專利名稱：鍛造的鋁車輪及相關(guān)的制造方法和合金的制作方法
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種改進的鍛造鋁車輪以及利用含低銅的7000系列鋁合金制造此類輪子的方法。
2.現(xiàn)有技術(shù)的描述已知在車輪的制造中可采用鋁合金。美國專利6,315,367公開一種鑄鋁卡車輪，據(jù)稱其避免了單獨制造的輪盤和輪緣的焊接。
長期以來人們就知道在卡車輪的商品化制造中采用鋁合金6061。已知可以通過對鍛件進行固溶熱處理，接著水淬和人工時效來生產(chǎn)由合金6061制造的鍛造鋁合金輪子。同樣已知的是建議在制輪中使用鑄造合金356。通常參見美國專利4,316,637。
美國專利4,345,360公開了一種通過擠壓、切割、變形成所要求的形狀并通過諸如冷壓焊焊接的可擠壓鋁合金。
在美國專利5,026,122中建議了在商用車輛上使用鋁輪。同樣參見美國專利5,740,609中公開的的兩件式車輪。
在美國專利5,441,334中公開了鋁合金6061以及5454和A356的使用。此外參見美國專利5,210,948，其公開了一種用于履帶車(例如，坦克)的鋁合金6013輪。
已經(jīng)公開了含銅的鋁合金7075的使用，用于非充氣輪胎車輪組件上通常為C形的胎面構(gòu)件。參見美國專利4,558,727。
已公布的美國專利申請2002/0003373公開了含銅的鋁合金7050和7075在生產(chǎn)冷鍛輪和旋制輕合金輪緣中的使用。所述輪緣據(jù)稱是由5000系列鋁合金制造，該合金據(jù)稱具有類似于冷鍛合金輪緣的強度和輕重量。
美國專利4,490,189公開了2000，6000或7000系列鋁合金的模壓或鍛造，但是沒有涉及車輪并且著重于一定的熱處理序列。
盡管有上述的公開，然而對具有改進性能的車輪仍存在非常實際和相當(dāng)大的需求。
發(fā)明概述本發(fā)明滿足了上述需要。
制造鍛造的鋁車輪的方法的一個實施方案包括將低銅的7000系列鋁合金錠鍛造成輪工件，初始冷卻所述鍛造的輪工件，然后機械加工所述工件并表面處理所述工件。
由含低銅的7000系列合金制造的鍛造鋁車輪與6061輪相比特征在于具有改進的疲勞性能。
本發(fā)明包括適用于所述輪的獨特合金。
本發(fā)明的一個目的是提供一種制造鍛造鋁輪的方法以及所得到的輪，該輪具有期望的強度和降低的重量同時具有類似的疲勞壽命。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種制造鍛造鋁車輪的方法以及所得到的輪，該輪顯示出改進的疲勞性能。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種制造鍛造鋁車輪的方法，該方法可最小化現(xiàn)有技術(shù)的成型后水淬產(chǎn)生的殘余應(yīng)力所引起的鍛造后畸變。
本發(fā)明的又一目的是提供改進的熱處理，其有助于減少不希望有的輪畸變。
本發(fā)明的另一目的是提供一種制造需要較少成型后機械加工的鍛造含低銅7000系列鋁輪的方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種可用于所述方法和輪的合金。
本發(fā)明的另一目的是提供這樣的方法和將具有提高強度的相關(guān)鍛造鋁輪。
通過本發(fā)明的下列詳細說明并參考附加的圖解說明將更充分地理解本發(fā)明的這些以及其它目的。
附圖簡述

圖1是顯示本發(fā)明方法的第一實施方案的流程圖。
圖2是本發(fā)明方法的另一實施方案的流程圖。
圖3是本發(fā)明方法的另一實施方案的流程圖。
圖4是本發(fā)明方法的另一實施方案的流程圖。
圖5是本發(fā)明方法的另一實施方案的流程圖。
圖6是本發(fā)明方法的另一實施方案的流程圖。
圖7是載荷與疲勞裂紋啟動的循環(huán)之間的關(guān)系曲線的圖解，對比了由6061合金制造的鋁鍛造一件式車輪和由本發(fā)明含低銅7000系列鋁合金制造的鋁鍛造一件式車輪。
