镁合金轮毂复合成形方法

摘要

本发明公开了一种镁合金轮毂复合成形方法，依次包括以下步骤：形成半固态原料；形成轮毂毛坯；形成半成品；形成成品。该镁合金轮毂复合成形方法所用设备以及设备的参数控制，均较为常见，易于掌握，从而较为简单，且不会过多增加镁合金轮毂的制备成本。同时，该方法主要采用挤压、锻造和旋压相结合的方式，能够提高所制成轮毂的重要部位的力学性能。而且，本发明的镁合金轮毂复合成形方法对镁合金的组成并无特殊要求，从而具有较好的推广价值。

权利要求

1.镁合金轮毂复合成形方法，依次包括以下步骤：A)形成半固态原料：将镁合金原料放入熔化炉的坩埚中熔化，之后将熔化后的镁合金原料输送入电磁搅拌炉中，搅拌至半固态原料；

B)形成轮毂毛坯：将半固态原料放入挤锻模具中经挤压和锻造形成轮毂粗毛坯后，对该轮毂粗毛坯表面经过车削加工形成轮毂毛坯；

C)形成半成品：将轮毂毛坯放入旋压机，经双频预热后进行旋压成型为半成品；

D)形成成品：将半成品依次经过热处理、车床精密切削、表面处理后，形成成品；

其中：

所述步骤A)中熔化炉的坩埚温度为：650～700℃；

所述步骤C)中旋压时双频预热温度至：350～380℃。

2.根据权利要求1所述的镁合金轮毂复合成形方法，其特征在于：所述步骤A)中熔化炉的坩埚温度为：680℃。

3.根据权利要求1所述的镁合金轮毂复合成形方法，其特征在于：所述步骤A)中所用的熔化炉为定量熔化炉。

4.根据权利要求1所述的镁合金轮毂复合成形方法，其特征在于：所述步骤C)中旋压时双频预热温度至：360℃。

5.根据权利要求1所述的镁合金轮毂复合成形方法，其特征在于：所述步骤D)中的表面处理包括：微弧氧化处理。

6.根据权利要求1所述的镁合金轮毂复合成形方法，其特征在于：所述步骤D)中的表面处理包括：着色涂装处理。

7.根据权利要求1所述的镁合金轮毂复合成形方法，其特征在于：所述步骤D)中的表面处理包括：电镀铬处理。

说明书

镁合金轮毂复合成形方法

技术领域

[0001] 本发明涉及轮毂制备技术领域，尤其是涉及一种镁合金轮毂复合成形方法。

背景技术

[0002] 随着工业技术的发展，对汽车、摩托车、飞机的性能要求越来越高，降低结构重量成为提高性能的重要措施。镁及其镁合金具有比重轻，比强度高，重复利用性强等优点被誉为二十一世纪最有发展潜力的基础材料之一。

[0003] 我国镁资源储备位居世界第一，同时也是界上最大的镁生产国和出口国。日前我国已占全球镁生产能力的3／4、产量的1／2。但镁合金应用开发严重滞后，80％以上作为初级原料低价出口，造成我国镁资源的极大浪费。因此，加快镁合金应用与产品制备核心技术的开发，将成为我国制造并抢占相关领域技术制高点，形成具有国际竞争力的新产业群体的重点工作。

[0004] 然而，我国在镁合金研制和应用方面起步较晚。目前全国已经有近100家企业和科研院所进行镁合金应用方面的开发研究，但产业化生产的却很少，只有与桑塔纳配套的乾通公司批量生产镁合金变速箱体，其它还有一些厂在电子类产品上也进行批量生产，而在车用轮毂生产方面，由于技术难度相对较高，还没有一家企业可以实现批量生产。

[0005] 与其它结构材料相比，采用镁合金制备的汽车轮毂具有以下几个特点：

[0006] 1）、镁合金的密度是钢的23％，铝的67％，塑料的170％，是金属结构材料中最轻的金属，镁合金的屈服强度与铝合金大体相当，只稍低于碳钢，是塑料的4~5倍，其弹性模量更远远高于塑料，因此在相同的强度和刚度情况下，用镁合金轮毂可以大大减轻零件重量。

