專利名稱：鎂合金車輪制造工藝及鎂合金車輪的輪輞制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車車輪的制造工藝及其輪輞的制造工藝。
背景技術(shù)：
目前，用壓鑄方法生產(chǎn)的鋁鎂合金車輪占據(jù)了車輪市場的主導(dǎo)地位。因?yàn)樽冃捂V合金材料在常溫下不易沖壓，且極易脆裂，所以很少應(yīng)用于車輪生產(chǎn)。但經(jīng)過熱擠壓或熱拉伸等工藝生產(chǎn)出的變形鎂合金產(chǎn)品具有更高的強(qiáng)度，更好的延展性，具有鑄造鎂合金車輪無法取代的優(yōu)良性能。用擠壓和拉伸方法生產(chǎn)的車輪，其力學(xué)性能較壓鑄法生產(chǎn)的要高很多，而且表面光潔，無需再經(jīng)打磨，用材更省，重量更輕，經(jīng)過表面處理，將使其具有優(yōu)良的抗腐蝕性、耐磨性、耐化學(xué)性和耐熱性。如果能實(shí)現(xiàn)將變形鎂合金材料用于制造汽車車輪，這將是汽車車輪制造領(lǐng)域的重大技術(shù)革新，并且鎂合金車輪由于前述優(yōu)良的性能必將取得廣闊的市場前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供鎂合金車輪的輪輞制造工藝以及鎂合金車輪制造工藝。 為實(shí)現(xiàn)所述目的，本發(fā)明的鎂合金車輪制造工藝，其特點(diǎn)是，包括輪輞制造工藝、
輪輻制造工藝以及組合焊接工藝；所述輪輞制造工藝包括熱擠壓步驟、整圓步驟以及加工
氣孔步驟；在熱擠壓步驟中，將按照定長切割成的鎂合金棒料熱擠壓成預(yù)定橫截面的型材，
再將該型材在縱向成型裝置中熱彎成大半個(gè)橢圓形狀的輪輞半成品；在整圓步驟中，首先
利用滾圓裝置將呈橢圓形的輪輞半成品熱滾成全圓，再對全圓的該輪輞半成品進(jìn)行焊接的
準(zhǔn)備工藝，然后再利用加壓裝置對全圓的該輪輞半成品進(jìn)行進(jìn)一步加壓整圓，最后對該輪
輞半成品的對接處進(jìn)行焊接；在加工氣孔步驟中加工出用于設(shè)置氣門嘴的氣孔；所述輪輻
制造工藝包括板材落料步驟、熱拉伸成型步驟和熱沖壓步驟；在板材落料步驟中，熱沖壓出
圓形板材以及圓形板材上的中心孔；在熱拉伸成型步驟中，根據(jù)輪輻形狀對圓形板材進(jìn)行
預(yù)定次數(shù)的熱拉伸以制造出輪輻半成品；在熱沖壓步驟中，在輪輻半成品上熱沖壓出多個(gè)
連接用的結(jié)構(gòu)以及散熱用的結(jié)構(gòu)；在所述組合焊接工藝中，將根據(jù)所述輪輻制造工藝加工
出的輪輻壓裝到根據(jù)所述輪輞制造工藝加工出的輪輞，并對該輪輻和該輪輞的聯(lián)接段進(jìn)行
焊接，然后進(jìn)行消除焊接內(nèi)應(yīng)力的熱處理，以及對整個(gè)車輪表面進(jìn)行表面處理。 所述的鎂合金車輪制造工藝，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，在熱擠壓步驟中，熱擠壓的工藝
溫度在430°C _500"之間。 所述的鎂合金車輪制造工藝，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，在整圓步驟中，將呈橢圓形的輪輞半成品熱滾成全圓的工藝溫度在150°C _2001:之間，對全圓的該輪輞半成品進(jìn)行進(jìn)一步加熱整圓的工藝溫度在250°C _3501:之間。 所述的鎂合金車輪制造工藝，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，在板材落料步驟中，熱沖壓的工藝溫度在280°C -350"之間。 