本發(fā)明涉及汽車輪轂加工制造領(lǐng)域，具體地說涉及鑄旋鋁合金輪轂成形旋輪的表面強(qiáng)化方法。
背景技術(shù)：
：鑄旋（鑄造+旋壓）鋁合金輪轂以其散熱快、重量輕、節(jié)能、舒適性好和外觀漂亮等優(yōu)點(diǎn)在轎車領(lǐng)域中得到普遍應(yīng)用。其加工過程是，輪輻和厚大的輪輞采用低壓鑄造成形，鑄態(tài)輪輞再經(jīng)過強(qiáng)力熱旋壓使其成形到合適尺寸和形狀。經(jīng)過熱旋壓后，輪輞大部位金屬晶粒變細(xì)，并具有明顯的纖維組織，大大提高了車輪的整體強(qiáng)度和耐腐蝕性。輪輞強(qiáng)旋工藝屬于變薄旋壓，根據(jù)其變形程度，將變形過程分為若干道次進(jìn)行，即多個(gè)旋輪按照一定的錯(cuò)距和軌跡線進(jìn)行匹配運(yùn)動(dòng)，使其旋壓工件滿足尺寸和質(zhì)量要求。旋壓時(shí)，旋輪與高溫工件產(chǎn)生強(qiáng)烈的高速摩擦，工件旋轉(zhuǎn)速度為800轉(zhuǎn)/分鐘，旋輪必須在此情況下仍能保持其尺寸精度和表面粗糙度，不致于早期失效。失效后的旋輪造成旋壓部位組織變形不均勻，性能降低和一致性較差。要求旋輪材料能承受機(jī)械磨損，同時(shí)旋輪被摩擦表面能形成薄而致密附著的氧化模，保持潤滑作用，防止旋輪和被加工工件的表面之間產(chǎn)生粘附，減少旋輪表面進(jìn)一步氧化造成的損傷。對于在高溫下工作受強(qiáng)烈沖擊載荷的旋輪，還要必須考慮其在工作溫度下的高溫韌性。國家知識產(chǎn)權(quán)局公開的公布號為cn105506530a《一種模具的表面復(fù)合強(qiáng)化方法》、公布號為cn104762617a《模具的激光修復(fù)方法》兩件專利，公布了對模具表面進(jìn)行了激光熔覆技術(shù)、感應(yīng)熔涂與滾壓硬化結(jié)合技術(shù)的處理。這些技術(shù)對高溫高速強(qiáng)力摩擦的旋輪硬化還不夠完善，會(huì)造成硬化層脫落、強(qiáng)度低、表面腐蝕出現(xiàn)麻點(diǎn)等現(xiàn)象。所以為了改善高速高溫旋轉(zhuǎn)的旋輪的耐磨性、強(qiáng)韌性，就要采取合適的材料和合理的生產(chǎn)工藝及熱處理方法，使旋輪既具有高硬度又使材料中的碳化物等硬化相的組成、形貌和分布合理，又能防止腐蝕和具有良好的焊接性，來提高工件旋壓部位的組織均勻和性能一致。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是要提供一種旋輪表面強(qiáng)化成形加工方法，將激光熔覆、軋制和熱處理技術(shù)結(jié)合一起，以提高旋輪表面在高溫高速接觸摩擦情況下，能保持其尺寸精度和表面粗糙度，承受其機(jī)械磨損，防止其表面出現(xiàn)腐蝕麻點(diǎn)、小裂紋、粘鋁等缺陷，提高其使用壽命。減少旋輪粘鋁打磨時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，降低制造成本，提高性能一致性。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：所述輪新旋輪選用焊接性好的35crmo鋼鍛坯1代替h13鋼作為旋輪坯料，鍛造后正火，正火溫度控制在860-880℃，保溫時(shí)間為40-60分鐘，出爐空冷；35crmo鋼在高溫下有高的蠕變強(qiáng)度與持久強(qiáng)度，具有高的靜強(qiáng)度、沖擊韌度及較高的疲勞強(qiáng)度、淬透性良好。所述新旋輪鍛造毛坯進(jìn)行粗加工，在指定的工作面預(yù)留0.5mm的公差余量。所述的新旋輪與工件接觸表面強(qiáng)化層材料選取ni625+wc2，wc的比例大于22%，ni625高溫合金具有對氧化和還原環(huán)境的各種腐蝕介質(zhì)的抗腐蝕能力，良好的加工性和焊接性，無焊后開裂敏感性等特性。所述新旋輪在指定的工作面激光熔覆0.8mm厚度的強(qiáng)化層，焊前預(yù)熱溫度控制在250-400℃，激光工藝參數(shù)為，激光功率：1800-5000w；掃描速度：3-10mm/s，光斑直徑：3-6mm；搭接率：30-50%；送粉速率：5-15g/min。