優(yōu)選實施方案的描述如這里所使用的術(shù)語″車″意指具有充氣輪胎并構(gòu)造成可以在道路上或離開道路駕駛的機動化輪式車輛，并且明確包括(但不局限于)汽車、1-8型卡車、運動用途車輛、貨車(vans)、輕運貨車、公共汽車、娛樂車、摩托車、施工車輛、構(gòu)造成由機動化牽引車牽引的拖車、船用拖車以及野營掛車。
如這里所使用的術(shù)語″輪工件″意指單獨或當(dāng)與一個或多個構(gòu)件連接時成為車輪的工件。
如這里所使用的術(shù)語″低銅″意指(1)沒有銅或者(2)銅的含量低于所述的最高限度。
這里引用的所有百分數(shù)都指重量百分比，除非有明確的相反說明。
本發(fā)明是由含低銅7000系列鋁合金制造的鍛造鋁車輪及其制造方法。
本發(fā)明的方法包括從含低銅7000系列鋁合金錠制成輪工件來制造鍛造鋁車輪。鍛造之后以低于30/秒且優(yōu)選低于15/秒且最優(yōu)選約0.1/秒至4/秒的速率進行初始冷卻，隨后機械加工所述輪工件并表面處理。
優(yōu)選的含低銅7000系列鋁合金基于重量的組成為約3至7％的鋅，約0.5至2％的鎂，低于1％的錳，低于0.3％的鉻，約0.05至0.3％的鋯，低于0.2％的鈦，低于0.2％的銅和作為雜質(zhì)至多0.4％的鐵和至多0.35％的硅，余量為鋁。
另一優(yōu)選的含低銅7000系列鋁合金基于重量的組成是約3.6至4.6％的鋅，約0.7至1.5％的鎂，低于0.7％的錳；低于0.2％的鉻，約0.05至0.18％的鋯，低于0.1％的鈦，低于0.1％的銅以及作為雜質(zhì)的鐵和硅總共至多約0.5％，余量為鋁。
最優(yōu)選的含低銅7000系列鋁合金具有如下的基于重量的組成約3.6至4.6％的鋅；約0.7至1.5％的鎂；約0.1至0.5％的錳；約0.06至0.2％的鉻；約0.05至0.18％的鋯；約0.02至0.06％的鈦；低于0.1％的銅，以及作為雜質(zhì)的鐵和硅總共至多約0.5％，余量為鋁。銅含量可以為約0.02至0.1重量％。
本發(fā)明的優(yōu)點之一是其不需要之后進行水淬的傳統(tǒng)固溶熱處理，這種處理往往在輪中積累內(nèi)應(yīng)力從而促成畸變，使用更多材料以及要求另外的機械加工。
在本發(fā)明中，初始的成型后冷卻可以為空氣淬冷的形式并且可以是通過靜止空氣或強制的(例如，鼓風(fēng)機或壓縮的)空氣。該初始冷卻優(yōu)選將所述輪工件冷卻到至少400并可將其冷卻到環(huán)境溫度?？梢詫嵭凶匀粫r效若干天并優(yōu)選約一小時至七天，隨后進行人工時效。所述人工時效可以在約200至250的第一溫度下在約一至八小時的期間內(nèi)進行，并接著在大約290至360的溫度下進行約兩至十六小時。
用于本發(fā)明的優(yōu)選合金有7004，7005，7108，7003，7008，7108A，7018，7019，7019A，7020以及7021鋁合金。
在制造本發(fā)明的鍛造輪中所采用的含低銅7000系列鋁合金優(yōu)選為T5狀態(tài)。如果要求，也可以使用其它狀態(tài)諸如T1，T6和T7。
可以理解的是，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，可以對輪工件進行構(gòu)造使得成為具有整體成形的輪盤和環(huán)繞輪緣的一件式輪。其還可以是獨立的輪盤和環(huán)繞輪緣，可以利用選自焊接和機械緊固件的至少一種固定方式將兩者連接起來形成輪結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的含低銅7000系列鋁合金對于這種目的是易于焊接的。
在實現(xiàn)輪或輪工件所要求的強化的人工時效完成之后，對所述輪工件進行機械加工，可以進行表面預(yù)加應(yīng)力以賦予壓縮殘余應(yīng)力狀態(tài)來提高疲勞性能和一致性，進行表面精整和典型地提供保護涂層。
所述保護涂層可以是可在升高的溫度下固化的可固化涂層，在升高的溫度下固化也可以是人工時效的一個步驟。例如，固化可以在約300至380進行約十至八十分鐘。所述保護涂層提供了耐腐蝕性。
