锻造铝合金轮毂缺陷及检测方法的研究.pdf

锻造
文童编号:1672-0121(2013)01-0064-02
鍛造铝合金轮轂缺陷及检测方法的研究
孙受军,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:TG316.192
文献标识码:A
1锻造铝合金轮毂的优点
致其流动性较差,模锻时难以成形。
锻造铝合金轮毂的重量比铁轮毂轻50%;强度
比铁轮毂増加4~5倍;貝有故热快、圆度高、动平衡3锻造铝合金轮毂的生产工艺及主要缺陷成因
好、操纵性好、美观等优点。尤其是近几年来,随着国
以6061锻造铝合金轮毂生产为例,其生产工艺
际油价的上涨,美、欧、日等发达国家都在发展轻量如图1所示。
化汽车,以降低油耗。因此,越来越多的铁轮毂被锻
棒料切割口料参数
造铝合金轮毂取代。
检测坯料加热坯料温度检、料旋,初锻
测530~550℃
2锻造铝合金的特点
成品探伤
铝合金因具有密度小、强度高、耐腐蚀、易加工
线「检测毛坏旋压成形し清洗
日测毛坏终,切边喷石
润滑
资源丰富等一系列优点,在现代工业中得到广泛应
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
锻造工艺能极大改善铝合金材料的组织和性劳极限和腐蚀性能都有影响。根据现场生产数据统
能,如打碎杜状晶、改善宏观偏析和把铸态组织变为,这些缺陷往往发生在锻造轮毂表层,发生在纤维
锻态组织,并在合适条件下,闭合内部孔隙,提高材伸出的地方。由于纤维伸出的地方在微观上本身就
料致密度。经锻造后形成的金属流线可提高零件的是一个缺陷,很容易成为应力集中处,在交变载荷作
几何尺寸质量。下面以6061锻造铝合金为例叩价绍用下极易成为疲劳源,产生疲劳裂纹
锻造铝合金的特点。
由于铝合金本身的锻造特性使得铝合金在锻造
(1)可锻性:锻造用铝合金一般都貝有较好的塑
付容易出现以下几种缺陷
性。但由于其流动性差,在锻造时能量消耗较大,比
(1)折叠:折?是造成锻造铝合金轮毂废品的主
低碳钢多消耗约30%的能量。
要缺陷,60%~70%的废品因折叠造成。产生折叠的
(2)导热性:由于铝合金导热性好、易于均匀热原因主要有:锻件断面形状、大小变化过于剧烈,使
透,加热时内应力小,可进行快速加热。
金属流动轨迹过于复杂;没有预制坯和预锻,直接锻
(3)变形速度:在锻造温度范围内,大多数铝合造形状非常复杂的锻件;预制坯和预锻模具设计不
金的工艺塑性并不随着变形速度的増大而发生显著合理:锻造时,操作失误、润滑不均、加压速度太快
降低,因此在满足质量条件下,可提高变形速度来提
等
根据多年的生产统计数据显示,折叠缺陷多发
高生产效率
(4)锻造温度范围:铝合金的锻造温度范围要求生在调机生产阶段
(2)过烧:铝合金可锻温度范围窄,其锻造加热
擦」t比较严格,一般在530-550℃左右。
(5)流动性:铝合金质地软,外摩擦系数较大,导温度,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
收稿日期:201209-12
暗,易有气泡,而且再次锻压容易产生裂纹。
」作者简介:孙愛军(1971-),女,从事机核没计及新产品开发等工作
生产中,对于过烧坯料只可再回炉加热一次,而
锻造
且对过烧坯料要集中控制,不能与正常坯料混放;对4.,2荧光渗透探伤检测法
过烧坯料产品要做详细检测,以防止缺陷产品流出
