[发明专利]一种复合铝合金车轮及其制造方法

说明书

本发明公开了一种复合铝合金车轮及其制造方法，在车轮的轮辋、轮辐部位分别采用不同的铸造方法进行铸造成型，以满足车轮在服役过程中的整体性能要求；为满足不同的铸造工艺要求，其中轮辋部位合金材料的成分设计按质量百分比构成为：Si 4.1～4.5％，Mg 0.80～0.85％，Ti 0.17～0.2％，Cr 0.10～0.15％，Mn 0.10～0.15％，Sr 0.015～0.017％，余量为纯铝；轮辐部位合金材料的成分设计按质量百分比构成为：Si 6.5～6.7％，Mg 0.21～0.25％，Ti 0.13～0.16％，Cr 0.18～0.22％，Mn 0.18～0.22％，Zr 0.16～0.2％，Sr 0.011～0.013％，余量为纯铝。

技术领域

本发明属于有色金属铝基合金技术领域，具体涉及一种复合铝合金车轮及其制造方法。

背景技术

铝合金材料在汽车车轮上应用十分广泛，汽车车轮主要分为轮辋、轮辐两个部位。现行技术方案两部位均由相同成分的铝液一体化铸造成型，但汽车车轮各部位因为受力情况不同，性能所需实际上也是不同的。轮辋部位在最外面，主要承受侧向力冲击以及摩擦磨损，因此对强度和耐磨性要求一般比较高，而轮辐因为有轮辋的保护，不易受到磨损，但是要承受较强的冲击和弯曲应力，因此对塑韧性要求相对更高，对强硬度的要求次之，且对其下表面外观要求也较高。一般情况下，因为家用车少有遇上比较极端道路状况的时候，外侧轮辋的需求比较重要，因此为了保证轮胎的使用寿命，铸造车轮都是以轮辋的性能要求来进行设计，轮辐强硬度有余而韧性稍有不足，存在性能隐患，遇到比较危险的情况，性能上的不足就容易引发事故。因此忽视不同部位不同的性能要求而单单采用同一种合金成分进行一体化铸造成型会带来两个问题。一是车轮整体性能不高；二是因为不同部位性能指标要求的倾向是冲突的，难以折中。采用同一种材料时，要么以轮辋重强硬度轻塑韧性的特点去设计成分，使得轮辐部位的塑韧性不达标；要么通过牺牲强硬度而提高塑韧性以满足轮辐的塑韧性要求，则轮辋强硬度不达标。若要同时满足轮辋的强度和轮辐的塑韧性要求，则对轮辋就有较多的塑韧性冗余，轮辐则有较多的强度冗余。由此造成原材料的浪费与严重的性能过剩，增加了企业的生产成本。如何更加充分地发挥出材料的最佳利用率以及使车轮质量进一步提高成为当前迫切需要解决的问题。基于此，本发明针对车轮的轮辐和轮辋不同部位，首先选用不同的合金元素进行合金化，为后续选用不同的铸造成型工艺奠定基础。

发明内容

本发明针对上述现有车轮铸造成型质量不足之处，提供了一种复合铝合金车轮及其制造方法。本发明对于车轮的轮辋和轮辐部位首先设计不同含量及种类的合金成分，重点为后续采用新型铸造成型工艺服务，使制备出的复合铝合金车轮既能满足轮辋和轮辐各自的性能要求，同时又节省了多余的合金元素与生产设备的投入，使得设计制造好的车轮整体性能进一步提高，并减少了不必要的资源浪费以及人力和设备的投入，既提高了车轮的生产效率，又节约了生产成本，符合当下绿色发展理念。

本发明复合铝合金车轮，其轮辋和轮辐分别采用不同的铸造成型工艺：即轮辋通过低压铸造后再挤压成型，获得高的强度、韧性、好的气密性，为实现上述工艺，轮辋采用Si4.1～4.5％，Mg 0.80～0.85％，Ti 0.17～0.2％，Cr 0.10～0.15％，Mn 0.10～0.15％，Sr0.015～0.017％，余量为铝的合金成分设计；轮辐直接通过与轮辋浇注同步的低压铸造成型制成，获得较高的塑韧性和一定的强度，为此采用Si 6.5～6.7％，Mg 0.21～0.25％，Ti0.13～0.16％，Sr 0.011～0.013％，Cr0.18～0.22％，Mn 0.18～0.22％，Zr 0.16～0.2％，余量为铝的合金成分设计。