參見圖1，考慮本發(fā)明方法的第一實施方案。將用含低銅7000系列鋁合金制成的鋁錠2在例如約200至1000下進行鍛造6，以便生產(chǎn)輪工件，然后通過強制空氣淬冷10對其進行冷卻，所述淬冷優(yōu)選將溫度降低至約100至400，之后對鋁輪工件進行自然時效12，在所述圖解實施例中，所述自然時效可以持續(xù)約一小時至七天。隨后，對所述工件進行人工時效14，在該優(yōu)選方法中所述人工時效14是兩步過程，第一步驟14A在約200至250持續(xù)約一至八小時，接著第二步驟14B在約290至360持續(xù)約兩至十六小時，兩個人工時效步驟的總時間約為三至二十四小時。然后對所述輪工件進行機械加工20來獲得所要求的形狀并進行表面精整24來獲得所要求的(例如拋光，紋理或緞光的)外觀。然后為所述輪工件施加保護涂層，其可包括例如表面預(yù)處理28A，清潔和/或蝕刻和/或陽極化，在約室溫至250下干燥28B，聚合物涂覆28C，例如，涂覆丙烯酸涂層并在約300至380對所述涂層進行固化28D持續(xù)約十至八十分鐘。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向本發(fā)明方法的另一實施方案并參照圖2，顯示了用含低銅7000系列鋁合金制成的鋁錠32，在約200至1000下對其進行鍛造36來生產(chǎn)輪工件，隨后通過強制空氣淬冷40將其冷卻，優(yōu)選將溫度降低到約100至400，其后對所述鋁輪工件進行機械加工42以便獲得所要求的形狀。隨后，對所述工件進行人工時效44，在該優(yōu)選方法中所述人工時效44是兩步過程，第一步驟44A在約200至250持續(xù)約一至八小時，接著第二步驟44B在約290至360持續(xù)約兩至十六小時，兩個人工時效步驟的總時間約為三至二十四小時。然后對所述輪工件進行表面精整54來獲得所要求的(例如拋光、紋理、或緞光的)外觀。然后為所述輪工件施加保護涂層，處理步驟包括例如，表面預(yù)處理58A，清潔和/或蝕刻和/或陽極化，在約室溫至250下干燥58B，聚合物涂覆58C，例如，涂覆丙烯酸涂層并在約300至380對所述涂層進行固化58D持續(xù)約十至八十分鐘。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向本發(fā)明方法的另一實施方案并參照圖3，顯示了用含低銅7000系列鋁合金制成的鋁錠62，在約200至1000下對其進行鍛造66來生產(chǎn)輪工件，隨后通過強制空氣淬冷70將其冷卻，優(yōu)選將溫度降低到約100至400，其后對所述鋁輪工件進行自然時效72，在圖解的該實施例中該自然時效72可持續(xù)約一小時至七天。隨后，對所述工件進行人工時效74，在該優(yōu)選方法中所述人工時效74是兩步過程，第一步驟74A在約200至250持續(xù)約一至八小時，接著第二步驟74B在約290至360持續(xù)約兩至十六小時，兩個人工時效步驟的總時間約為三至二十四小時。然后對所述輪工件進行機械加工以及預(yù)加應(yīng)力80來獲得所要求的形狀和表面中的壓縮殘余應(yīng)力狀態(tài)，并然后進行表面精整84來獲得所要求的(例如拋光、紋理或緞光的)外觀。然后為所述輪工件施加保護涂層，其處理步驟包括表面預(yù)處理88A，例如清潔和/或蝕刻和/或陽極化，在約室溫至250下干燥88B，聚合物涂覆88C，例如涂覆丙烯酸涂層并在約300至380對所述涂層進行固化88D約十至八分鐘。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向本發(fā)明方法的另一實施方案并參照圖4，顯示了用含低銅7000系列鋁合金制成的鋁錠102，在約200至1000下對其進行鍛造106來生產(chǎn)輪工件，隨后通過強制空氣淬冷110將其冷卻，優(yōu)選將溫度降低到約100至400，其后對所述鋁輪工件進行機械加工和預(yù)加應(yīng)力112來獲得所要求的形狀和表面中的壓縮殘余應(yīng)力狀態(tài)。