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鋁合金輪轂旋壓成型工藝研究

來源:中鋁網  作者:*  日期:2010-11-24
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  1 前言

  鋁合金輪轂有重量輕、成本低、強度高的優點,而且鋁有較強的導熱性能,可大大延長汽車、摩托車輪胎使用壽命,特別是高負載卡車輪胎的壽命。(根據歐洲車輪生產商“ALCOA”公司測試數據,鋁合金輪轂使輪胎最長可延長20%的使用壽命)。

  2課題的提出

  1 前言

  鋁合金輪轂有重量輕、成本低、強度高的優點,而且有較強的導熱性能,可大大延長汽車、摩托車輪胎使用壽命,特別是高負載卡車輪胎的壽命。(根據歐洲車輪生產商“ALCOA”公司測試數據,鋁合金輪轂使輪胎最長可延長20%的使用壽命)。

  2課題的提出

  近年來,隨著國際市場上車輪生產廠商生產工藝的不斷改進,歐美車輪行業逐步用強旋鋁合金輪轂取代傳統的車輪生產工藝,國內車輪行業也在朝著先進的鋁合金車輪生產工藝方面發展。下面是某廠商需要訂做的典型車輪輪轂(圖1)。輪轂材料為6061合金鋁,(相當于國內牌號LD30)。

  3 輪轂旋壓加工設備

  PT30501CNC雙輪臥式強力旋壓機,旋壓加工工件的直徑范圍φ100~φ1000mm,旋輪縱向行程1900mm,最大旋壓力30噸。這些機床參數說明該臺旋壓機滿足輪轂強力旋壓工藝要求。

  4 鋁合金輪轂旋壓工藝方案

  4.1 輪轂材料6061合金鋁的旋壓性能分析

  6061鋁合金屬于Cu-Mg-Si-Mn系鋁基合金,其化學成份如下:

  Cu-0.15%~0.4%,Mg-0.45%~0.9%,Si-0.4%~0.8%,Mn-0.15%;該種材料在固溶時效狀態下的機械性能指標為:

  σb≥320Mpa,δ5≥12%,ψb≥25%,HB≥120。

  因此,6061合金鋁在固溶時效狀態下的可旋性指標值——單道次極限減薄率為:

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

  這個指標值說明它的可旋性比高強度鋼的可旋性要差一些,旋壓工藝中,必要時應適當加熱,工件加熱溫度310℃~350℃。另外,為提高鋁合金的可旋性,可適當加入一些礦物元素——銻和鍶(0.02%)。

  4.2輪轂旋壓工藝方案的選擇

  像這種對稱式碟形輪轂,旋壓工藝方式一般可采用取板材劈開式旋壓或用鑄(鍛)件毛坯進行強力旋壓成型兩種工藝方式。劈開式旋壓工藝是將圓盤狀板坯用劈開輪通過分層工藝,使毛坯在中部被劈成兩個等分,之后,再用成型輪漸進普旋成型即可;強旋工藝是將鑄鋁毛坯或鍛造毛坯進行若干道次的強旋成型工藝,旋壓達到輪轂型面尺寸要求,強旋工藝生產出來的輪轂重量比鍛造輪轂重量可減輕大約25%,這是因為強旋工藝可旋制出變截面厚度,在滿足車輪強度指標要求的前提下,可適當減薄輪轂厚度。

  由于我廠的PT30501CNC機床縱橫向滾珠絲杠成75°夾角,當旋輪編程軌跡只沿工件徑向移動時,機床實際運動過程中旋輪在軸向有分位移,使得旋壓加工過程中劈開輪外緣端面受到一定的軸向壓力,它的反作用力直接作用于機床滾珠絲杠傳動部分,影響機床使用壽命及精度,因此,這種結構形式不利于輪轂劈開式旋壓。根據以上分析,我們選擇強力旋壓工藝來成型這種對稱式碟形鋁輪轂。

  4.3 輪轂強旋工藝路線

  精密鍛造毛坯第一道次強旋 第二道次強

  旋成型轉數控車間機加成輪轂成品。

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