锻造轮毂经过机加工后,一般要经过荧光渗透
(3)大晶粒:在锻造铝轮毂的表面、锻件变形程检测
度小而尺寸较大的部位和变形程度大的区域以及飞
渗透检测是一种以毛细作用原理为基础的检测
边区附近,锻铝和硬铝很容易产生粗大晶粒。
技术,主要用于检測金属表面开口、裂纹等缺陷。检
(4)裂纹:锻造铝合金轮毂容易产生表面和内部测时,将溶有荧光染料的渗透液施加到零件表面,在
裂纹。坯料加热不足、保温时间不够、锻造温度过高毛细作用下,渗透液渗入到细小的表面开口缺陷中,
或过低,变形程度太大、变形速度太高、锻造过程中通常可以显示宽0.5um、深10pm、长1mm的细微裂
产生的弯曲和折叠没有及时消除再次进行锻造,都纹。清除附着在轮毂表面的多余渗透液,经于燥后再
可能产生表面裂纹。坏料内部存在有粗大的氧化物喷涂显像剂,缺陷中的渗透液在毛细作用下被重新
夹渣和低熔点脆性化合物,变形时在拉应力和切应吸附到轮毂表面上,就形成放大了的缺陷显示,即可
力的作用下产生开裂,并不断扩大,这是铝合金锻件检测出缺陷的形貌和分布状态。
内部裂纹产生的主要原因。同时,模具和锻压设备没4.3超声波探伤检测法
有预热,或预热温度不够也可能引起锻造铝合金轮
超声波检测是一种应用于锻造铝合金轮毂缺陷
毂产生裂纹。
检测的新型检测方法。
(5)流线不顺、涡流和穿流:其成因与折叠基本
超声波是超声振动在介质中的传播,其实质是
相同,也是由于金属对流或流向紊乱而造成,只不过以波动形式在介质中传播的机械振动。超声检测是
有的部位尽管存在有流线不顺和涡流现象,但未能使超声波与锻造轮毂相互作用,根据超声波的反射、
发展至折叠那样严重的程度。穿流和涡流明显降低透射的散射行为,对轮毂进行缺陷检测,除了可以检
塑性指标、疲劳性能和抗腐蚀性能
測轮毂表面缺陷,还可以检测到深度为1mm~5mm
(6)粘模、起皮:铝合金因质地软、摩擦系数大,的轮毂内部缺陷。但是,超声波检测对轮毂内部缺陷
容易粘模,容易引起轮毂起皮,表面粗糙,严重时会的精确定量、定性描述还需要进一步完善
因不能脱模而中断生产。锻造毛坯粘模缺陷的起因,4.4涡流探伤检测法
般认为是润滑不足,或润滑剂使用不当造成的。因
涡流检测是一种针对轮毂表面或近表面的检测
为这种缺陷在生产中发生几率较小,其控制方法还方法。
在继续探索中。
涡流仪检测轮毂表面时,如果检测线圈有交变
综上所述,锻造铝合金轮毂主要缺陷集中在表电流时,就会在线圈周围产生交变磁场,当检测线圈
面,以裂纹、折聲、起泡等为主要表现形式,其内部缺沿着轮毂表面移动,轮毂中就会感应出高频电流,此
陷较少。
即涡流。利用电磁感应原理,通过测定轮毂内部感生
出涡流的变化量(涡流的幅值、相位、流动性等),从
鍛造铝合金轮轂缺陥的检測方法
而来评定轮毂的缺陷。
针对锻造铝合金轮毂主要缺陷集中在轮毂表面
以美国产US-454A型手持涡流仪为例,该型号
的特点,现场检测主要方法有目测法、赱光渗透探伤渴流仪可以配不同外形的检测线圈,用于检测锻造
检测法、超声波探伤检测法,以及涡流探伤检测法。轮毂的轮幅表面、胎圈座、中心孔等位置的表面及近
4.1目测法
表面缺陷。
在生产中,因折叠而产生的较大裂纹,以及因还
同超声波检测一样,涡流检测不能定量及精确
料内部缺陷产生的较大裂纹,一般通过目测即可发地给出缺陷详细描述,只是一种近似的对比行为。在
现。通常这些大裂纹几何长度会有30mm~50mm,尤定量检测