[发明专利]一种乘用车和商用车铝合金轮毂低压充型高压锻造变形复合成形装置及其使用方法

说明书

一种乘用车和商用车铝合金轮毂低压充型高压锻造变形复合成形装置及其使用方法，涉及一种汽车铝合金轮毂复合成形装置及其使用方法。本发明是要解决现有的汽车铝合金轮毂成形中无法彻底消除轮毂处的铸造缺陷且无法用铸造方法成形变形铝合金的技术问题。本发明拓宽了铝合金轮毂材料的使用范围，实现了铸造铝合金和变形铝合金都可以应用于铝合金轮毂成形的目标；传统铸造成形轮毂只能使用铸造铝合金，因为其流动充填能力强，而本发明可以实现变形铝合金用于铝合金轮毂，利用锻造变形解决其充填能力弱和易产生热裂纹的技术瓶颈问题。

技术领域

本发明涉及一种汽车铝合金轮毂复合成形装置及其使用方法。

背景技术

汽车轮毂是汽车装备中重要的结构件，其不仅要承受静载荷，满足力学性能要求，而且还要承受冲击载荷和疲劳载荷。所以从服役要求方面看，汽车轮毂是整个汽车装备非常重要的承载结构件。随着国家节能、减排、增效和降耗的需求，汽车装备的轻量化要求越来越迫切。其中采用铝合金轮毂代替钢质轮毂是非常有效的途径。目前乘用车(家用轿车及9座以下载客汽车)领域，铝合金轮毂已经是非常普遍的。因为铝合金轮毂不仅能够使汽车减轻重量，而且能够提高轮毂导热性，降低爆胎机率，提升行驶安全性。商用车领域(卡车、大巴车、牵引车等)轻量化需求也迫使采用铝合金材料替代钢质材料，其中轮毂的替代也非常迫切。但是，商用车轮毂对服役性能的要求更加苛刻，承受静载荷、动载荷和疲劳载荷要求更高。

目前，对于铝合金汽车轮毂的成形方法主要有重力金属型铸造、低压铸造、铸旋和锻造。重力铸造成本低，工艺简单，适应性较强，但是其成型的轮毂力学性能较低，承受冲击载荷和疲劳载荷能力较低，所以重力铸造轮毂一般使用在乘用车领域，且主要面向低端车领域。低压铸造成型的轮毂性能较重力铸造的明显提升，对静载荷、动载荷和疲劳载荷的适应性更高，具体表现为轮毂具有较好的力学性能、抗冲击性和抗疲劳性，其制造成本较重力铸造件高，轮毂一般使用在中高端车市场领域。铸旋技术是一种20世纪90年代发展起来的新型轮毂成形技术，它是将低压铸造和旋压技术相融合而产生的一种工艺复合技术。首先利用低压铸造生产轮毂坯，主要成型轮辐和轮毂部位。轮辋部位利用旋压技术成形制造。所以铸旋技术成形的轮毂的性能较低压铸造件和重力铸造件的性能都高一些，其成本较低压铸造稍高，但明显低于锻造轮毂成本。锻造轮毂是成本最高的成形技术，对于乘用车轮毂而言，需要多道次锻造和制坯工序，而且还需要多道次机械加工。对于商用车轮毂领域而言，也需要多道次锻造、制坯以及机械加工。锻造技术成形的轮毂只有大品牌的高端车才有装备。随着汽车生产批量的增大和技术成熟度的提升，汽车价格竞争非常激烈，轮毂的利润空间越来越小。所以必须要综合考虑成形技术的控形、控性和控价。轮毂是一种壁厚改变比较大的零件，从轮辋到轮辐，再到中心处的轮毂，壁厚变化非常大。铸造技术是一种依靠液态金属流动充填和凝固的技术，对于厚度不均匀的零件，容易在厚壁处产生缩孔、缩松等铸造缺陷。例如在中心轮毂的厚壁处就非常容易产生缺陷，所以重力铸造中轮毂的上方必须增加冒口，以减少铸造缺陷。低压铸造也必须进行长时间的保压，目的也是降低铸造缺陷和确保凝固，导致生产效率受到影响。铸旋技术归根到底轮毂处还是低压铸造成形的，所以也需要保压。就各种铸造技术而言，每种技术都无法保证彻底消除轮毂处的铸造缺陷。锻造轮毂中心部位需要大量机加采用满足安装要求，虽然能够消除铸造缺陷，但其成本明显升高，这对于轮毂行业的价格竞争力非常不利。此外，铸造技术生产轮毂只能用铸造合金，因为必须要保证良好的流动性。锻造轮毂必须使用变形铝合金，因为要保证铝合金具有良好的塑性变形能力。

发明内容

本发明是要解决现有的汽车铝合金轮毂成形中无法彻底消除轮毂处的铸造缺陷且无法用铸造方法成形变形铝合金的技术问题，而提供一种乘用车和商用车铝合金轮毂低压充型高压锻造变形复合成形装置及其使用方法。