汽车轮毂挤压成形新技术

汽车轮毂挤压成形新技术第一页，共二十二页，编辑于2023年，星期日汇报内容1.概述2.参数确定3.工艺路线分析4.轮毂挤压实验5.轮毂性能检测6.课题最终成果第二页，共二十二页，编辑于2023年，星期日1.1研究内容目前铝合金轮毂已在轿车轮毂上得到普及。与其相比，镁合金更有其优势：1.质量轻、比强度、比刚度高，可以满足汽车轮毂的使用要求。2.镁合金具有较高的弹性模量，抗震性能好，比铝合金轮毂更适合在高低不平的路面行驶。随着现代车辆轻量化的发展趋势，镁合金将逐步取代铝合金已经成为汽车轮毂的发展方向。

本项目主要研究内容：一、概述第三页，共二十二页，编辑于2023年，星期日1.对轮毂零件进行工艺分析，制定一套可行的轮毂成形工艺路线。2.镁合金塑性成形困难。本课题通过实验确定正确的成形工艺参数如坯料加热温度，模具预热温度、挤压速度等。3.成形出镁合金轮毂样品，并做力学性能检测。第四页，共二十二页，编辑于2023年，星期日二、参数确定主要研究不同变形温度、变形速率条件下变形对塑性变形流变应力的影响。为考察温度对镁合金压缩变形过程的影响，分别在320℃、350℃、380℃、410℃下对AZ80A进行压缩实验；为研究变形速度对压缩过程的影响，分别在0.01s-1、0.1s-1、1s-1、10s-1的应变速率进行总应变量ε=0.8的压缩实验。第五页，共二十二页，编辑于2023年，星期日同一应变速率不同温度下的真应变-真应力如图所示：第六页，共二十二页，编辑于2023年，星期日应变速率对镁合金塑性变形流变应力的影响如下：第七页，共二十二页，编辑于2023年，星期日三、工艺分析图1为某厂家生产的型号13X4ET44汽车轮毂件的示意图。该零件轮辐表面有凹槽和5个较大的通孔；轮毂轴孔与轮辐间有深孔；轮辋部分为变截面的双杯形件，壁厚较薄且孔深较大；轮辋两端的轮缘截面过渡较大。图1第八页，共二十二页，编辑于2023年，星期日工艺路线：制定工艺路线如下:下料—正挤压—复合挤压—胀形—机加工连皮及余料—热处理及表面处理。实验采用的设备为YX3150液压机。

下料正挤压复合挤压胀形图2轮毂挤压成形工序第九页，共二十二页，编辑于2023年，星期日下料：采用φ178mm铸态AZ80坯料。正挤压：将圆柱坯料挤压成壁厚较大的桶形件。复合挤压：实现厚壁的减薄。第十页，共二十二页，编辑于2023年，星期日胀形：该工序主要将两次挤压后坯料胀形为轮毂轮辋形状。胀形单位压力q=1.15×2tσb/dmax

=9.13Mpa总胀形力

P≈2.685（2π90×90+180π×60）≈9.13×84780≈774.1KN第十一页，共二十二页，编辑于2023年，星期日所制定工艺路线中，正挤压变形程度72.1%，复合挤压最大变形程度为67.8%，与直接挤压成薄壁相比变形程度有较大程度的降低。变形程度对比：采用圆柱形坯料直接挤压成双杯形薄壁变形程度如下：第十二页，共二十二页，编辑于2023年，星期日4.1实验设备及材料实验设备采用YX32—315液压机，公称压力3150KN，镁合金轮毂成形复合挤压、正挤压和胀形模具各一套，镁合金坯料预热炉、凹模加热炉及自制SYT-B温度控制器各一套。实验材料为AZ80圆柱坯料，直径为φ178mm。四、轮毂挤压实验第十三页，共二十二页，编辑于2023年，星期日主要挤压工艺参数：坯料加热温度：380℃；模具预热温度为380℃；挤压速度为0.2mm/s。4.2正挤压图1正挤压模具图以下为正挤压模具及工艺参数超塑性压缩实验如图2图2380℃的真应力——应变曲线

第十四页，共二十二页，编辑于2023年，星期日4.3复合挤压工艺复合挤压模具结构见右图，该步工序主要是将一序成形出的下端厚壁进行减薄，主要成形过程：放入坯料，液压机下缸顶出，将下压头顶入预制坯里，并给它一定的顶紧力，然后液压机上缸下行带动下压头下行，下部厚壁被挤压减薄成形。正挤压模具图实验结果挤压工艺参数同正挤压。第十五页，共二十二页，编辑于2023年，星期日4.4胀形该步工序主要是将前两步工序成形出来的轮毂预制坯桶壁胀形为轮毂轮辋形状。坯料与温度为220℃。胀形模具图实验结果第十六页，共二十二页，编辑于2023年，星期日4.5产品后处理挤压胀形后的制品去除连皮，在经过机加工喷漆处理的产品图如右图所示。镁合金轮毂最终产品图第十七页，共二十二页，编辑于2023年，星期日五、轮毂性能检测采用线切割在挤压成形的镁合金轮毂上取样，试样尺寸如图所示，取样位置分别分布在轮毂上凸缘、筋部、下凸缘上。取样方向分横向和纵向两种。室温条件下在AG-I250KN精密万能实验机进行拉伸实验。拉伸试样示意图第十八页，共二十二页，编辑于2023年，星期日取样取样方向试样编号抗拉强度/MPa屈服强度/MPa延伸率/%铸态试样1234.41019.22225.01069.1轮毂中部径向332516612.04318.616010.5轮毂辐条纵向6320.317812.47325.615714.1径向8316.814810.69317.914611.0轮毂下凸缘切向10328.116010.311335.916114.2纵向12333.619815.013343.220215.2第十九页，共二十二页，编辑于2023年，星期日断口形貌及显微组织分析：第二十页，共二十二页，编辑