高强度轻量化铝合金轮毂及其制造方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910262985.8 (22)申请日 2019.04.02 (71)申请人 威海万丰奥威汽轮有限公司 地址 264200 山东省威海市环翠区火炬高 技术产业开发区初村镇和兴路1499号 (72)发明人 憨钊华侯钦成李兰娥徐福孙 张明亮刘伟刘茂军张帅 迟志成余益民孙维锋于涛 倪杰吕盛陈学彬周庆福 (74)专利代理机构 威海科星专利事务所 37202 代理人 宋立国 (51)Int.Cl. B60B 3/06(2006.01) B22D 18/04(2006.01) (54)。

2、发明名称 一种高强度轻量化铝合金轮毂及其制造方 法 (57)摘要 一种高强度轻量化铝合金轮毂， 涉及铝合金 汽车轮毂， 设有铝合金轮毂， 其特征在于铝合金 轮毂内设有中空的强化管网， 强化管网包括位于 轮辋处的至少三个圆环状的轮辋管、 位于辐条处 的辐条管和位于中心毂处的中心毂管， 轮辋管在 轮毂轴向上平行排列， 轮辋管间设有连接管， 轮 辋管经辐条管与中心毂管相连， 连接管至少与一 根辐条管位于同一平面上； 强化管网的材质的熔 点高于铝合金的熔点、 强度大于铝合金强度。 本 发明具有结构简单， 制造方法简易， 重量轻、 强度 高等优点。 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 CN 11005。

3、3419 A 2019.07.26 CN 110053419 A 1.一种高强度轻量化铝合金轮毂， 设有铝合金轮毂， 其特征在于铝合金轮毂内设有中 空的强化管网， 强化管网包括位于轮辋处的至少三个圆环状的轮辋管、 位于辐条处的辐条 管和位于中心毂处的中心毂管， 轮辋管在轮毂轴向上平行排列， 轮辋管间设有连接管， 轮辋 管经辐条管与中心毂管相连， 连接管至少与一根辐条管位于同一平面上； 强化管网的材质 的熔点高于铝合金的熔点、 强度大于铝合金强度。 2.根据权利要求1所述的高强度轻量化铝合金轮毂， 其特征在于所述的中心毂管由至 少两个平行设置的圆环状管经中心毂连管连接而成。 3.根据权利要求2所。

4、述的高强度轻量化铝合金轮毂， 其特征在于所述的强化管网包括 位于轮缘处的轮缘管， 轮缘管经轮缘连接管与邻近的轮辋管相连。 4.根据权利要求3所述的高强度轻量化铝合金轮毂， 其特征在于所述的中心毂管外侧、 铝合金轮毂的中心毂螺栓孔外部处设有环形的中心加强管， 中心加强管与辐条管相连。 5.根据权利要求4所述的高强度轻量化铝合金轮毂， 其特征在于所述的轮辋管、 辐条 管、 中心毂管、 连接管、 中心毂连管、 轮缘管、 轮缘连接管和中心加强管经焊接相连为外形与 铝合金轮毂外形相同的强化管网， 其外径为铝合金轮毂壁厚的0.2-0.8倍， 优选0.3-0.6倍。 6.根据权利要求5所述的高强度轻量化铝合。

5、金轮毂， 其特征在于所述的强化管网外侧 上设有至少三个支撑定位块； 三个支撑定位块的熔点为630-660， 优选640-655。 7.根据权利要求6所述的高强度轻量化铝合金轮毂， 其特征在于所述的支撑定位块选 用对铝合金轮毂无副作用的金属或合金材料。 8.根据权利要求6所述的高强度轻量化铝合金轮毂， 其特征在于所述的强化管网的的 材质为普通45#金属钢管、 钛合金管等材料。 9.一种高强度轻量化铝合金轮毂的制造方法， 其特征在于包括如下步骤： a、 选取符合要求的管材， 按上述结构焊接成强化管网; b、 将强化管网和支撑定位块预热至380-460， 使用支撑定位块将强化管网支撑定位 在轮毂低压。

6、铸造模具的底模上； c、 侧模合模， 上模合模； 强化管网位于底模、 侧模和上模围成的空间内、 且不与其接触; d、 经轮毂低压铸造模具的浇口向其内持续注入670-690铝水充型， 保压260-350秒， 经水冷或风冷机构冷却后脱模， 得到高强度轻量化铝合金轮毂毛坯 。 权利要求书 1/1 页 2 CN 110053419 A 2 一种高强度轻量化铝合金轮毂及其制造方法 技术领域 0001 本发明涉及铝合金汽车轮毂， 详细讲是一种重量轻、 强度高、 中空结构的高强度轻 量化铝合金轮毂及其制造方法。 背景技术 0002 我们知道， 现行铝合金车轮铸造技术， 无论低压铸造、 重力铸造， 车轮整体均。

