TW200906511A - Manufacturing method of aluminum ring by casting, forging, and rotation pressing - Google Patents

Description

20090651l 九、發明說明： f發明所屬之技街領域j 特別是指一種鋁圈鑄 本發明是有關於一種汽車銘圈 鍛旋壓製造方法。 【先前技術】 如圖 所示 習知輪圈的墙造製 程—般包含以下步驟 一、擠製一棒材1。 )配合數組不同的鍛造模 使該棒材1逐漸成形為— 二、利用多台鍛機（圖未示 具2、3、4，進行多道次的鍛造， 輪圈粗胚5。 二、熱處理該輪圈粗胚5。 胚 四、利用一旋壓裝置 成形出一胴部501。 6旋壓該輪圈粗胚5 ,使該輪圈粗 五、以機械加工的方式銑削該輪圈粗胚5 0實心盤面 (_夺’勺4個小日T )，並對該輪圈粗胚$的輪圈壁進行車削 (費時、’勺' 3-5分鐘）’使該輪圈粗胚5成形為具有數肋 臂701的輪圈成品7。 曰雖d此種製程可達到製造出該輪圈成品7的目的， 仁疋’在實際製造時，此種製程卻具有以下的缺失： 此種製程是直接將實心的棒材1鍛造成形為該輪 ^ 5因此，此種製程需經由多道次的鍛造才能成形出 令:的輪圈粗胚5’在每—道次的鍛造，此種製程均需使用 郐機與組鍛造模具來鍛壓锻胚，且，由於該輪圈粗 200906511 胚5的盤面是呈不透处从昝 m ,, 上的實〜狀，因此取終成形的鍛機更 而為能產生最大的出力的大型锻機，此外，在各道次間的 锻胚亦需利用多個加埶櫨 …、爐來重複加熱’及利用輪送設備來 輸送，由此可知，此種製程單在鍛造步驟即需使用到大量 的製造設備，而會大幅提高設備投資成本。 二、 此種製程需經由多道次的鍛造才能成形出該輪圈 粗胚5 ’且最終更“機械加玉的方式❹！出該輪圈粗胚5 盤面的肋臂透空形狀（_般需耗時4個小時），因此會大幅 增加所需的機械加工工時。 三、 在成形大尺寸輪圈時，若材料變形量過大則往 往會超過材料的容許變形量，因此，此種製程即需以更多 道次的加熱軟化及鍛造才能成形出大尺寸輪圈，造成大尺 寸輪圈成形不易。 四、 該輪圈粗胚5鍛造後的鍛造盤面一般是呈實心的 平面狀或弧面狀，因此，此種製程需藉由機械加工的方式 銑削該輪圈粗胚5的盤面，才能加工出該等肋臂7〇ι，而會 造成材料在銑削上的浪費，然而，若擬以此種鍛造製程成 形出各種花樣的肋臂，則往往又會因盤面形狀過於複雜， 令在鍛造過程中材料流動受到模穴限制，造成充填不足的 缺陷而無法成形，或須增加成形負荷，以克服材料流動受 到杈穴限制的困境，因此，反而會導致此種製程需使用更 大型的鍛機才完成鍛造，而增加設備成本。 【發明内容】 因此，本發明之目的，即在提供一種設備投資成本低 200906511 、加工工時短，且可製造出大尺寸鋁圈及外觀造型靈活的 銘圈的鋁圈鑄鍛旋壓製造方法。 本發明鋁圈鑄鍛旋壓製造方法，包含：（A)準備一銘 合金材料，該鋁合金材料包含矽，及鎂。（B )將該鋁合金 材料鑄造成一鋁圈粗胚，使該鋁圈粗胚具有一形成有多數 個肋臂粗型的輪盤，及一與該輪盤的端緣相連接且環繞一 軸線的輪圈壁。（C)锻造該銘圈粗胚的輪盤，使該等肋臂 粗型为別成形為一肋臂。（D )對該|呂圈粗胚進行固溶熱處 理。（E)旋壓該鋁圈粗胚的輪圈壁，使該輪圈壁成形出一 環繞該軸線的胴部。（F)對該鋁圈粗胚進行時效熱處理。 【實施方式】 有關本發明之前述及其他技術内容、特點與功效，在 以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚 的明白。 