[0007] 2）、镁合金与铝合金、钢、铁相比具有较低的弹性模量，在同样受力条件下，可消耗更大的变形功，具有降噪、减振功能，可承受较大的冲击震动负荷。

[0008] 3）、镁合金具有良好的加工性能和尺寸稳定性。

[0009] 因此 ，加快镁合金轮毂的开发制造极具价值。

发明内容

[0010] 本发明的目的是提供一种镁合金轮毂复合成形方法，它具有方法较为简单、制备成本较低，且性能较优的特点。

[0011] 本发明所采用的技术方案是：镁合金轮毂复合成形方法，依次包括以下步骤：

[0012] A）形成半固态原料：将镁合金原料放入熔化炉的坩埚中熔化，之后将溶化后的镁合金原料输送入电磁搅拌炉中，搅拌至半固态原料；

[0013] B）形成轮毂毛坯：将半固态原料放入挤锻模具中经挤压和锻造形成轮毂粗毛坯后，对该轮毂粗毛坯表面经过车削加工形成轮毂毛坯；

[0014] C）形成半成品：将轮毂毛坯放入旋压机，经双频预热后进行旋压成型为半成品；

[0015] D）形成成品：将半成品依次经过热处理、车床精密切削、表面处理后，形成成品。

[0016] 所述步骤A）中熔化炉的坩埚温度为：650~700ºC。

[0017] 所述步骤A）中熔化炉的坩埚温度为：680ºC。

[0018] 所述步骤A）中所用的熔化炉为定量熔化炉。

[0019] 所述步骤C）中旋压时双频预热温度至：350~380ºC。

[0020] 所述步骤C）中旋压时双频预热温度至：360ºC。

[0021] 所述步骤D）中的表面处理包括：微弧氧化处理。

[0022] 所述步骤D）中的表面处理包括：着色涂装处理。

[0023] 所述步骤D）中的表面处理包括：电镀铬处理。

[0024] 本发明和现有技术相比所具有的优点是：方法简单、制备成本较低，且性能较优。本发明的镁合金轮毂复合成形方法所用设备以及设备的参数控制，均较为常见，易于掌握，从而较为简单，且不会过多增加镁合金轮毂的制备成本。同时，该方法主要采用挤压、锻造和旋压相结合的方式，能够提高所制成轮毂的重要部位的力学性能，比如：轮芯、轮辐和外轮缘等部位的力学性能，从而使轮毂能够满足使用需要。而且，本发明的镁合金轮毂复合成形方法对镁合金原料的组成并无特殊要求，从而具有较好的推广价值。

具体实施方式

[0025] 实施例1：

[0026] 镁合金轮毂复合成形方法，依次包括以下步骤：

[0027] A）形成半固态原料：将镁合金原料放入熔化炉的坩埚中熔化，之后将溶化后的镁合金原料输送入电磁搅拌炉中，直至搅拌至半固态原料。其中，所采用的镁合金原料为：AZ91D，其合金成分见表1-1：

[0028] 表1-1：

[0029]Mg Al Zn Mn Si Cu Ni Fe
余量 8.5-9.5 0.45-0.90 0.17-0.4 <=0.05 <=0.025 <=0.001 <=0.004

[0030] 其铸态合金平均力学性能为：抗拉强度σb ≥ 280MPa，屈服强度σ0.2 ≥170MPa，延伸率δ ≥ 8%。而且，该熔化炉采用定量熔化炉，其坩埚的加热温度为：650ºC。

[0031] B）形成轮毂毛坯：将半固态原料放入挤锻模具中经挤压和锻造形成轮毂粗毛坯后，对该轮毂粗毛坯表面经过车削加工形成轮毂毛坯。此时的轮毂毛坯的外径略大于成品镁合金轮毂的外径。

[0032] C）形成半成品：将轮毂毛坯放入旋压机，经双频预热后进行旋压成型为半成品。其中，旋压时双频预热温度为350ºC。

[0033] D）形成成品：将半成品依次经过热处理、车床精密切削、表面处理后，形成成品。其中，表面处理包括：微弧氧化处理。

[0034] 经上述步骤形成的镁合金轮毂。经常规实验，所制镁合金轮毂的性能参数见表1-2：

[0035] 表1-2：

[0036]

[0037] 由表1-2可以看出，实施例1所制备的镁合金轮毂完全满足使用需求。

[0038] 实施例2：

[0039] 镁合金轮毂复合成形方法，依次包括以下步骤：

[0040] A）形成半固态原料：将镁合金原料放入熔化炉的坩埚中熔化，之后将溶化后的镁合金原料输送入电磁搅拌炉中，直至搅拌至半固态原料。其中，所采用的镁合金原料为：AZ31B，其合金成分和重量含量见表2-1：

[0041] 表2-1：

[0042]Mg Al Si Ca Zn Mn Be Fe
余量 3.1 0.03 0.05 0.82 0.335 0.1 0.005

[0043] 其铸态合金平均力学性能为：抗拉强度σb ≥ 290MPa，屈服强度σ0.2 ≥170MPa，延伸率δ ≥ 8%。而且，该熔化炉采用定量熔化炉，其坩埚的加热温度为：680ºC。

[0044] B）形成轮毂毛坯：将半固态原料放入挤锻模具中经挤压和锻造形成轮毂粗毛坯后，对该轮毂粗毛坯表面经过车削加工形成轮毂毛坯。此时的轮毂毛坯的外径略大于成品镁合金轮毂的外径。

[0045] C）形成半成品：将轮毂毛坯放入旋压机，经双频预热后进行旋压成型为半成品。其中，旋压时双频预热温度为360ºC。

[0046] D）形成成品：将半成品依次经过热处理、车床精密切削、表面处理后，形成成品。其中，表面处理包括：着色涂装处理。

[0047] 经上述步骤形成的镁合金轮毂。经常规实验，所制镁合金轮毂的性能参数见表2-2：

[0048] 表2-2：

[0049]