所述的鎂合金車輪制造工藝，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，在熱拉伸成型步驟中，熱拉伸的工藝溫度在280°C _3501:之間，在熱沖壓步驟中，熱沖壓的工藝溫度也在280°C _350°〇之間。 本發(fā)明的鎂合金車輪的輪輞制造工藝，其特點(diǎn)是，包括熱擠壓步驟、整圓步驟以及加工氣孔步驟；其中，在熱擠壓步驟中，將按照定長切割成的鎂合金棒料熱擠壓成預(yù)定橫截面的型材，再將該型材在縱向成型裝置中熱彎成大半個(gè)橢圓形狀的輪輞半成品；在整圓步驟中，首先利用滾圓裝置將呈橢圓形的輪輞半成品熱滾成全圓，再對全圓的該輪輞半成品進(jìn)行焊接的準(zhǔn)備工藝，然后再利用加壓裝置對全圓的該輪輞半成品進(jìn)行進(jìn)一步加壓整圓，最后對該輪輞半成品的對接處進(jìn)行焊接；在加工氣孔步驟中加工出用于設(shè)置氣門嘴的氣孔。 所述的輪輞制造工藝，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，在熱擠壓步驟中，熱擠壓的工藝溫度在430°C -50(TC之間。 所述的輪輞制造工藝，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，在整圓步驟中，將呈橢圓形的輪輞半成品熱滾成全圓的工藝溫度在150°C _2001:之間，對全圓的該輪輞半成品進(jìn)行進(jìn)一步加熱整圓的工藝溫度在250°C _350"之間。 本發(fā)明的有益效果是鎂合金材料密度小，重量輕，用在汽車上能間接減少燃油消耗量，鎂合金就比強(qiáng)度而言高于鋁合金和鋼，就比剛度而言接近鋁合金和鋼，鎂合金具有良好的阻尼系數(shù)，減振量大于鋁合金，但鎂合金在常溫下不易沖壓，且極易脆裂；本發(fā)明的鎂合金車輪制造工藝，采用鎂合金棒料為原料，并利用熱擠壓、熱整圓、熱沖壓、熱拉伸等熱加工成型工藝制造出鎂合金輪輻和鎂合金輪輞，實(shí)現(xiàn)了鎂合金車輪；本發(fā)明的輪輞制造工藝在對鎂合金棒料熱擠壓即截面成型處理之后立即將擠壓后的型材進(jìn)行縱向成型處理，也即擠壓和彎圓同步連續(xù)進(jìn)行，這樣使得型材的兩端也被彎成既定圓形，克服了以往的型材只能在中間部分被滾成圓形的缺陷；此外，本發(fā)明提供的新工藝相對于同類壓鑄工藝，可用一般通用設(shè)備、通用模具(附設(shè)加熱裝置)、操作安全便捷、易于流水作業(yè)、成品率高、用電省、用料少等優(yōu)點(diǎn)，并適合于小批量多品種生產(chǎn)，是一種在保證強(qiáng)度、剛度的條件下最大限度地減輕車輪重量的新工藝。


圖l顯示了根據(jù)本發(fā)明的車輪制造工藝制造出的車輪，其中a是該車輪的主視圖，b是該車輪的俯視圖，c是該車輪的軸測視圖。 圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的輪輞制造工藝的過程，其中a顯示了切割后的鎂合金棒料，b顯示了熱擠壓后的半成品，c顯示了滾圓后的產(chǎn)品，d顯示了切齊焊口、磨焊角后的輪輞，e顯示了熱整圓后的輪輞，f顯示了焊接后的輪輞。 圖3至圖10顯示了本發(fā)明的車輪制造工藝中輪輻的制造過程，其中
