[发明专利]一种复杂结构铝合金轮毂锻扩成形方法及其模具

说明书

(一)技术领域

本发明涉及铝合金轮毂锻造技术，具体说就是一种复杂结构铝轮毂锻扩成形方法及其模具。

(二)背景技术

铝合金轮毂的性能直接取决于所采用的制造技术，其制造工艺有锻造和铸造之分。锻造铝合金轮毂具有强度高、重量轻、安全性高、节能、寿命长等优点，由于其更高的性能价格比，所以近些年锻造铝合金轮毂的增长速度远高于铸造轮毂的增长，是未来汽车轮毂发展的方向，更是高档摩托车身份的象征。锻造铝合金轮毂主要成形工艺有：一种是常规模锻法，即以圆铸锭或挤压棒料为坯料，经模压一次成形，适合于造型结构简单的轮毂锻件；一种是半固态模锻法，铸坯在半固态下在专用锻压机上一次快速成形，此法的关键是必须制取细小的均匀的球形晶粒锭坯，并需在高自动化的能严格控制加热温度的炉内加热到半固态；另一种是，结构相对复杂的轮毂，往往不可能一次锻压成形，需要先经过多道工序模压锻造出轮毂的毛坯，再将毛坯用旋压(或称滚锻)的方法锻造成形。锻旋成形方法一般需要3～5套模具，多次加热，两次形成飞边，因此工装投入费用大，能耗大，材料利用率低，工序复杂，制造成本高，生产效率低下。

(三)发明内容

本发明目的在于提供一种实现轮毂的轮辐和轮辋整体锻压成形、生产效率高、工装简单、制造维护费用低、无飞边锻造材料利用率高、一火加热能耗小的复杂结构铝合金轮毂锻扩成形方法及其模具。

本发明的目的是这样实现的：所述的复杂结构铝合金轮毂锻扩成形方法，步骤如下：

步骤一：备料：选用合适规格的6061铝合金铸棒切割成坯料；

步骤二：加热坯料：定温470℃，保温1.5分钟/mm；预热锻造模具：定温450℃，保温6小时；

步骤三：镦粗：在5000T压力机上锻打一次将坯料镦粗至合适规格，称之为镦粗坯料；

步骤四：模压：将镦粗坯料放入锻造模具中，在8000T压力机上锻打二次预成形：轮辐和轮辋的上半部成形，轮辋的下半部预成形；开锻温度460℃，终锻温度≥380℃；

步骤五：扩轮辋：将步骤四完成的半成品放入扩轮辋模具中，在800T冲床上锻打一次，使轮辋的下半部成形。

实现复杂结构铝合金轮毂锻扩成形方法的模具，包括锻造模具和扩轮辋模具，所述的锻造模具的上模由依次嵌套安装的上模体、上模芯构成，下模由依次嵌套安装的下模体、下模芯、顶料杆构成；模具导向止动扣采用圆倒壁结构，锻造模具在成型闭合时，上模芯止动扣外壁伸入下模体止动扣内壁60～80毫米，倒壁间隙0.15～0.2毫米，在坯料刚刚填充满模具型腔时，上下模的止动扣已经完全闭合，因而不会产生飞边，因此省掉了切除飞边的工序；下模芯与下模体装配部分的底部及侧壁均布4～8条R3的贯通排气沟槽，以便排除模压过程中憋在模具型腔内空气，减小成形压力，安装时将上、下模体通过压板分别固定在设备的上、下工作台面上；所述的扩轮辋模具由扩孔上模和扩孔下模组成，扩孔上模型腔尺寸与锻造模模具上模芯型腔尺寸相同，扩孔下模型腔尺寸与最终轮毂锻件的下半部轮辋内侧热态尺寸相同，使用安装时将上、下扩孔模通过压板分别固定在设备的上、下工作台面上。

本发明一种复杂结构铝合金轮毂锻扩成形方法及其模具，成形工艺简易，锻后扩孔成形代替了通常旋压成形工艺，减少了设备投入，生产效率显著提高，而且实现一火成形，节约能源。采用无毛边锻造和轮辋扩孔成形工艺，省掉两道切边工序，提高材料利用率，节省设备、工装投入以及人工和能源费用。锻造模具采用组合结构，不仅结构简单，而且可以实现同径不同轮辋规格的多种产品共用上、下模体，只更换上、下模芯即可，节省了模具投入费用。当模具出现磨损或损坏的情况下，仅需维修或更换磨损或损坏的部分，减少了模具的维修费用。在模具的下模芯上设计排气通道，降低了金属变形抗力，节省了能源消耗和设备损耗。扩轮辋模具结构简单，便于操作。

(四)附图说明

图1为本发明复杂结构铝合金轮毂锻扩成形的成形过程示意图；

图2为本发明的用于汽车铝合金轮毂锻扩成形的锻造模具结构示意图；

图3为本发明的用于汽车铝合金轮毂锻扩成形的扩轮辋模具结构示意图。

(五)具体实施方式

下面结合附图举例对本发明作进一步说明。

本发明一种复杂结构铝合金轮毂锻扩成形方法，步骤如下：

步骤一：备料：选用合适规格的6061铝合金铸棒切割成坯料；

步骤二：加热坯料：定温470℃，保温1.5分钟/mm；预热锻造模具：定温450℃，保温6小时；