[0050] 由表2-2可以看出，实施例2所制备的镁合金轮毂完全满足使用需求。

[0051] 实施例3：

[0052] 镁合金轮毂复合成形方法，依次包括以下步骤：

[0053] A）形成半固态原料：将镁合金原料放入熔化炉的坩埚中熔化，之后将溶化后的镁合金原料输送入电磁搅拌炉中，直至搅拌至半固态原料。其中，所采用的镁合金原料为：AM50A，其合金成分和重量含量见表3-1：

[0054] 表3-1：

[0055]

[0056] 其铸态合金平均力学性能为：抗拉强度σb ≥ 310MPa，屈服强度σ0.2 ≥180MPa，延伸率δ ≥ 8%。而且，该熔化炉采用定量熔化炉，其坩埚的加热温度为：700ºC。

[0057] B）形成轮毂毛坯：将半固态原料放入挤锻模具中经挤压和锻造形成轮毂粗毛坯后，对该轮毂粗毛坯表面经过车削加工形成轮毂毛坯。此时的轮毂毛坯的外径略大于成品镁合金轮毂的外径。

[0058] C）形成半成品：将轮毂毛坯放入旋压机，经双频预热后进行旋压成型为半成品。其中，旋压时双频预热温度为380ºC。

[0059] D）形成成品：将半成品依次经过热处理、车床精密切削、表面处理后，形成成品。其中，表面处理包括：电镀铬处理。

[0060] 经上述步骤形成的镁合金轮毂。经常规实验，所制镁合金轮毂的性能参数见表3-2：

[0061] 表3-2：

[0062]

[0063] 由表3-2可以看出，实施例3所制备的镁合金轮毂完全满足使用需求。

[0064] 实施例4：

[0065] 与实施例1的区别在于：所采用的镁合金原料相同于实施例3所用的镁合金。

[0066] 经常规实验，所制镁合金轮毂的性能参数见表4：

[0067] 表4：

[0068]

[0069] 由表4可以看出，实施例4所制备的镁合金轮毂完全满足使用需求。

[0070] 实施例5：

[0071] 与实施例2的区别在于：所采用的镁合金原料相同于实施例3所用的镁合金。

[0072] 经常规实验，所制镁合金轮毂的性能参数见表5：

[0073] 表5：

[0074]

[0075] 由表5可以看出，实施例5所制备的镁合金轮毂完全满足使用需求。

[0076] 实施例6：

[0077] 与实施例1的区别在于：所采用的镁合金原料为我国占有极大优势的稀土习镁合金，其成分含量为：Zn：0.8~1；Al：＜8；Mn：＞0.2；SiLaPt≥1,；余量为Mg。其铸态合金平均力学性能为：抗拉强度σb ≥ 340MPa，屈服强度σ0.2 ≥ 260MPa，延伸率δ ≥ 8%。而且，该熔化炉中坩埚的加热温度为：700ºC。

[0078] 经常规实验，所制镁合金轮毂的性能参数见表6：

[0079] 表6：

[0080]

[0081] 由表6可以看出，实施例6所制备的镁合金轮毂完全满足使用需求，且具有较好的性能。

[0082] 实施例7

[0083] 与实施例2的区别在于：所采用的镁合金原料为MgZnAlSiLaPl镁合金，其成分含量为：Zn：0.8~1；Al：8；Mn：＞0.2；SiLaPt≥1,；余量为Mg。其铸态合金平均力学性能为：抗拉强度σb ≥ 340MPa，屈服强度σ0.2 ≥ 260MPa，延伸率δ ≥ 8%。

[0084] 经常规实验，所制镁合金轮毂的性能参数见表7：

[0085] 表7：

[0086]

[0087] 由表7可以看出，实施例7所制备的镁合金轮毂完全满足使用需求，且具有较好的性能。

[0088] 实施例8

[0089] 与实施例3的区别在于：所采用的镁合金原料为稀土系镁合金，其成分含量为：Zn：0.8~1；Al：＜8；Mn：＞0.2；SiLaPt≥1,；余量为Mg。其铸态合金平均力学性能为：抗拉强度σb ≥ 340MPa，屈服强度σ0.2 ≥ 260MPa，延伸率δ ≥ 8%。而且，该熔化炉中坩埚的加热温度为：690ºC。

[0090] 经常规实验，所制镁合金轮毂的性能参数见表8：

[0091] 表8：

[0092]

[0093] 由表8可以看出，实施例8所制备的镁合金轮毂完全满足使用需求，且具有较好的性能。

[0094] 综上所述，本发明的镁合金轮毂复合成形方法所用设备以及设备的参数控制，均较为常见，易于掌握，从而较为简单，且不会过多增加镁合金轮毂的制备成本。同时，该方法