圖3的a是沖孔板材的主視圖，b是沖孔板材的俯視圖； 圖4的a是板材第一次熱拉成型后的主視圖，b是板材第一次熱拉成型后的半剖視圖； 圖5的a是板材第二次熱拉成型后的主視圖，b是板材第二次熱拉成型后的半剖視圖； 圖6的a是熱沖螺釘孔后輪輻的主視圖，b是熱沖螺釘孔后輪輻的半剖視 圖7的a是熱沖螺釘窩后輪輻的主視圖，b是熱沖螺釘窩后輪輻的半剖視 圖8的a是熱沖周邊四扁缺和散熱孔后輪輻的主視圖，b是熱沖周邊四扁缺和散熱孔后輪輻的半剖視圖； 圖9的a是熱精沖螺釘孔、中心孔后輪輻的主視圖，b是熱精沖螺釘孔、中心孔后輪輻的半剖視圖； 圖10的a是锪、鉸小孔、錐孔后輪輻的主視圖，b是锪、鉸小孔、錐孔后輪輻的半剖視圖。 圖11的a是根據(jù)本發(fā)明的車輪制造工藝壓裝、焊接后的車輪的主視圖，b是根據(jù)本發(fā)明的車輪制造工藝壓裝、焊接后的車輪的半剖視圖。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合較佳的實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述，應(yīng)當(dāng)注意的是，在后述的描述中，盡管所使用的術(shù)語是從公知公用的術(shù)語中選擇的，但是有些術(shù)語則是申請人按其判斷來選擇的，其詳細(xì)含義應(yīng)根據(jù)本發(fā)明欲揭示的精神來理解。例如，后述輪輞、輪輻、車輪包括正在加工過程中的半成品或者已加工完的成品，后述熱拉伸、熱滾、熱擠壓、熱沖壓、熱彎等熱加工工藝主要是指根據(jù)鎂合金的金相圖以及車輪被設(shè)計(jì)的力學(xué)性能而選擇的溫度范圍內(nèi)的加工工藝。 如圖1所示，本發(fā)明所要制造的鎂合金車輪包括輪輞1和輪輻2，輪輞1和輪輻2
焊接在一起。下面先說明本發(fā)明的輪輞的制造工藝。
第一實(shí)施例 本發(fā)明的輪輞制造工藝主要包括熱擠壓步驟，整圓步驟以及加工氣孔步驟。
在熱擠壓步驟中，首先將鎂合金棒料按定長切斷，參照圖2的a。然后在一套熱擠壓模具(截面成型裝置)中將鎂合金棒料擠壓成輪輞半成品，具體而言，先將鎂合金棒料熱擠壓成預(yù)定斷面的型材，然后在縱向成型裝置例如圓弧軌道上形成如圖2的b所示的大半個(gè)橢圓輪輞，此處的橢圓輪輞主要是指形狀接近橢圓或橢圓形輪輞，例如，圖2的b所示的輪輞半成品的兩端在一小圓軌道上滾成，而中間在一大圓軌道上滾成，或者該輪輞半成品直接在一橢圓軌道上彎成。前述大半個(gè)橢圓例如是2/3個(gè)橢圓。在該熱擠壓步驟中的溫度主要是根據(jù)鎂合金的金相圖來選擇，例如在43(TC -450°C。在熱擠壓步驟中就對熱擠壓所得型材作縱向成型加工，這樣可以將型材的兩端彎成圓弧形，否則型材的兩端不能滾圓。
在整圓步驟中，將由熱擠壓步驟得到的橢圓形輪輞半成品放置在滾圓機(jī)上，滾圓機(jī)的溫度按照鎂合金金相圖選擇，例如在150°C -200°〇，利用滾圓機(jī)將橢圓形輪輞半成品熱滾成全圓，如圖2的c所示。之后，按照預(yù)定的周長，在全圓輪輞的對接部位4切齊焊口，并磨出焊角，也即進(jìn)行焊接的準(zhǔn)備工藝，如圖2的d所示。由于切齊焊口后，輪輞的圓度需要進(jìn)一步調(diào)整，于是將輪輞放入壓機(jī)的夾具體上，將夾具體、輪輞同步加熱至按照鎂合金金相圖選擇的一溫度加壓整圓，例如在250°C _3501:之間的一溫度加壓整圓，壓機(jī)例如是63噸壓機(jī)，進(jìn)一步整圓后的輪輞如圖2的e所示。然后，開始在對接部位4處進(jìn)行焊接，例如采用交流氬弧焊接機(jī)配置專用夾具固定輪輞來等速焊接，焊接之后的輪輞如圖2的f所示，當(dāng)然此處的焊接工藝包括打磨焊口至光整平滑。 最后，加工氣孔步驟是在圓形的輪輞上加工用于放置氣門嘴的氣孔，加工氣孔步驟可以在常溫下進(jìn)行。
