中未提及采用何種材料生產(chǎn)車輪。
[0008]申請?zhí)枮?01310363640.4公開的“廻轉(zhuǎn)鍛造卡車輪轂高精度鍛件的加工方法”，與之相比，本專利與之不同之處在于:(I)該專利旋轉(zhuǎn)鍛造后需要進行擴口及沖孔工序，而本發(fā)明無需擴口及沖孔工序，旋轉(zhuǎn)鍛坯的坯料可直接與旋壓模具配合進行定位；(2)該專利中，墩粗力選為2000噸，而本工藝中墩粗工序所需鐓鍛力不超過1000噸，墩粗變形程度不小于60% ； (3)本方案采用熱旋壓的工藝成形車輪的輪輞，而上述方案未提及后續(xù)采用何種方法成形輪輞，僅是生產(chǎn)鍛造擴口后的鍛件，尚未完成機加前的成形，因此整體工藝路線與本專利不同。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明屬于車輪制造領(lǐng)域，公布了一種鋁合金鍛造車輪的成形工藝，本成形工藝流程為一步加熱二步成形，即:招棒料加熱一墩粗一旋轉(zhuǎn)鍛造一強力熱旋壓成形輪輞，本工藝流程的顯著特征流程短，主要體現(xiàn)在:旋轉(zhuǎn)鍛坯在進入強力熱旋壓前不需要切飛邊工序、也不需要擴口工序、還不需要鉆中心孔和預(yù)機加工序。
[0010]權(quán)利要求1中所述的鍛造車輪的成形工藝流程，其加熱和鐓粗工序是這樣實現(xiàn)的:將鋁合金棒料加熱至可鍛溫度，使用的上、下砧板預(yù)熱溫度范圍為250-300°C，鐓粗工序所需液壓機公稱噸位不超過10000KN，鐓粗變形程度不小于60%。
[0011]權(quán)利要求1中所述的鍛造車輪的成形工藝流程，其輪輻部位的成形和輪輞部位的預(yù)成形是這樣實現(xiàn)的:經(jīng)鐓粗的坯料是在旋轉(zhuǎn)鍛造機上進行旋鍛成形的，旋轉(zhuǎn)鍛造壓力機的公稱噸位不小于2500KN，旋轉(zhuǎn)鍛造模具預(yù)熱溫度為420±10°C，經(jīng)旋轉(zhuǎn)鍛造后對輪輻部位按型線成形至留機加量，鍛坯的輪輻和輪輞連接處設(shè)有旋壓徑向定位帶，該定位帶與旋壓上、下模具配合，配合間隙為0.1-0.2mm。
[0012]權(quán)利要求1中所述的鍛造車輪的成形工藝流程，其輪輞部位是這樣實現(xiàn)成形的:經(jīng)過旋轉(zhuǎn)鍛造的輪坯直接在強力旋壓機上一次完成輪輞熱旋壓成形，旋壓模具預(yù)熱溫度為250-300°C，旋輪預(yù)熱溫度140°C ± 10°C，輪輞厚度旋至僅留機加量。
[0013]本專利帶來的有益效果在于:本發(fā)明提出的一步加熱三步成形的鋁合金車輪鍛造工藝，具有工藝流程短、設(shè)備投資小的顯著特點，旋轉(zhuǎn)鍛造得到的鍛坯旋壓前不需進行切飛邊工序，也不需要擴口工序，還不需要鉆中心孔和預(yù)機加工序，縮短了工藝流程，提高了生產(chǎn)效率和材料利用率，本工藝特別適合小批量個性化車輪生產(chǎn)，本工藝不僅適合于鋁合金普通型鍛造車輪，也適合H型車輪的鍛造成形。
【附圖說明】
[0014]圖1本發(fā)明工藝用于H型車輪成形工藝示意圖。
[0015]圖2本發(fā)明工藝用于大型客車車輪成形工藝示意圖。
[0016]以下結(jié)合附圖就【具體實施方式】進行詳細說明(本實施例是對本發(fā)明的進一步說明，而不是對本發(fā)明作出的任何限定)。
[0017]結(jié)合附圖1和附圖2對實施細則