將上述新旋輪激光熔覆強(qiáng)化層進(jìn)行軋制，軋制溫度1120-1160℃，軋制力為4-5噸，有效保證激光熔覆層鍛造組織的均勻性，將殘余拉應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)闅堄鄩簯?yīng)力。將上述軋制后的新旋輪放入熱處理爐中進(jìn)行熱處理，進(jìn)行淬火+回火處理，進(jìn)行再結(jié)晶和消除殘余應(yīng)力，熱處理要進(jìn)行分段加熱，首先加熱溫度為520-550℃，保溫時(shí)間1-1.2小時(shí)，其次溫度升至820-880℃，升溫時(shí)間為0.5-1.3小時(shí)，最后保溫，保溫時(shí)間為1.5-2.5小時(shí)，淬火溫度為850℃，淬火時(shí)間為0.5小時(shí)，回火溫度為500-560℃，回火時(shí)間為0.8-1.2小時(shí)，介質(zhì)均為油。對熱處理后新輪進(jìn)行旋輪精加工，將除工作面強(qiáng)化層以外的部分加工至旋輪圖紙要求的尺寸和精度；將精加工后的新旋輪工作面磨削至旋輪圖紙要求的尺寸和精度。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：（1）首次將激光熔覆、軋制和熱處理技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)高速高溫旋輪的表面強(qiáng)化，強(qiáng)化層硬度能夠達(dá)到hrc80以上，提高了旋輪使用壽命；（2）經(jīng)過軋制和熱處理技術(shù)，提高了旋輪的抗沖擊韌性，改善了旋輪金屬組織，使其抗腐蝕能力提高；（3）此種工藝適合高速高溫的旋輪等加工成形制造領(lǐng)域，工藝簡單，具有較好的推廣價(jià)值。附圖說明圖1是新旋輪激光強(qiáng)化成形示意圖。圖中：1—新旋輪35crmo鋼鍛坯，2—新旋輪表面硬化層ni625+wc。具體實(shí)施方式下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。實(shí)施例1。所述輪新旋輪選用焊接性好的35crmo鋼鍛坯1代替h13鋼作為旋輪坯料，鍛造后正火，正火溫度控制在860℃，保溫時(shí)間為60分鐘，出爐空冷。所述新旋輪鍛造毛坯進(jìn)行粗加工，在指定的工作面預(yù)留0.5mm的公差余量。所述的新旋輪與工件接觸表面強(qiáng)化層材料選取ni625+wc2，wc的比例為25%。所述新旋輪在指定的工作面激光熔覆0.8mm厚度的強(qiáng)化層，焊前預(yù)熱溫度控制在300℃，激光工藝參數(shù)為，激光功率：4000w；掃描速度：7mm/s，光斑直徑：4mm；搭接率：40%；送粉速率：10g/min。將上述新旋輪激光熔覆強(qiáng)化層進(jìn)行軋制，軋制溫度1140℃，軋制力為4噸，有效保證激光熔覆層鍛造組織的均勻性，將殘余拉應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)闅堄鄩簯?yīng)力。將上述軋制后的新旋輪放入熱處理爐中進(jìn)行熱處理，進(jìn)行淬火+回火處理，進(jìn)行再結(jié)晶和消除殘余應(yīng)力，熱處理要進(jìn)行分段加熱，首先加熱溫度為520℃，保溫時(shí)間1小時(shí)，其次溫度升至820℃，升溫時(shí)間為0.5小時(shí)，最后保溫，保溫時(shí)間為2小時(shí)，淬火溫度為850℃，淬火時(shí)間為0.5小時(shí)，回火溫度為520℃，回火時(shí)間為0.8小時(shí)，介質(zhì)均為油。對熱處理后新輪進(jìn)行旋輪精加工，將除工作面強(qiáng)化層以外的部分加工至旋輪圖紙要求的尺寸和精度；將精加工后的新旋輪工作面磨削至旋輪圖紙要求的尺寸和精度。經(jīng)上述步驟形成的旋輪壽命為30萬件，旋壓部位材料性能如下表1。表1鑄旋輪轂旋壓部位屈服強(qiáng)度mpa抗拉強(qiáng)度mpa延伸率%內(nèi)輪緣22229312.2輪輞22129613.4由表1可以看出，實(shí)施例1所制備旋輪對工件進(jìn)行旋壓后，材料性能較高，一致性好，提高了車輪整體質(zhì)量。實(shí)施例2。所述輪新旋輪選用焊接性好的35crmo鋼鍛坯1代替h13鋼作為旋輪坯料，鍛造后正火，正火溫度控制在880℃，保溫時(shí)間為55分鐘，出爐空冷。