隨后，對所述工件進行人工時效114，在該優(yōu)選方法中所述人工時效114是兩步過程，第一步驟114A在約200至250持續(xù)約一至八小時，接著第二步114B在約290至360持續(xù)約兩至十六小時，兩個人工時效步驟的總時間約為三至二十四小時。然后對所述輪工件進行表面精整124來獲得所要求的(例如拋光、紋理或緞光的)外觀。然后為所述輪工件施加保護涂層，其處理步驟包括例如，表面預(yù)處理128A，清潔和/或蝕刻和/或陽極化，在約室溫至250下干燥128B，聚合物涂覆128C，例如，涂覆丙烯酸涂層并在約300至380對所述涂層進行固化128D約十至八十分鐘。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向本發(fā)明方法的另一實施方案并參照圖5，顯示了用含低銅7000系列鋁合金制成的鋁錠132，在約200至1000下對其進行鍛造136來生產(chǎn)輪工件，隨后通過強制空氣淬冷140將其冷卻，其優(yōu)選將溫度降低到約100至400，其后對所述鋁輪工件進行機械加工142以獲得所要求的形狀。然后對所述輪工件進行表面精整154來獲得所要求的(例如拋光、紋理或緞光的)外觀。然后為所述輪工件施加保護涂層，處理步驟包括例如，表面預(yù)處理158A，例如清潔和/或蝕刻和/或陽極化，在約室溫至250下干燥158B，聚合物涂覆158C，例如，涂覆丙烯酸涂層并在約300至380對所述涂層進行固化158D持續(xù)約十至八十分鐘。本發(fā)明方法的這個實施方案說明了用T1狀態(tài)的含低銅7000系列鋁合金制成的鍛造鋁輪。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向本發(fā)明方法的另一實施方案并參照圖6，顯示了用含低銅7000系列鋁合金制成的鋁錠162，在約200至1000下對其進行鍛造166來生產(chǎn)輪工件，隨后通過強制空氣淬冷170將其冷卻，優(yōu)選將溫度降低到約100至400，其后對所述鋁輪工件進行機械加工和預(yù)加應(yīng)力172來獲得所要求的形狀和表面中的壓縮殘余應(yīng)力狀態(tài)。然后對所述輪工件進行表面精整184來獲得所要求的(例如拋光、紋理或緞光的)外觀。然后為所述輪工件施加保護涂層，處理步驟包括例如，表面預(yù)處理188A，清潔和/或蝕刻和/或陽極化，在約室溫至250下干燥188B，聚合物涂覆188C，例如，涂覆丙烯酸涂層并在約300至380對所述涂層進行固化188D約十至八十分鐘。本發(fā)明方法的這個實施方案顯示了用T1狀態(tài)的含低銅7000系列鋁合金制成的鍛造和預(yù)加應(yīng)力的鋁輪。
可以理解的是，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，所述鍛造輪工件可以是一件式鍛造的或一件式鍛造并旋制的(spun)，也可以是多件式焊接和/或機械緊固的，例如，具有模壓板輪盤和軋制薄板輪緣，該輪工件可以利用靜止空氣、強制空氣、噴霧、噴淋或任何其它合適的方法或介質(zhì)進行成型后淬火或冷卻，以獲得所尋求的冷卻速率?？梢援a(chǎn)生具有或不具有由預(yù)應(yīng)力引起的表面壓縮殘余應(yīng)力狀態(tài)。其可以進行或不進行表面精整而生產(chǎn)。其可以具有或者不具有保護涂層而生產(chǎn)，為了外觀和/或耐腐蝕性，其可具有聚合物保護涂層諸如，例如丙烯酸、聚酯或其它適合的材料，涂料涂層，鍍鉻涂層或任何其它涂層。如果要求，可以同時采用表面精整和保護涂層。