參閱圖2,為本發明鋁圈鑄鍛旋壓製造方法的較佳實施 例，該製造方法包含以下步驟： 步驟一：如圖2所示，準備一鋁合金材料（圖未示）， 該鋁合金材料包含重量百分比3〜6wt%的矽、重量百分比 0.4〜0.7wt%的鎂、重量百分比不大於〇lwt%的銅、重量 百分比不大於0.12wt%的鐵、重量百分比不大於〇〇5糾％ 的猛、重罝百分比不大於〇 〇5wt%的鋅、重量百分比不大 於0.05wt%的鎳，及重量百分比不大於〇25糾％的鈦該 鋁合金材料的其餘重量百分比則是由鋁所組成。在本實施例 中，矽成份越尚可使該鋁合金材料在鎮造時具有良好的鋁湯 200906511 流動性（即鋁液在模具中充填的容易度）及補縮性（即鋁製 品在凝固時鋁液的補充性），及在鑄造後具有較佳的表面粗 細度，而，鎂成份越高則可使該鋁合金材料在熱處理後析出 之強化合金相越多（MgaSi )，而具有更高的強度。 步驟二：如圖2、3、4所示，將該鋁合金材料鑄造成 一鋁圈粗胚10，使該鋁圈粗胚1〇具有一形成有多數個肋臂 粗型13的輪盤11，及一與該輪盤u的端緣相連接且環繞 一軸線X的輪圈壁12。在本實施例中，是以低壓方式或重 力鑄造方式對該鋁圈粗胚進行鑄造，且，該鋁圈粗胚1〇的 輪盤11的一盤面ln是被鑄造成近似最終成品的複雜形狀 ，但仍預留有足夠的鍛造變形量。 步驟三：如圖2、5、6所示，鍛造該鋁圈粗胚1〇的輪 盤11，使該等肋臂粗型13 (見圖3、4)分別成形為一肋臂 14 ’其中’鍛造的鍛壓比是為3〇%〜7〇%，鍛造的溫度是 為 43〇C 〜480〇C 〇 步驟四：如圖2所示，對該鋁圈粗胚1〇 (見圖5、6) 進行固溶熱處理，可將該鋁圈粗胚1〇加熱至52〇1〜54〇它 ’並持溫4小時〜8小時，然後水淬。 步驟五：如圖2、7、8所示，旋壓該鋁圈粗胚1〇的輪 圈壁12,使該輪圈壁12成形出一環繞該軸線χ的胴部Η】 。在本實施例中，是以一旋壓裝置1〇〇 (圖式中僅以一滾子 作示意）旋壓該輪圈壁12，使該該輪圈壁12產生塑性變形 ，而具有鍛流線，以強化材料的機械強度（例如抗拉伸強度 200906511 步驟八.如圖2所示，對該鋁圈粗胚j 〇 (見圖7、8 ) 行％效熱處理，可將該紹圈粗i 〇力口熱至⑽。C〜湖。c ，並持溫1小時〜7小時，然後空冷。 #itb 9' 1〇所示’在上述步驟進行完後，即可 在該紹圈粗胚1〇的輪盤11上開設數固鎖孔及-氣嘴孔，並 對該輪圈壁12進行車削加工（一般只需費時3_5分鐘），如 此，即可產生最終的—輪圈成品2〇。 ’’座由以上的說明’可再將本發明的優點歸納如下： -、本S明是先將該紹合金材料鑄造成為中空的銘圈 粗胚1〇，此日夺’該輪盤11的盤面⑴已被鑄造成近似最終 成品的複雜形狀，而呈透空狀，因此，本發明即可大幅減 少該铭圈粗胚1G在進行锻造時所需變形的材料體積，如此 相較於t知技術’本發明即可有效減少所需的鍛造道次 、锻造設備及所需的锻造負荷，因而可大幅降低锻造所需 的设備成本’並可湘較小型锻機成形出大尺寸的銘圈。 二、本發明是先將㈣合金材料鑄造成為中空的銘圈 粗胚1〇 ’再對触Η粗胚1G的輪盤11進行•，因此， 本發明僅需進行—道次的鍛造，即可完成該紹圈粗胚的 鍛造加H，本發明亦不需耗時地利用機械加工的 去銑削出肋臂，如此，相較於習知技術，本發明即可有效 降低製造所需的加工工時。 =切明是先將㈣合金材料鑄造成為形狀近 W圈粗胚10’如此，本發明僅需 造，即可完成馳圈粗胚1G的锻造力m此 2 200906511 鍛造時即不會發生材料變形量超過材料容許變形量的問題 ’而可適於製造大尺寸的鋁圈。 四、 本發明是先將該鋁合金材料鑄造成為中空的鋁圈 粗胚1〇，而使該輪盤11的盤面ln產生近似最終成品的複 雜形狀’因此，本發明在鑄造時即可視需求來成形出該盤 面111所需的造型，如此，本發明所製造出的鋁圈成品不僅 可具有鍛造產品的品質，更可具有鑄造產品的多樣外型與 造型靈活度。 五、 本發明鋁合金材料的成份調配同時包含適量的矽 與鎂，因此，該鋁合金材料不僅可具有足夠的流動性，而 適於進行鑄造，同時亦可具有足夠的變形量，而適於進行 锻造。 