所述新旋輪鍛造毛坯進(jìn)行粗加工，在指定的工作面預(yù)留0.5mm的公差余量。所述的新旋輪與工件接觸表面強(qiáng)化層材料選取ni625+wc2，wc的比例為26%。所述新旋輪在指定的工作面激光熔覆0.8mm厚度的強(qiáng)化層，焊前預(yù)熱溫度控制在350℃，激光工藝參數(shù)為，激光功率：4200w；掃描速度：5mm/s，光斑直徑：5mm；搭接率：35%；送粉速率：12g/min。將上述新旋輪激光熔覆強(qiáng)化層進(jìn)行軋制，軋制溫度1150℃，軋制力為4.5噸，有效保證激光熔覆層鍛造組織的均勻性，將殘余拉應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)闅堄鄩簯?yīng)力。將上述軋制后的新旋輪放入熱處理爐中進(jìn)行熱處理，進(jìn)行淬火+回火處理，進(jìn)行再結(jié)晶和消除殘余應(yīng)力，熱處理要進(jìn)行分段加熱，首先加熱溫度為550℃，保溫時(shí)間1小時(shí)，其次溫度升至860℃，升溫時(shí)間為0.7小時(shí)，最后保溫，保溫時(shí)間為2.2小時(shí)，淬火溫度為850℃，淬火時(shí)間為0.5小時(shí)，回火溫度為540℃，回火時(shí)間為1小時(shí)，介質(zhì)均為油。對熱處理后新輪進(jìn)行旋輪精加工，將除工作面強(qiáng)化層以外的部分加工至旋輪圖紙要求的尺寸和精度；將精加工后的新旋輪工作面磨削至旋輪圖紙要求的尺寸和精度。經(jīng)上述步驟形成的旋輪壽命為31.2萬件，旋壓部位材料性能如下表2。表2鑄旋輪轂旋壓部位屈服強(qiáng)度mpa抗拉強(qiáng)度mpa延伸率%內(nèi)輪緣22329613.2輪輞22129512.5由表2可以看出，實(shí)施例2所制備旋輪對工件進(jìn)行旋壓后，材料性能較高，一致性好，提高了車輪整體質(zhì)量。實(shí)施例3。所述輪新旋輪選用焊接性好的35crmo鋼鍛坯1代替h13鋼作為旋輪坯料，鍛造后正火，正火溫度控制在870℃，保溫時(shí)間為50分鐘，出爐空冷。所述新旋輪鍛造毛坯進(jìn)行粗加工，在指定的工作面預(yù)留0.5mm的公差余量。所述的新旋輪與工件接觸表面強(qiáng)化層材料選取ni625+wc2，wc的比例為27%。所述新旋輪在指定的工作面激光熔覆0.8mm厚度的強(qiáng)化層，焊前預(yù)熱溫度控制在350℃，激光工藝參數(shù)為，激光功率：3500w；掃描速度：8mm/s，光斑直徑：6mm；搭接率：44%；送粉速率：8g/min。將上述新旋輪激光熔覆強(qiáng)化層進(jìn)行軋制，軋制溫度1120℃，軋制力為5噸，有效保證激光熔覆層鍛造組織的均勻性，將殘余拉應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)闅堄鄩簯?yīng)力。將上述軋制后的新旋輪放入熱處理爐中進(jìn)行熱處理，進(jìn)行淬火+回火處理，進(jìn)行再結(jié)晶和消除殘余應(yīng)力，熱處理要進(jìn)行分段加熱，首先加熱溫度為530℃，保溫時(shí)間1.2小時(shí)，其次溫度升至840℃，升溫時(shí)間為0.6小時(shí)，最后保溫，保溫時(shí)間為1.8小時(shí)，淬火溫度為850℃，淬火時(shí)間為0.5小時(shí)，回火溫度為530℃，回火時(shí)間為0.8小時(shí)，介質(zhì)均為油。對熱處理后新輪進(jìn)行旋輪精加工，將除工作面強(qiáng)化層以外的部分加工至旋輪圖紙要求的尺寸和精度；將精加工后的新旋輪工作面磨削至旋輪圖紙要求的尺寸和精度。經(jīng)上述步驟形成的旋輪壽命為30.5萬件，旋壓部位材料性能如下表3。表3鑄旋輪轂旋壓部位屈服強(qiáng)度mpa抗拉強(qiáng)度mpa延伸率%內(nèi)輪緣22029512.8輪輞22429712.4由表3可以看出，實(shí)施例3所制備旋輪對工件進(jìn)行旋壓后，材料性能較高，一致性好，提高了車輪整體質(zhì)量。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的
技術(shù)領(lǐng)域：
，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁12