[發明專利]一種盤式鋁合金汽車輪轂鍛造模具結構及鍛造方法

有效

• 申請號: 202011077813.2
• 申請日: 2020-10-10
• 公開（公告）號: CN112059091B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 趙國群;王曉偉;孫譜;李洪光
• 申請（專利權）人: 山東大學;山東駿程金屬科技有限公司
• 主分類號: B21J13/02
• 分類號: B21J13/02;B21K1/40
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張曉鵬

本發明涉及盤式鋁合金汽車輪轂鍛件的鍛造方法及預鍛模具及應用。采用所述的預鍛模具和方法能方便和準確地將現有設備生產出的固定尺寸的圓柱體坯料在其內部穩定定位，且能鍛出金屬分配合理的預鍛件。預鍛模具，包括預鍛上模和預鍛下模，預鍛上模和預鍛下模相對的空間形成模腔，預鍛上模與預鍛下模相對的部分設置預鍛上模模芯，預鍛上模模芯與周圍的預鍛上模部分之間形成環形凹槽。鍛造方法為，利用預鍛模具進行預鍛后，將預鍛件上下翻轉180°放置在終鍛模具的下模上，然后利用終鍛模具進行終鍛。能方便和準確地將固定尺寸的圓柱體坯料在預鍛模具的下模上實現穩定定和預鍛，且鍛出的預鍛件方便和準確地放置在終鍛模具下模上實現穩定定位，經終鍛過程鍛出金屬分配合理和形狀滿足要求的終鍛件。

技術領域

本發明屬于汽車輪轂鍛件技術領域，具體涉及一種盤式鋁合金汽車輪轂鍛件的鍛造模具 結構及其鍛造方法。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為 承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

輪轂作為汽車的重要組成部分，具有非常重要的作用。綠色節能環保成為當今時代的主 題，輕量化成為汽車領域的發展方向。汽車領域采用鋁合金鍛件代替鋼制鍛件，具有減輕質 量，提高能源利用效率和節能環保的優勢。鋁合金輪轂的工作環境較為復雜，不僅要求具有 良好的組織和力學性能，而且需要實現精密成形鍛造。但盤式鋁合金汽車輪轂主要由薄壁、 深腔和壁外筋部組成，其結構復雜，成形困難。

目前，很多汽車輪轂采用鑄造方式生產，在金屬凝固過程中，鑄造輪轂不可避免地會產 生某些鑄造缺陷，例如疏松、縮孔、夾雜等，會破壞金屬鑄件的連續性，影響鑄件力學性能。 因此，在減輕輪轂重量的同時，也必須關注構件的強度問題。鍛造鋁合金輪轂能夠形成金屬 流線，消除鑄態鋁合金的疏松和焊合內部孔洞，因此，鍛造鋁合金輪轂的力學性能一般高于 同種材料的鑄造輪轂。

鍛造是在外力作用下，金屬材料通過塑性變形，獲得具有一定形狀、尺寸和力學性能的 鍛件的加工方法。多數鋁合金輪轂的形狀復雜，一次成形難度較大，若采用一次成形，材料 在模具型腔中的流動規律較復雜，金屬往往難以充滿模具型腔，不能滿足鍛件幾何尺寸要求， 且容易產生折疊、穿流和裂紋等缺陷，同時鍛造載荷較大，并由此影響模具的壽命，嚴重時 還會造成模具過早失效甚至開裂。

現有技術中有使用等溫模鍛工藝，實現了復雜的薄壁深腔飛機輪轂鍛件成形。有的文獻 中記載熔化錠坯—預熱鍛造模具—沖壓—預壓和沖壓—鍛后回火的方法，有的文獻中記載利 用備料—鍛打—脫模的方法，其中鍛造模具包括凸模和凹模。這些方法采用一次成形的方法， 對于盤式鋁合金汽車輪轂的加工會導致成形的難度較大，影響鍛件的成形效果。現有公開的 鎂合金的鍛造方法也不適合于鋁合金的鍛造，可能導致鋁合金汽車輪轂難以成形。

發明內容

針對上述現有技術中存在的問題，本發明的目的是提供一種盤式鋁合金汽車輪轂的鍛造 模具結構及其鍛造方法。解決現有技術中的輪轂成形技術中存在定位難、容易發生折疊缺陷、 金屬分配不均和模具易磨損等問題，獲得形狀尺寸和組織力學性能滿足要求的鋁合金輪轂鍛 件。

為了解決以上技術問題，本發明的技術方案為：

第一方面，一種盤式鋁合金汽車輪轂鍛件的預鍛模具，包括預鍛上模和預鍛下模，預鍛 上模和預鍛下模相對的空間形成預鍛模腔，預鍛上模與預鍛下模相對的部分設置預鍛上模模 芯，預鍛上模模芯與周圍的預鍛上模部分之間形成環形凹槽，預鍛上模模芯的下表面位于預 鍛上模下表面的內側，預鍛下模與環形凹槽及上模模芯相對的位置設置定位凹槽。

預鍛上模模芯可鍛造出頂部具有中間凹坑狀的預鍛件，此凹坑狀預鍛件形狀在終鍛過程 中用作預鍛件在終鍛下模中的定位形狀。預鍛上模的模膛對坯料變形起到限定作用，迫使金 屬按照預鍛模具的形狀進行流動和分布，可鍛造出外部具有環形凹槽形狀的預鍛件，有利于 充滿終鍛模具下模的深筋部位。