7、为实 芯结构， 产品外表以内为实体铝合金材质。 现有的这种实体的铝合金轮铸重量普遍偏重， 而 强度性能仅一般。 轮毂重量大会增加整体车重、 影响车辆性能， 而且会增加油耗、 浪费能源， 在燃油不断攀升的今天， 生产出高强度、 轻量化的轮毂已成为轮毂厂家的一个重要目标。 发明内容 0003 本发明的目的是解决上述现有技术的不足， 提供一种重量轻、 强度高、 中空结构的 高强度轻量化铝合金轮毂及其制造方法。 0004 本发明解决上述现有技术的不足所采用的技术方案是： 一种高强度轻量化铝合金轮毂， 设有铝合金轮毂， 其特征在于铝合金轮毂内设有中空 的强化管网， 强化管网包括位于轮辋处的至少三个圆环状。

8、的轮辋管、 位于辐条处的辐条管 和位于中心毂处的中心毂管， 轮辋管在轮毂轴向上平行排列， 轮辋管间设有连接管， 轮辋管 经辐条管与中心毂管相连， 连接管至少与一根辐条管位于同一平面上； 强化管网的材质的 熔点高于铝合金的熔点、 强度大于铝合金强度。 0005 本发明中所述的中心毂管由至少两个平行设置的圆环状管经中心毂连管连接而 成。 中心毂连管在铝合金轮毂的轴向上设置。 0006 本发明中所述的强化管网包括位于轮缘处的轮缘管， 轮缘管经轮缘连接管与邻近 的轮辋管相连。 0007 本发明中所述的中心毂管外侧、 铝合金轮毂的中心毂螺栓孔外部处设有环形的中 心加强管， 中心加强管与辐条管相连。 进一。

9、步降低铝合金轮毂的质量、 提高其强度。 0008 本发明中所述的轮辋管、 辐条管、 中心毂管、 连接管、 中心毂连管、 轮缘管、 轮缘连 接管和中心加强管经焊接相连为外形与铝合金轮毂外形相同的强化管网， 其外径为铝合金 轮毂壁厚的0.2-0.8倍， 优选0.3-0.6倍。 0009 本发明中所述的强化管网外侧上设有至少三个支撑定位块； 三个支撑定位块 （材 料） 的熔点为630-660， 优选640-655 本发明中所述的支撑定位块选用对铝合金轮毂无副作用的金属或合金材料。 如选用 AZ91D镁合金， 其熔化后液态镁合金混入铝合金材质中， 只会增加铝合金车轮的硬度， 无副 作用。 0010 本。

10、发明中所述的支撑定位块上设有流通孔或者为网状。 支撑定位块将强化管网支 撑定位在浇筑模具内、 使其处于预定位置的同时， 不影响向模具内注入铝水时铝水的流动 性。 说明书 1/3 页 3 CN 110053419 A 3 0011 本发明中所述的强化管网的的材质为普通45#金属钢管、 钛合金管等材料。 0012 上述高强度轻量化铝合金轮毂的制造方法， 其特征在于包括如下步骤： a、 选取符合要求的管材， 按上述结构焊接成强化管网; b、 将强化管网和支撑定位块预热至380-460， 使用支撑定位块将强化管网支撑定位 在轮毂低压铸造模具的底模上； c、（四付） 侧模合模， 上模合模； 强化管网位于。

11、底模、 侧模和上模围成的 （轮毂浇铸） 空间 内、 且不与其接触。 0013 d、 经轮毂低压铸造模具的浇口向其内持续注入670-690铝水充型， 保压260- 350秒， 经水冷或风冷机构冷却后脱模， 得到高强度轻量化铝合金轮毂毛坯 。 0014 本发明中所述的强化管网位于底模、 侧模和上模围成的 （轮毂浇铸） 空间内， 与底 模、 侧模和上模间有0.3厘米-1厘米的间距。 0015 本发明 （经测量） 的高强度轻量化铝合金轮毂在强度上为相同尺寸的实心铝合金 轮毂的1.1-1.5倍， 重量上为相同尺寸的实心铝合金轮毂的70%-90%。 强化管网选用钛合金 管时， 强度上为相同尺寸的实心铝合金。

12、轮毂的1.4-1.5倍， 重量上为相同尺寸的实心铝合金 轮毂的70%-80%。 附图说明 0016 图1是本发明的局部剖视结构示意图。 0017 图2是本发明中强化管网的结构示意图。 0018 图3是本发明中使用支撑定位块将强化管网支撑定位在轮毂低压铸造模具的底模 上、 上模未合模时的结构示意图。 具体实施方式 0019 如图1-3所示的高强度轻量化铝合金轮毂， 设有铝合金轮毂2， 铝合金轮毂2内浇铸 有中空的强化管网， 强化管网包括位于铝合金轮毂轮辋处的至少三个圆环状的轮辋管5、 位 于铝合金轮毂辐条处的辐条管4和位于铝合金轮毂中心毂处的中心毂管3， 中心毂为铝合金 轮毂中心处、 用于与轴相。