可以理解的是，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，可根據(jù)構(gòu)造剖面厚度對輪工件進行熱處理以優(yōu)化自然和人工時效的組合。這種優(yōu)化的一個實例可包括利用較長的加熱速度到第一步人工時效溫度來代替在環(huán)境室溫下的自然時效時間。同樣可以理解的是，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的，可以對所述人工時效進行輕微調(diào)節(jié)以便達到所得材料的性質(zhì)諸如強度和耐腐蝕性。為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的這種調(diào)節(jié)的實例包括，將可以利用的設(shè)備升溫程度(也就是，相對緩慢的加熱速率)與一定溫度下的較短保持時間相結(jié)合，并且優(yōu)選的第二步驟時效操作可以是有意從第一步直接升溫或可以在第一和第二步驟之間存在有意和明顯的時間/溫度中斷。人工時效的另一變化可以顛倒第一和第二步驟。同樣廣泛已知的是，升溫到給定或目標(biāo)處理溫度和/或從給定或目標(biāo)處理溫度降溫其本身可產(chǎn)生時效作用，這可能并常常需要通過將此類變溫條件以及它們的時效作用并入總的時效處理中而加以考慮。例如，在可編程的空氣爐中，所述溫度可在適當(dāng)?shù)臅r間長度內(nèi)逐漸地升高到溫度水平，甚至沒有真正的保持時間，來實施適合的時效處理，之后可以將金屬冷卻至室溫。這種更連續(xù)的、具有變溫及其相應(yīng)的多個溫度時效作用的組合的時效方式使得可能在單個可編程的爐中以一個連續(xù)的熱處理進行人工時效。然而，為了方便且便于理解，對本發(fā)明的優(yōu)選實施方案進行了更詳細地描述，似乎每一步驟都與其它步驟不同。
現(xiàn)在更詳細參照圖7，顯示了在制造本發(fā)明的鍛造鋁車輪中采用的含低銅7000系列鋁合金與標(biāo)準(zhǔn)6061合金相比較進行的試驗的結(jié)果。所述試驗是具有誘導(dǎo)彎曲的完全輪構(gòu)件旋轉(zhuǎn)試驗，并被認為是對該輪設(shè)計有意義的試驗。圖7是以牛頓-米(N-m)為單位的載荷與疲勞裂紋開始的循環(huán)的對數(shù)表示的關(guān)系曲線。對于所述6061合金，如對數(shù)刻度上所表示的，約5039N-m的荷載下的6061合金的裂紋開始發(fā)生在平均約90,000次循環(huán)之后，隨后在約4344N-m的載荷下的裂紋開始發(fā)生在平均約180,000次循環(huán)之后且在約3649N-m的載荷下的裂紋開始發(fā)生在平均約670,000次循環(huán)之后。為了比較這些疲勞試驗結(jié)果與本發(fā)明的疲勞試驗結(jié)果，可以看到，含低銅7000系列鋁合金疲勞試驗的曲線與6061試驗相比，本發(fā)明獲得了相當(dāng)大的疲勞性能改進。對于本發(fā)明的含低銅7000系列鋁合金，如對數(shù)刻度上所表示的，在約5039N-m的載荷下的裂紋開始發(fā)生在約750,000次循環(huán)之后，隨后在約4344N-m的載荷下的裂紋開始發(fā)生在平均約1,3000,000次循環(huán)之后和在約3649N-m的載荷下的裂紋開始發(fā)生在平均約2,500,000次循環(huán)之后。表I顯示出了試驗數(shù)據(jù)。
表I
目前用于本發(fā)明的優(yōu)選的含低銅7000系列鋁合金是優(yōu)選狀態(tài)為T5，T1，T6和T7的7004，7005，7108，7003，7008，7108A，7018，7019，7019A，7020和7021。當(dāng)選擇T6或T7時，優(yōu)選在固溶熱處理之后采用空氣冷卻。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點是所述含低銅7000系列鋁合金的提高的強度允許所述輪的固定柱栓置于更大張力中。這提高了所述輪的疲勞強度。對于現(xiàn)有廣泛使用的柱栓和螺母，本發(fā)明利用更高強度的柱栓和螺母有利于使用約480至500英尺-磅甚至更高扭矩的螺母扭矩。
盡管本發(fā)明的輪可尤其有利地應(yīng)用在1至8級卡車以及汽車上，然而還可有利地使用在其它車上。
盡管在此為了說明而描述了本發(fā)明的具體實施方案，但顯然對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，可以在不背離所附權(quán)利要求中闡述的本發(fā)明的情況下進行許多細節(jié)的改變。