第二實(shí)施例 本發(fā)明的鎂合金車輪制造工藝主要包括輪輞制造工藝、輪輻制造工藝以及組合焊接工藝。 輪輞制造工藝可參照前述第一實(shí)施例來實(shí)施。 輪幅制造工藝主要包括板材落料步驟、熱拉伸成型步驟和熱沖壓步驟。板材落料步驟如圖3所示，加熱板材至280°C _3501:，再沖出圓形板材以及板材上的中心孔。熱拉伸成型步驟在本實(shí)施例中包括兩次熱拉伸步驟，分別如圖4和圖5所示，當(dāng)然，對不同輪輻形狀可以選擇不同的熱拉伸步驟，熱拉伸步驟例如是在200噸雙動(dòng)壓機(jī)上進(jìn)行加熱拉伸，拉伸溫度在28(TC _3501:之間。熱沖壓步驟主要是在輪輻上熱沖出扁缺、散熱孔、螺釘孔、螺釘窩等。如圖6所示，熱沖出4個(gè)螺釘孔5，如圖7所示，在進(jìn)一步熱拉伸成型相應(yīng)的4個(gè)螺釘窩6。再如圖8所示，熱沖周邊四篇缺7和多個(gè)散熱孔8。然后，再熱精沖螺釘孔5、精沖中心孔，如圖9所示。最后，按照需要，锪、鉸螺釘孔5，如圖10所示?？准庸げ襟E中，需要加熱的溫度也在280°C _350"之間。 參見附圖ll，在組合焊接工藝中，先把加工好的輪輻壓裝到輪輞特定位置，再用流
入交流氬弧焊機(jī)等速焊接各聯(lián)接段，然后對焊接后的車輪進(jìn)行熱處理，以消除焊接內(nèi)應(yīng)力
處理，最后對車輪進(jìn)行表面處理，即對整個(gè)車輪表面進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化處理以使其表面耐
腐蝕。前述熱處理和表面處理工藝可以采用現(xiàn)有的技術(shù)來實(shí)施，在此不詳細(xì)描述。 雖然本發(fā)明已參照當(dāng)前的具體實(shí)施例來描述，但是本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員
應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以上的實(shí)施例僅是用來說明本發(fā)明，應(yīng)理解其中可作各種變化和修改而在廣
義上沒有脫離本發(fā)明，所以并非作為對本發(fā)明的限定，例如，前述溫度范圍主要是根據(jù)鎂合
金的金相圖以及設(shè)計(jì)者所需要的力學(xué)性能來進(jìn)行選擇，而不一定要局限于前述實(shí)施例中說
明的溫度或溫度范圍，前述實(shí)施例的鎂合金例如是AZ31鎂合金，因此，只要在本發(fā)明的實(shí)
質(zhì)精神范圍內(nèi)，對以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本發(fā)明權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種鎂合金車輪制造工藝，其特征在于，包括輪輞制造工藝、輪輻制造工藝以及組合焊接工藝；所述輪輞制造工藝包括熱擠壓步驟、整圓步驟以及加工氣孔步驟；在熱擠壓步驟中，將按照定長切割成的鎂合金棒料熱擠壓成預(yù)定橫截面的型材，再將該型材在縱向成型裝置中熱彎成大半個(gè)橢圓形狀的輪輞半成品；在整圓步驟中，首先利用滾圓裝置將呈橢圓形的輪輞半成品熱滾成全圓，再對全圓的該輪輞半成品進(jìn)行焊接的準(zhǔn)備工藝，然后再利用加壓裝置對全圓的該輪輞半成品進(jìn)行進(jìn)一步加壓整圓，最后對該輪輞半成品的對接處進(jìn)行焊接；在加工氣孔步驟中加工出用于設(shè)置氣門嘴的氣孔；所述輪輻制造工藝包括板材落料步驟、熱拉伸成型步驟和熱沖壓步驟；在板材落料步驟中，熱沖壓出圓形板材以及圓形板材上的中心孔；在熱拉伸成型步驟中，根據(jù)輪輻形狀對圓形板材進(jìn)行預(yù)定次數(shù)的熱拉伸以制造出輪輻半成品；在熱沖壓步驟中，在輪輻半成品上熱沖壓出多個(gè)連接用的結(jié)構(gòu)以及散熱用的結(jié)構(gòu)；在所述組合焊接工藝中，將根據(jù)所述輪輻制造工藝加工出的輪輻壓裝到根據(jù)所述輪輞制造工藝加工出的輪輞，并對該輪輻和該輪輞的聯(lián)接段進(jìn)行焊接，然后進(jìn)行消除焊接內(nèi)應(yīng)力的熱處理，以及對整個(gè)車輪表面進(jìn)行表面處理。