13、连的部位； 中心毂管3由三个平行设置的圆环状管经中心毂连管连 接而成， 中心毂连管在铝合金轮毂的轴向上设置。 轮辋管5在轮毂轴向上平行排列， 轮辋管 间设有连接管7， 轮辋管5经辐条管4与中心毂管3相连， 任一连接管7至少与一根辐条管位于 同一平面上； 强化管网包括位于铝合金轮毂轮缘处的轮缘管， 从图2中可以看出， 铝合金轮 毂的内轮缘和外轮缘处分别设有内轮缘管6和外轮缘管1， 轮缘管经轮缘连接管10与邻近的 轮辋管相连； 从图2中可以看出， 轮辋管经外轮缘管1间接与辐条管相连， 所述的中心毂管3 （径向） 外侧、 铝合金轮毂的中心毂螺栓孔外部处设有环形的中心加强管9， 中心加强管9与 辐条管。

14、相连， 可以进一步降低铝合金轮毂的质量、 提高其强度。 强化管网的材质的熔点高于 铝合金的熔点、 强度大于铝合金强度。 所述的轮辋管、 辐条管、 中心毂管、 连接管、 中心毂连 管、 轮缘管、 轮缘连接管和中心加强管经焊接相连为外形 （整体形状） 与铝合金轮毂外形相 同的强化管网， 其 （各种管的） 外径为铝合金轮毂相对应处壁厚的0.2-0.8倍。 0020 本发明进一步改进， 所述的强化管网外侧面 （辐条管一侧） 上设有至少三个支撑定 位块8； 支撑定位块8 （材料） 的熔点为630-660， 优选640-655。 支撑定位块选用对铝合金 说明书 2/3 页 4 CN 110053419 A。

15、 4 轮毂无副作用的金属或合金材料。 如选用AZ91D镁合金， 其熔化后液态镁合金混入铝合金材 质中， 只会增加铝合金车轮的硬度， 无副作用。 从图中可以看出， 在强化管网外侧面的中心 毂管处和外轮缘管处分别呈环形阵列有四个支撑定位块， 支撑更稳固。 进一步改进， 支撑定 位块上设有流通孔或者支撑定位块呈网状， 使用支撑定位块处于670-690铝水中后在50- 60秒后开始熔化， 在1.2-2min熔为液态。 支撑定位块将强化管网支撑定位在浇筑模具内、 使 其处于预定位置的同时， 不影响向模具内注入铝水时铝水的流动性。 所述的强化管网的的 材质为普通45#金属钢管、 钛合金管等材料。 0021。

16、 上述高强度轻量化铝合金轮毂的制造方法， 其特征在于包括如下步骤： a、 选取符合要求的管材， 按上述结构焊接成强化管网， 强化管网如图2所示。 0022 b、 将强化管网和支撑定位块预热至380-460， 使用支撑定位块将强化管网支撑 定位在轮毂低压铸造模具的底模上； 此预热温度过高， 不仅消耗能源， 且会导致中空强化管 变形； 温度过低， 则会导致周边铝水提前凝固， 产生夹渣、 冷隔吧， 无法顺利脱模。 0023 c、（四付） 侧模11合模， 上模合模； 强化管网位于底模、 侧模11和上模围成的 （轮毂 浇铸） 空间内、 且不与其接触。 0024 d、 经轮毂低压铸造模具的浇口向其内持续注。

17、入670-690铝水充型， 保压260- 350秒， 经水冷或风冷机构冷却后脱模， 得到高强度轻量化铝合金轮毂毛坯 。 0025 本发明中所述的强化管网位于底模、 侧模和上模围成的 （轮毂浇铸） 空间内， 与底 模、 侧模和上模间有0.3厘米-1厘米的间距。 0026 经轮毂低压铸造模具的浇口向其内持续注入670-690铝水充型时， 由于AZ91D镁 合金的熔点是650， 略低于铝合金660的熔点， 支撑定位块约50秒至60秒开始逐渐由固 态熔化成液态， 2分钟内熔为液态， 而在铝合金轮毂毛坯铸造时， 平均充型25-30秒钟即开始 从内轮缘部位 （强化管网内侧的内轮缘管处） 开始冷却凝固， 将。

18、中空的加强管网位于内轮缘 处的部分 （内轮缘管） 凝固定位， 此后20-30秒钟以后支撑定位块才开始熔化， 逐渐失去定位 作用， 此时中空强化管的定位已由该部位转到内轮缘处， 熔化后液态镁合金混入铝合金材 质中， 只会增加铝合金车轮的硬度， 无副作用； 两分钟后后支撑定位块处的铝合金才开始凝 固。 本发明的高强度轻量化铝合金轮毂在强度上为相同尺寸的实心铝合金轮毂的1.1-1.5 倍， 重量上为相同尺寸的实心铝合金轮毂的70%-90%。 强化管网选用钛合金管时， 强度上为 相同尺寸的实心铝合金轮毂的1.4-1.5倍， 重量上为相同尺寸的实心铝合金轮毂的70%- 80%。 说明书 3/3 页 5 CN 110053419 A 5 图1 说明书附图 1/3 页 6 CN 110053419 A 6 图2 说明书附图 2/3 页 7 CN 110053419 A 7 图3 说明书附图 3/3 页 8 CN 110053419 A 8 。