權(quán)利要求
1.一種制造鍛造鋁車輪的方法，包括將含低銅7000系列鋁合金錠鍛造成輪工件，初始冷卻所述鍛造輪工件，時效所述輪工件，和在所述時效之前或之后機械加工所述輪工件。
2.如權(quán)利要求1的方法，包括從7004，7005，7008，7003，7108，7108A，7021，7018，7019，7019A和7020鋁合金中選擇所述鋁合金。
3.如權(quán)利要求2的方法，包括使用選自T5，T1，T6和T7狀態(tài)的所述鋁合金。
4.如權(quán)利要求1的方法，包括所述含低銅7000系列鋁合金基于重量包含約3至7％的鋅；約0.5至2％的鎂；低于1％的錳；低于0.3％的鉻；約0.05至0.3％的鋯；低于0.2％的鈦；低于0.2％的銅作為雜質(zhì)的至多0.4％的鐵，和至多0.35％的硅；余量為鋁。
5.如權(quán)利要求4的方法，包括通過空氣淬冷實施所述初始冷卻。
6.如權(quán)利要求5的方法，包括以低于約30/秒的速度實施所述初始冷卻。
7.如權(quán)利要求6的方法，包括以約0.1至4/秒的速度實施所述初始冷卻。
8.如權(quán)利要求4的方法，包括在所述初始冷卻之后和所述機械加工之前，人工時效所述輪工件。
9.如權(quán)利要求8的方法，包括，分兩步實施所述人工時效，第一步具有低于第二步的時效溫度。
10.如權(quán)利要求9的方法，包括在約200至250實施所述第一人工時效約一至八小時。
11.如權(quán)利要求10的方法，包括在約290至360實施所述第二人工時效約兩至十六小時。
12.如權(quán)利要求11的方法，包括實施所述兩階段的人工時效總共約三至二十四小時。
13.如權(quán)利要求9的方法，包括在所述初始冷卻之后但在所述人工時效之前，自然時效所述工件約一小時至七天。
14.如權(quán)利要求1的方法，包括通過產(chǎn)生所要求的表面外觀隨后施加保護涂層進行表面處理。
15.如權(quán)利要求14的方法，包括固化所述保護涂層。
16.如權(quán)利要求1的方法，包括在所述初始冷卻之后機械加工所述輪工件，和在所述機械加工之后人工時效所述機械加工的輪工件。
17.如權(quán)利要求16的方法，包括分兩步實施所述人工時效，第一步驟的溫度低于第二步驟的溫度。
18.如權(quán)利要求17的方法，包括在約200至250實施所述第一人工時效步驟約一至八小時，和在約290至360實施所述第二人工時效步驟約兩至十六小時。
19.如權(quán)利要求18的方法，包括表面預(yù)處理之后干燥所述輪工件。
20.如權(quán)利要求19的方法，包括所述干燥之后向所述輪工件施加可固化涂層。
21.如權(quán)利要求20的方法，包括在約300至380固化所述涂層約十至八十分鐘。
22.如權(quán)利要求6的方法，包括實施所述初始冷卻以將所述輪工件溫度降低到約100至400。
23.如權(quán)利要求9的方法，包括所述人工時效之后對所述輪工件施加預(yù)應(yīng)力。
24.如權(quán)利要求9的方法，包括在所述初始冷卻之后但在所述人工時效之前機械加工所述輪工件。
25.如權(quán)利要求9的方法，包括在所述初始冷卻之后但在所述人工時效之前對所述輪工件施加預(yù)應(yīng)力。
26.如權(quán)利要求1的方法，包括在所述初始冷卻之后實施所述機械加工和表面精整而不進行人工時效。
27.如權(quán)利要求1的方法，包括在所述初始冷卻之后實施所述機械加工，接著進行表面精整和人工時效。
28.如權(quán)利要求1的方法，包括采用銅含量低于約0.1％的所述含低銅7000系列合金。
29.如權(quán)利要求15的方法，包括在約300至380固化所述涂層約十至八十分鐘。
30.如權(quán)利要求16的方法，包括所述時效包括多溫度時效作用的結(jié)合。
31.如權(quán)利要求28的方法，包括采用銅含量約0.02至0.1％的所述含低銅7000系列合金。
