[發(fā)明專利]一種鋁車輪連鑄連鍛成形工藝

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810204231.2
• 申請(qǐng)日: 2018-03-13
• 公開（公告）號(hào): CN108580843A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜德喜;朱志華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中信戴卡股份有限公司
• 主分類號(hào): B22D18/02
• 分類號(hào): B22D18/02;B22D18/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種鋁車輪連鑄連鍛成形工藝方法，結(jié)合了鋁合金液低壓充型平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn)，利用鎖模環(huán)和加壓模塊擠壓變形鍛造的強(qiáng)化作用提高鋁車輪材料力學(xué)性能質(zhì)量接近鍛造水平，其中，借助鎖模環(huán)和鎖模錐封閉模具型腔，將擠壓鍛造壓力作用在封閉型腔內(nèi)的鋁合金表面，降低了設(shè)備合模噸位要求，設(shè)備成本遠(yuǎn)低于鍛造設(shè)備，與鑄造設(shè)備成本持平。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋁車輪成形工藝。

背景技術(shù)

車輪是汽車行駛系統(tǒng)的重要安全零件，通常對(duì)其材料力學(xué)性能表現(xiàn)要求嚴(yán)格。另外，汽車行業(yè)的減重要求下車輪的材料更多地采用鋁合金替代鋼材。從鋁車輪的主流制作工藝上，又分為鑄造鋁合金的低壓鑄造工藝和變形鋁合金的鍛造工藝。

低壓鑄造，通過干燥壓縮空氣將保溫爐內(nèi)的鋁合金液壓入模具型腔內(nèi)，再保持一定壓力條件下通過創(chuàng)造順序凝固條件來將鋁合金液轉(zhuǎn)化為鑄件，其特點(diǎn)是保壓壓力通常不超過一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，而鑄造鋁車輪輪輻的屈服強(qiáng)度通常在200MPa左右，延伸率7%。

鍛造，將變形鋁合金棒料通過鍛壓、旋壓等工藝的固態(tài)成形技術(shù)，其特點(diǎn)是壓力機(jī)噸位較高，設(shè)備投入成本較大，但其鍛造鋁車輪的材料力學(xué)性能表現(xiàn)更優(yōu)，鍛造鋁車輪輪輻的屈服強(qiáng)度通常在300MPa左右，延伸率10%。

發(fā)明內(nèi)容

基于上述背景，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服低壓鑄造成形保壓壓力低，提升鑄件材料力學(xué)性能接近鍛造水平，且保持低壓鑄造工藝的成本水平的方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種鋁車輪連鑄連鍛成形工藝，鋁合金融液進(jìn)入模具，直至充滿型腔，在低壓下保壓一段時(shí)間；再落下邊模鎖模環(huán)、中心鎖模錐，將鋁合金液完全密封在模具型腔內(nèi)，撤銷保溫爐內(nèi)的低壓氣壓壓力，在頂、底模具相應(yīng)輪輻兩側(cè)位置開啟強(qiáng)制水冷，待頂、底模具溫度介于鋁合金液固共存狀態(tài)下，落下頂部加壓模塊實(shí)施擠壓變形強(qiáng)化，直至鋁合金液完全結(jié)晶凝固，開模取件。

為了快速切換鑄造和鍛造工藝轉(zhuǎn)化，提高產(chǎn)品材料組織性能，在鋁合金液完全充滿型腔時(shí)，通過安放在頂模的熱電偶可以同時(shí)探測到溫度有較大幅度的快速躍升，將此信號(hào)傳遞給設(shè)備工控機(jī)，并發(fā)布指令，邊模鎖模環(huán)落下擠壓四個(gè)邊模。

鎖模環(huán)與四個(gè)邊模以斜錐面配合，錐角界于10°至15°之間。

中心鎖模錐與中心澆口以斜錐面配合，錐角界于0°至5°之間。

鋁合金處于液固共存狀態(tài)的頂、底模溫度，界于570℃至610℃之間。

底模加壓模塊的落下速度可分為先低速加壓，再高速加壓。低速加壓階段的行進(jìn)速度設(shè)置為0mm/s至0.2mm/s。高速加壓階段的行進(jìn)速度設(shè)置為0.5mm/s至0.8mm/s。

按照本發(fā)明的連鑄連鍛成形工藝方法下制作的鋁合金車輪，輪輞受惠于擠壓形變強(qiáng)化，輪輻得益于加壓模塊鍛造擠壓下強(qiáng)化，所得鑄件的強(qiáng)度和韌性整體上接近純鍛造工藝水平。本發(fā)明中使用了鎖模環(huán)和鎖模錐，將鋁合金完全封堵在密閉型腔內(nèi)，于此施加的加壓模塊鍛造擠壓力將完全作用于模具型腔內(nèi)部，不涉及設(shè)備合模力等噸位限制，也就是在取得接近鍛造工藝下材料力學(xué)性能的鋁車輪鑄件時(shí)，設(shè)備成本的投入與鑄造工藝持平，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鍛造設(shè)備成本。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明鋁車輪連鑄連鍛成形工藝裝置示意圖。

圖2是鋁合金液充滿型腔鑄造階段示意圖。

圖3是落下鎖模環(huán)和鎖模錐、開啟模具水冷冷卻階段示意圖。

圖4是落下加壓模塊至鋁合金結(jié)晶凝固過程完成階段示意圖。

具體實(shí)施方式