六、 本發明是先將該鋁合金材料鑄造成為中空的鋁圈 粗胚10,再進行後續的製程’且本發明不需耗時地利用機 械加工的方式去銑削出肋臂造型，因此，本發明可有效減 >製造所需的材料用量及機械加工時間。 歸納上述，本發明之鋁圈鑄鍛旋壓製造方法，不僅所 需的設備投資成本低、耗用的鍛造與機械加工工時短，更 可製造出大尺寸的鋁圈及外觀造型靈活的鋁圈，故確實能 達到發明之目的。 b 惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不 b X此限疋本發明貫施之範圍，即大凡依本發明申請專利 範圍及發明說明内容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍 屬本發明專利涵蓋之範圍内。 10 200906511 【圖式簡單說明】 圖1是習知一種輪圈鍛造製程的製造示意圖； 圖2是本發明之鋁圈鑄鍛旋壓製造方法一較佳實施例 的流程示意圖； 圖3是該較佳實施例所鑄造出的一鋁圈粗胚的正視示 意圖； 圖4是圖3的剖視示意圖； 圖5是該紹圈粗胚經鍛造後的正視示意圖； 圖6是圖5的剖視示意圖； 圖7是該鋁圈粗胚經旋壓後的正視示意圖； 圖8是圖7的剖視示意圖； 土圖9疋该較佳實施例所製造出的—鋁圈成品的正視示 思圖；及 圖1 〇是圖9的剖視示意圖。 11 200906511 【主要元件符號說明】 1 ...... …棒材 2…… …鑄造模具 3…… …鑄造模具 4...... …鑄造模具 5…… …輪圈粗胚 501… …胴部 6…… …旋壓裝置 7...... 輪圈成σσ 701… …肋臂 100··· …旋壓裝置 10 .·.· …鋁圈粗胚 11••… …輪盤 111… …盤面 12 .... …輪圈壁 121 ·· …胴部 13 ··· …肋臂粗型 14 ·… …肋臂 20 ··· …紹圈成口口 X...... …軸線 12

Claims (1)

1. 200906511 十、申請專利範圍： ι_ 一種鋁圈鑄鍛旋壓製造方法，包含： 、（A)钱―1呂合金材料，㈣合金材料包切，及 镁； ⑴將該鋁合金材料鑄造成一鋁圈粗胚，使該鋁圈 粗胚具有-形成有多數個肋臂粗型的輪盤，及—與該輪盤 的端緣相連接且環繞一軸線的輪圈壁； 、（c)鍛造該鋁圈粗胚的輪盤，使該等肋臂粗型分別 成形為一肋臂； (D) 對該鋁圈粗胚進行固溶熱處理； (E) 旋壓該鋁圈粗胚的輪圈壁，使該輪圈壁成形出 一環繞該軸線的胴部；及 (F )對該銘圈粗胚進行時效熱處理。 2·根據申請專利範圍第i項之鋁圈鑄鍛旋壓製造方法，其中 ’在該步驟（A )中’該鋁合金材料包含重量百分比3〜 6Wt%的矽，及重量百分比〇.4〜0.7wt%的鎂，且該鋁合 孟材料更包含重置百分比不大於O.lwt%的銅、重量百分 比不大於0.12 wt %的鐵、重量百分比不大於〇〇5wt %的 錳、重量百分比不大於〇.〇5wt%的辞、重量百分比不大 於0.05wt%的鎳，及重量百分比不大於〇 25wt%的鈦。 3 ·根據申請專利範圍第1項之鋁圈鑄鍛旋壓製造方法，其中 ’在该步驟（C)中，鍛造的锻壓比是為30%〜70%，鍛 造的溫度是為43〇°C〜480。(：。 4·根據申請專利範圍第1項之鋁圈鑄鍛旋壓製造方法，其中 13 200906511 ’在該步驟（D)中，將該鋁圈粗胚加熱至52(TC〜54(TC 並持溫4小時〜8小時，然後水泮。 5. 根據申請專利範圍第1項之鋁圈鑄鍛旋壓製造方法，其中 ’在該步驟（F)中，將該鋁圈粗胚加熱至i4〇〇C〜16CTC ’並持溫1小時〜7小時，然後空冷。 6. 根據申請專利範圍第2項之鋁圈鑄锻旋壓製造方法，其 中’在s玄步驟（A)中’該銘合金材料的其餘重量百分比 是為鋁。 14