32.如權(quán)利要求1的方法，包括使用具有如下組成的合金作為所述含低銅鋁合金約3.6至4.6％的鋅，約0.7至1.5％的鎂，約0.1至0.5％的錳；約0.06至0.2％的鉻，約0.05至0.18％的鋯，約0.02至0.06％的鈦，低于0.1％的銅以及作為雜質(zhì)的鐵和硅總共至多約0.5％，余量為鋁。
33.如權(quán)利要求1的方法，包括采用所述方法來制造一件式車輪。
34.如權(quán)利要求1的方法，包括采用所述方法來制造多件式鋁輪，并通過選自焊接和機械緊固件的至少一種固定方式將所述工件連接。
35.如權(quán)利要求2的方法，包括采用7005作為所述鋁合金錠。
36.如權(quán)利要求35的方法，包括以7005-T5制造所述輪。
37.如權(quán)利要求35的方法，包括以7005-T1制造所述輪。
38.如權(quán)利要求35的方法，包括以7005-T6制造所述輪。
39.如權(quán)利要求35的方法，包括以7005-T7制造所述輪。
40.如權(quán)利要求2的方法，包括采用7004作為所述鋁合金錠。
41.如權(quán)利要求40的方法，包括以7004-T5制造所述輪。
42.如權(quán)利要求40的方法，包括以7004-T1制造所述輪。
43.如權(quán)利要求40的方法，包括以7004-T6制造所述輪。
44.如權(quán)利要求40的方法，包括以7004-T7制造所述輪。
45.如權(quán)利要求2的方法，包括采用7108作為所述鋁合金錠。
46.如權(quán)利要求45的方法，包括以7108-T5制造所述輪。
47.如權(quán)利要求45的方法，包括以7108-T1制造所述輪。
48.如權(quán)利要求45的方法，包括以7108-T6制造所述輪。
49.如權(quán)利要求45的方法，包括以7108-T7制造所述輪。
50.如權(quán)利要求1的方法，包括采用所述方法來制造卡車輪。
51.如權(quán)利要求1的方法，包括采用所述方法來制造汽車輪。
52.如權(quán)利要求1的方法，包括利用空氣淬冷實施所述初始冷卻。
53.如權(quán)利要求1的方法，包括，利用壓縮空氣實施所述初始冷卻。
54.如權(quán)利要求1方法，包括拋光所述機械加工的輪工件。
55.如權(quán)利要求54的方法，包括在所述拋光之后，向所述輪施加保護涂層，并在升高的溫度下固化所述保護涂層。
56.如權(quán)利要求55的方法，包括在約300至380實施所述固化約十至八十分鐘。
57.如權(quán)利要求56的方法，包括通過所述固化實施人工時效。
58.如權(quán)利要求1的方法，包括采用鋯含量基于重量為約0.05-0.18％的所述合金。
59.如權(quán)利要求1的方法，包括在所述合金中采用約3.6至4.6％的鋅。
60.如權(quán)利要求1的方法，包括在所述合金中采用約0.7至1.5％的鎂。
61.如權(quán)利要求59的方法，包括在所述合金中采用約0.05至0.18％的鋯。
62.如權(quán)利要求61的方法，包括在所述合金中采用約0.02至0.06％的鈦。
63.如權(quán)利要求1的方法，包括所述含低銅7000系列鋁合金基于重量包含約3.6至4.6％的鋅，約0.7至1.5％的鎂，低于0.7％的錳，低于0.2％的鉻，約0.05至0.18％的鋯，低于0.1％的鈦，低于0.1％的銅和作為雜質(zhì)的鐵和硅總共至多約0.5％，余量為鋁。
64.如權(quán)利要求63的方法，包括以T5狀態(tài)制造所述輪。
65.如權(quán)利要求63的方法，包括以T1狀態(tài)制造所述輪。
66.如權(quán)利要求63的方法，包括以T6狀態(tài)制造所述輪。
67.如權(quán)利要求63的方法，包括以T7狀態(tài)制造所述輪。
68.如權(quán)利要求32的方法，包括以T5狀態(tài)制造所述輪。
69.如權(quán)利要求32的方法，包括以T1狀態(tài)制造所述輪。
70.如權(quán)利要求32的方法，包括以T6狀態(tài)制造所述輪。
