[發明專利]一種汽車輪轂一步鍛造成形裝置及方法

有效

• 申請號: 201310276095.5
• 申請日: 2013-07-03
• 公開（公告）號: CN103302220A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 張效迅;馬芳;張繼武;李霞;劉淑梅
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學;上海運良企業發展有限公司
• 主分類號: B21J13/02
• 分類號: B21J13/02;B21K1/40
• 代理公司: 上海海頌知識產權代理事務所(普通合伙) 31258
• 代理人: 何葆芳

技術領域

本發明涉及一種汽車輪轂一步鍛造成形裝置及使用該裝置進行輪轂一步鍛造成形的方法，屬于材料鍛壓技術領域。

背景技術

汽車鋁、鎂等輕合金輪轂的成形方法主要有鑄造法和鍛造法。鍛造輪轂在減重、尺寸精度、強度、韌性和疲勞壽命等方面均顯著優于鑄造輪轂。隨著汽車輕量化、高速與安全等需求的日益迫切，鍛造輪轂必將成為鋼輪轂和鑄造輪轂的升級換代產品，具有巨大的市場前景。為了高效、經濟地得到力學性能優異的鍛造輪轂，人們提出了很多新的方法和裝置，例如，張宏偉、牛占先、王秀華等通過配料、熔煉、半連續鑄造、擠壓、自由鍛造、模鍛、固溶處理等工序使輪轂成形，研究了提高2A14鋁合金輪轂鍛件力學性能的鍛造工藝（張宏偉、牛占先、王秀華等.提高2A14鋁合金輪轂鍛件力學性能的鍛造工藝[J]輕合金加工技術,2006,34(5):31-34.）；張治民，王強，李保成等提出了一種鎂合金汽車輪轂鑄擠復合成形方法，采用鑄造坯料、預成形、鐓擠成形、等溫擠壓及精整形等工序使輪轂成形（張治民,王強,李保成等.鎂合金汽車輪轂鑄擠復合成形方法.中國,ZL03100893.3[P].2006-04-26）；王德林采用下料、均勻化處理、去除氧化皮、沖孔、預成形、表面處理、底部成形、表面處理、翻邊、冷整形等工序使輪轂成形（王德林.AZ31鎂合金轎車輪轂溫成形工藝研究[D].太原：中北大學碩士論文,2005.第42-43頁.）；張治民，王強，張星等提出了一種汽車輪轂省力成形方法及裝置，采用鑄造坯料、均勻化處理、預成形制坯、反向擠壓、鐓擠前輪緣、擴口翻邊后輪緣等工序使輪轂成形（張治民,王強,張星等.一種汽車輪轂省力成形方法及裝置.中國,ZL200610012829.9[P].2009-04-08）；徐國興提出了一種汽車鋁合金輪轂的鍛造模具，采用備料、清洗、加熱保溫、鐓粗、模具預熱、終鍛等工序使輪轂成形（徐國興.汽車鋁合金輪轂的鍛造模具.中國,ZL200710132396.5[P].2009-08-26），但其模具中沒有成形輪輞的結構，其所用設備的噸位也不足以鍛造出輪輞；孫惠學和汪以祥提出了一種鋁合金輪轂的加工方法，采用觸變成形制坯、重熔加熱、閉式擠壓、鍛件擴口、旋壓輪輞等工序使輪轂成形（孫惠學,汪以祥.一種鋁合金輪轂的加工方法.中國,ZL201010242759.2[P].2012-07-25）。雖然上述方法制成的輪轂具有良好組織和力學性能，但均存在生產工藝復雜、工序多、效率低、成本高、所需設備較多、投資大等問題，不能很好地滿足工業化生產要求。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本發明旨在提供一種汽車輪轂一步鍛造成形裝置及方法，實現一步鍛造出成本低、力學性能優異的汽車輪轂，以更好地滿足工業化批量生產高性能、低成本汽車輪轂的要求。

為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下：

一種汽車輪轂一步鍛造成形裝置，包括整體上模和分體下模，其特征在于：所述整體上模的底部形狀與輪轂的底部內側形狀相適配，所述整體上模的側面形狀與輪輞形狀相適配；所述的分體下模由2～4塊側圍板和下模板組成，所述側圍板均與下模板的外緣活動連接；且在所述下模板的中間位置設有開孔，在所述開孔中設置有頂料桿；所述整體上模與鍛造壓力機相連接。

作為一種優選方案，在下模板的外緣與側圍板的連接部位設置有排氣間隙。

作為一種優選方案，所述整體上模和/或分體下模還連接有溫度調節系統。

所述鍛造壓力機包括但不限于熱模鍛壓力機、螺旋壓力機、摩擦壓力機、液壓機。

一種使用本發明所述裝置進行輪轂一步鍛造成形的方法，包括如下步驟：將預加熱的坯料放置在所述裝置的下模板上，使鍛造壓力機驅動整體上模對坯料進行鍛壓，迫使坯料變形流動并快速充滿由整體上模與分體下模組成的型腔，從而獲得輪轂鍛件。

所述坯料可以是鑄造坯料或擠壓坯料，也可以是通過預成形獲得的鍛造坯料；所述坯料的材料可以是鋁合金、鎂合金或鈦合金，也可以是其它合金材料。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：

1）本發明利用整體上模的下壓迫使坯料變形流動并快速充滿由整體上模與分體下模組成的型腔，實現了輪轂一步鍛造成形，具有工藝簡單、工序少、生產效率高、所需設備少、成本低、適合大批量生產等優點；

2）本發明通過一步鍛造成形，可使鍛件內部形成良好的應力應變狀態，使輪轂內部組織細密，力學性能好；

3）本發明獲得的鍛造輪轂強度高、韌性好、疲勞壽命長，力學性能顯著優于鑄造輪轂，在同樣的服役條件下，本發明可顯著減小輪轂的重量，降低能源消耗；