[发明专利]一种采用组合式凹模提高材料利用率的铝合金车轮等温模锻方法

说明书

一种采用组合式凹模提高材料利用率的铝合金车轮等温模锻方法，涉及一种铝合金车轮等温模锻方法。为了解决铝合金车轮等温模锻材料利用率低和成本高的问题。方法：设计锻件和模具，凹模为组合模，凹模由凹模座、凹模A和凹模B构成，凹模A和凹模B为半环形，凹模座上设置有加热孔；选用6063铝合金挤压棒材，镦粗成饼状坯料，在饼状坯料中心压一个凹坑，在液压机上进行等温模锻的预锻至凸模与凹模的间隙达到6‑8mm，终锻至凸模与凹模的间隙达到3‑5mm。本发明提出一种材料利用采用组合式凹模的铝合金车轮等温模锻方法，等温锻造采用一套模具，降低成本，材料利用率达到71.8％。本发明适用于铝合金车轮等温模锻。

技术领域

本发明涉及一种铝合金车轮等温模锻方法。

背景技术

近年来汽车行业飞速发展，我国将汽车轻量化作为汽车节能减排的关键措施。对汽车的运动系统部件减重比非运动系统部件的减重节能减排的效果更加明显。汽车车轮是主要的运动部件，它的重量与汽车耗油量息息相关，据统计车轮的重量每减少1％，汽车在行驶中，耗油量会减少2％，所以对汽车车轮的轻量化是十分必要的。

用轻合金材料车轮替代钢制车轮是实现汽车轻量化的重要途径。铝合金车轮是目前汽车上使用最多的轻合金车轮，铝合金车轮主要包括铸造铝合金车轮和锻造铝合金车轮。目前国内铝合金车轮的成型方法还是以低压铸造和重力铸造为主，占全部产量的80％以上。锻造铝合金车轮产品质量好，有高密度的金相组织和良好的机械性能，表面光洁，可用于大型车轮制造。然而铝合金的锻造温度范围较窄，一般都在150℃以内，且铝合金锻件的组织及性能对锻造温度较为敏感。传统热模锻不容易控制温度，从坯料到零件的材料利用率较低，热模锻锻件的平均材料利用率不足20％，锻造铝合金车轮的材料利用率一般不足40％，存在耗材多，成本高的问题，限制了它的应用。因此需要一种先进锻造工艺来满足高性能，低成本的锻造铝合金车轮市场需求。研究表明，铝合金车轮采用等温模锻成形后的锻件力学性能，内部组织及表面质量均比普通锻造及铸造车轮更好。然而等温模锻过程中，若采用一套模具，锻件会留有较大的加工余量，这样会造成大量的原材料浪费，材料利用率通常较低，若采用多套模具，虽然材料利用率提高了，但会大量增加成本。

发明内容

本发明为了解决现有铝合金车轮的等温模锻材料利用率低和成本高的问题。提出一种采用组合式凹模提高材料利用率的铝合金车轮等温模锻方法。

本发明采用组合式凹模提高材料利用率的铝合金车轮等温模锻方法按照以下步骤进行：

一、设计锻件

锻件的各部位的机械加工余量为1-3mm；底孔拔模斜度为2～4°，零件底部镂空处和底孔处保留3mm连皮；锻件的外圆角半径r取2～4mm，锻件的内圆角半径R取4～6mm，热锻件的收缩率为0.55-0.65％；

二、设计模具

凹模为组合模，凹模由凹模座、凹模A和凹模B构成，凹模A和凹模B为半环形，凹模A和凹模B合围构成环形的上凹模，上凹模设置在凹模座上表面并通过螺栓连接；凹模座上设置有12-15个加热孔；凹模A和凹模B的端部设置有凸耳并通过螺栓连接；

三、下料

选用6063铝合金挤压棒材；

四、制坯

将6063铝合金挤压棒材镦粗成直径为400mm、高度110mm的饼状坯料；镦粗后在饼状坯料中心压一个直径180-200mm、深25-30mm的凹坑；

五、预锻

在液压机上进行等温模锻的预锻，模具采用电阻加热，预锻温度为470℃；变形速率为2mm/s，预锻至凸模与凹模的间隙达到6-8mm，凸模与凹模不闭合；

六、终锻