锻造铝合金轮毂缺陷及检测方法的研究

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1、万方数据文章编号：1672—0121(2013)01—0064—02锻造铝合金轮毂缺陷及检测方法的研究孙爱军，任秋，吕金旗(中信戴卡股份有限公司试验中心，河北秦皇岛066003)摘要：简述了锻造铝合金轮毂的生产工艺，对锻造铝合金轮毂常见缺陷及产生的原因做了初步研究。最后介绍了目前锻造铝合金轮毂缺陷常用的检测方法。关键词：机械制造；锻造；铝合金；轮毂；缺陷；检测中图分类号：TG316．1+92文献标识码：A1锻造铝合金轮毂的优点锻造铝合金轮毂的重量比铁轮毂轻50％；强度比铁轮毂增加4～5倍；具有散热快、圆度高、动平衡好、操纵性好、美观等优点。尤其是近几年来，随着国际油价的上涨，美

2、、欧、日等发达国家都在发展轻量化汽车，以降低油耗。因此，越来越多的铁轮毂被锻造铝合金轮毂取代。2锻造铝合金的特点铝合金因具有密度小、强度高、耐腐蚀、易加工、资源丰富等一系列优点，在现代工业中得到广泛应用。锻造工艺能极大改善铝合金材料的组织和性能，如打碎柱状晶、改善宏观偏析和把铸态组织变为锻态组织，并在合适条件下，闭合内部孔隙，提高材料致密度。经锻造后形成的金属流线可提高零件的几何尺寸质量。下面以6061锻造铝合金为例川介绍锻造铝合金的特点。(1)可锻性：锻造用铝合金一般都具有较好的塑性。但由于其流动性差，在锻造时能量消耗较大，比低碳钢多消耗约30％的能量。(2)导热性：由于铝合

3、金导热性好、易于均匀热透，加热时内应力小，可进行快速加热。(3)变形速度：在锻造温度范围内，大多数铝合金的工艺塑性并不随着变形速度的增大而发生显著大，导致其流动性较差，模锻时难以成形。3锻造铝合金轮毂的生产工艺及主要缺陷成因以6061锻造铝合金轮毂生产为例，其生产工艺如图1所示。成品下线探伤检测毛坯旋压成形清洗目测坯料旋、初锻垂堕靖图1锻造铝合金轮毂生产工艺对于锻造铝合金轮毂，其组织纤维分布对抗疲劳极限和腐蚀性能都有影响。根据现场生产数据统计，这些缺陷往往发生在锻造轮毂表层，发生在纤维伸出的地方。由于纤维伸出的地方在微观上本身就是一个缺陷，很容易成为应力集中处，在交变载荷作用下

4、极易成为疲劳源，产生疲劳裂纹。由于铝合金本身的锻造特性使得铝合金在锻造时容易出现以下几种缺陷[21：(1)折叠：折叠是造成锻造铝合金轮毂废品的主要缺陷，60％～70％的废品因折叠造成。产生折叠的原因主要有：锻件断面形状、大小变化过于剧烈，使金属流动轨迹过于复杂；没有预制坯和预锻，直接锻造形状非常复杂的锻件；预制坯和预锻模具设计不合理；锻造时，操作失误、润滑不均、加压速度太快，等。根据多年的生产统计数据显示，折叠缺陷多发生在调机生产阶段。(2)过烧：铝合金可锻温度范围窄，其锻造加热温度，尤其是淬火温度很接近合金的共晶熔化温度，因此铝合金锻件极易发生过烧。坯料过烧后，表面发暗，易有

5、气泡，而且再次锻压容易产生裂纹。生产中，对于过烧坯料只可再回炉加热一次，而万方数据且对过烧坯料要集中控制，不能与正常坯料混放；对过烧坯料产品要做详细检测，以防止缺陷产品流出。(3)大晶粒：在锻造铝轮毂的表面、锻件变形程度小而尺寸较大的部位和变形程度大的区域以及飞边区附近，锻铝和硬铝很容易产生粗大晶粒。(4)裂纹：锻造铝合金轮毂容易产生表面和内部裂纹。坯料加热不足、保温时间不够、锻造温度过高或过低，变形程度太大、变形速度太高、锻造过程中产生的弯曲和折叠没有及时消除再次进行锻造，都可能产生表面裂纹。坯料内部存在有粗大的氧化物夹渣和低熔点脆性化合物，变形时在拉应力和切应力的作用下产生

6、开裂，并不断扩大，这是铝合金锻件内部裂纹产生的主要原因。同时，模具和锻压设备没有预热，或预热温度不够也可能引起锻造铝合金轮毂产生裂纹。(5)流线不顺、涡流和穿流：其成因与折叠基本相同，也是由于金属对流或流向紊乱而造成，只不过有的部位尽管存在有流线不顺和涡流现象，但未能发展至折叠那样严重的程度。穿流和涡流明显降低塑性指标、疲劳性能和抗腐蚀性能。(6)粘模、起皮：铝合金因质地软、摩擦系数大，容易粘模，容易引起轮毂起皮，表面粗糙，严重时会因不能脱模而中断生产。锻造毛坯粘模缺陷的起因，一般认为是润滑不足，或润滑剂使用不当造成的。因为这种缺陷在生产中发生几率较小，其控制方法还在继续探索中

7、。综上所述，锻造铝合金轮毂主要缺陷集中在表面，以裂纹、折叠、起泡等为主要表现形式，其内部缺陷较5．-。4锻造铝合金轮毂缺陷的检测方法针对锻造铝合金轮毂主要缺陷集中在轮毂表面的特点，现场检测主要方法有目测法、荧光渗透探伤检测法、超声波探伤检测法，以及涡流探伤检测法。4．1目测法在生产中，因折叠而产生的较大裂纹，以及因坯料内部缺陷产生的较大裂纹，一般通过目测即可发现。通常这些大裂纹几何长度会有30mm～50mm，尤其是锻造生产线调机下线的最初产品，几乎件件都会有折叠缺陷产品。随着锻造生产流水线与