2. 如權(quán)利要求1所述的鎂合金車輪制造工藝，其特征在于，在熱擠壓步驟中，熱擠壓的 工藝溫度在430°C _500"之間。
3. 如權(quán)利要求1所述的鎂合金車輪制造工藝，其特征在于，在整圓步驟中，將呈橢圓形 的輪輞半成品熱滾成全圓的工藝溫度在150°C _2001:之間，對全圓的該輪輞半成品進(jìn)行進(jìn) 一步加熱整圓的工藝溫度在250°C _3501:之間。
4. 如權(quán)利要求1所述的鎂合金車輪制造工藝，其特征在于，在板材落料步驟中，熱沖壓 的工藝溫度在280°C -350"之間。
5. 如權(quán)利要求1所述的鎂合金車輪制造工藝，其特征在于，在熱拉伸成型步驟中，熱拉 伸的工藝溫度在280°C -350°〇之間，在熱沖壓步驟中，熱沖壓的工藝溫度也在280°C _350°C 之間。
6. 如權(quán)利要求1所述的鎂合金車輪制造工藝，其特征在于，輪輞和輪輻的材料是AZ31鎂合金。
7. —種鎂合金車輪的輪輞制造工藝，其特征在于，包括熱擠壓步驟、整圓步驟以及加工 氣孔步驟；其中，在熱擠壓步驟中，將按照定長切割成的鎂合金棒料熱擠壓成預(yù)定橫截面的型材，再將 該型材在縱向成型裝置中熱彎成大半個(gè)橢圓形狀的輪輞半成品；在整圓步驟中，首先利用滾圓裝置將呈橢圓形的輪輞半成品熱滾成全圓，再對全圓的 該輪輞半成品進(jìn)行焊接的準(zhǔn)備工藝，然后再利用加壓裝置對全圓的該輪輞半成品進(jìn)行進(jìn)一 步加壓整圓，最后對該輪輞半成品的對接處進(jìn)行焊接；在加工氣孔步驟中加工出用于設(shè)置氣門嘴的氣孔。
8. 如權(quán)利要求6所述的輪輞制造工藝，其特征在于，在熱擠壓步驟中，熱擠壓的工藝溫 度在430°C -500°〇之間。
9. 如權(quán)利要求6所述的輪輞制造工藝，其特征在于，在整圓步驟中，將呈橢圓形的輪輞 半成品熱滾成全圓的工藝溫度在150°C _2001:之間，對全圓的該輪輞半成品進(jìn)行進(jìn)一步加 熱整圓的工藝溫度在250°C _350"之間。
10. 如權(quán)利要求6所述的輪輞制造工藝，其特征在于，所述輪輞的材料是AZ31鎂合金。
全文摘要
一種鎂合金車輪制造工藝和鎂合金車輪的輪輞制造工藝，其中，在熱擠壓步驟中，將型材在縱向成型裝置中熱彎成大半個(gè)橢圓形狀的輪輞半成品；在整圓步驟中，利用滾圓裝置將呈橢圓形的輪輞半成品熱滾成全圓，進(jìn)行焊接的準(zhǔn)備工藝后再利用加壓裝置對全圓的該輪輞半成品進(jìn)行進(jìn)一步加壓整圓，最后進(jìn)行焊接；在加工氣孔步驟中加工出用于設(shè)置氣門嘴的氣孔。該鎂合金車輪制造工藝的進(jìn)一步特點(diǎn)是在板材落料步驟中，熱沖壓出圓形板材以及圓形板材上的中心孔；在熱拉伸成型步驟中，對圓形板材進(jìn)行預(yù)定次數(shù)的熱拉伸；在熱沖壓步驟中，在輪輻半成品上熱沖壓出連接用結(jié)構(gòu)以及散熱用結(jié)構(gòu)；在組合焊接工藝中，將輪輞和輪輻組裝成車輪。
文檔編號B21D53/26GK101722401SQ20081020152
公開日2010年6月9日 申請日期2008年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月22日
發(fā)明者張德利 申請人:上海保隆汽車科技股份有限公司