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铝合金轮毂旋压成型工艺研究有哪些?

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 铝合金轮毂有重量轻、成本低、强度高的优点,而且铝有较强的导热性能,可大大延长汽车、摩托车轮胎使用寿命,特别是高负载卡车轮胎的寿命。(根据欧洲车轮生产商“alcoa”公司测试数据,铝合金轮毂使轮胎最长可延长20%的使用寿命)。

  2课题的提出

  近年来,随着国际市场上车轮生产厂商生产工艺的不断改进,欧美车轮行业逐步用强旋铝合金轮毂取代传统的车轮生产工艺,国内车轮行业也在朝着先进的铝合金车轮生产工艺方面发展。下面是某厂商需要订做的典型车轮轮毂(图1)。轮毂材料为6061合金铝,(相当于国内牌号ld30)。

  3 轮毂旋压加工设备

  pt30501cnc双轮卧式强力旋压机,旋压加工工件的直径范围φ100~φ1000mm,旋轮纵向行程1900mm,最大旋压力30吨。这些机床参数说明该台旋压机满足轮毂强力旋压工艺要求。

  4 铝合金轮毂旋压工艺方案

  4.1 轮毂材料6061合金铝的旋压性能分析

  6061铝合金属于cu-mg-si-mn系铝基合金,其化学成份如下:

  cu-0.15%~0.4%,mg-0.45%~0.9%,si-0.4%~0.8%,mn-0.15%;该种材料在固溶时效状态下的机械性能指标为:

  σb≥320mpa,δ5≥12%,ψb≥25%,hb≥120。

  因此,6061合金铝在固溶时效状态下的可旋性指标值——单道次极限减薄率为:

  φmax=ψb/(0.17+ψb)×100%=0.25/(0.17+0.25)×100%=60%。

  这个指标值说明它的可旋性比高强度钢的可旋性要差一些,旋压工艺中,必要时应适当加热,工件加热温度310℃~350℃。另外,为提高铝合金的可旋性,可适当加入一些矿物元素——锑和锶(0.02%)。

  4.2轮毂旋压工艺方案的选择

  像这种对称式碟形轮毂,旋压工艺方式一般可采用取板材劈开式旋压或用铸(锻)件毛坯进行强力旋压成型两种工艺方式。劈开式旋压工艺是将圆盘状板坯用劈开轮通过分层工艺,使毛坯在中部被劈成两个等分,之后,再用成型轮渐进普旋成型即可;强旋工艺是将铸铝毛坯或锻造毛坯进行若干道次的强旋成型工艺,旋压达到轮毂型面尺寸要求,强旋工艺生产出来的轮毂重量比锻造轮毂重量可减轻大约25%,这是因为强旋工艺可旋制出变截面厚度,在满足车轮强度指标要求的前提下,可适当减薄轮毂厚度。

  由于我厂的pt30501cnc机床纵横向滚珠丝杠成75°夹角,当旋轮编程轨迹只沿工件径向移动时,机床实际运动过程中旋轮在轴向有分位移,使得旋压加工过程中劈开轮外缘端面受到一定的轴向压力,它的反作用力直接作用于机床滚珠丝杠传动部分,影响机床使用寿命及精度,因此,这种结构形式不利于轮毂劈开式旋压。根据以上分析,我们选择强力旋压工艺来成型这种对称式碟形铝轮毂。

  4.3 轮毂强旋工艺路线

  精密锻造毛坯第一道次强旋 第二道次强

  旋成型转数控车间机加成轮毂成品。

  5.工艺方案实施过程
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