71.如權(quán)利要求32的方法，包括以T7狀態(tài)制造所述輪。
72.一種鍛造鋁車輪，包括由含低銅7000系列鋁合金構(gòu)成的所述輪。
73.如權(quán)利要求72的鍛造鋁車輪，包括所述含低銅7000系列合金，它基于重量百分比具有如下組成約3至7％的鋅，約0.5至2％的鎂，低于1％的錳，低于0.3％的鉻，約0.05至0.3％的鋯，低于0.2％的鈦；低于0.2％的銅和作為雜質(zhì)至多約0.4％的鐵和至多0.35％的硅，余量為鋁。
74.如權(quán)利要求72的鍛造鋁車輪，包括所述含低銅7000系列鋁合金，處于T5狀態(tài)。
75.如權(quán)利要求72的鍛造鋁車輪，包括所述含低銅7000系列鋁合金，處于T1狀態(tài)。
76.如權(quán)利要求72的鍛造鋁車輪，包括所述含低銅7000系列鋁合金，處于T6狀態(tài)。
77.如權(quán)利要求72的鍛造鋁車輪，包括所述含低銅7000系列鋁合金，處于T7狀態(tài)。
78.如權(quán)利要求73的鍛造鋁車輪，包括所述鋁輪是一件式鍛造鋁輪。
79.如權(quán)利要求73的鍛造鋁車輪，包括所述鋁輪是一件式鍛造并旋制的鋁輪。
80.如權(quán)利要求74的鍛造鋁車輪，包括所述鋁輪為多件式鋁輪。
81.如權(quán)利要求72的鍛造鋁車輪，包括所述7000系列鋁合金具有0.02至0.1重量％的銅。
82.如權(quán)利要求80的鍛造鋁車輪，包括通過選自焊接和機械緊固件的至少一種固定方式將所述鋁輪固定到一起。
83.如權(quán)利要求73的鍛造鋁車輪，包括將鐵和硅的總量限定為最多0.50重量％。
84.如權(quán)利要求73的鍛造鋁車輪，包括所述鋁合金具有約3.6至4.6重量％的鋅。
85.如權(quán)利要求73的鍛造鋁車輪，包括所述鋁合金具有約0.7至1.5重量％的鎂。
86.如權(quán)利要求73的鍛造鋁車輪，包括所述鋁合金具有低于0.1重量％的銅。
87.如權(quán)利要求73的鍛造鋁車輪，包括所述鋁合金具有約0.02至0.1重量％的銅。
88.如權(quán)利要求73的鍛造鋁車輪，包括所述鋁合金具有約0.1至0.5重量％的錳。
89.如權(quán)利要求73的鍛造鋁車輪，包括所述鋁合金具有約0.06至0.2重量％的鉻。
90.如權(quán)利要求73的鍛造鋁車輪，包括所述鋁合金具有約0.02至0.06重量％的鈦。
91.如權(quán)利要求73的鍛造鋁車輪，包括所述鋁合金具有約0.05至0.18重量％的鋯。
92.如權(quán)利要求72的鍛造鋁車輪，包括所述輪由7005鋁合金構(gòu)成。
93.如權(quán)利要求92的鍛造鋁輪，包括所述7005鋁合金為7005-T5。
94.如權(quán)利要求92的鍛造鋁輪，包括所述7005鋁合金為7005-T1。
95.如權(quán)利要求92的鍛造鋁輪，包括所述7005鋁合金為7005-T6。
96.如權(quán)利要求92的鍛造鋁車輪，包括所述7005鋁合金為7005-T7。
97.如權(quán)利要求72的鍛造鋁車輪，包括所述輪由7004鋁合金構(gòu)成。
98.如權(quán)利要求97的鍛造鋁車輪，包括所述7004鋁合金為7004-T5。
99.如權(quán)利要求97的鍛造鋁車輪，包括所述7004鋁合金為7004-T1。
100.如權(quán)利要求97的鍛造鋁車輪，包括所述7004鋁合金為7004-T6。
101.如權(quán)利要求97的鍛造鋁車輪，包括所述7004鋁合金為7004-T7。
102.如權(quán)利要求72的鍛造鋁車輪，包括所述輪由7108鋁合金構(gòu)成。
103.如權(quán)利要求102的鍛造鋁車輪，包括所述7108鋁合金為7108-T5。
104.如權(quán)利要求102的鍛造鋁車輪，包括所述7108鋁合金為7108-T1。
105.如權(quán)利要求102的鍛造鋁車輪，包括所述7108鋁合金為7108-T6。
106.如權(quán)利要求102的鍛造鋁車輪，包括所述7108鋁合金為7108-T7。
107.如權(quán)利要求72的鍛造鋁輪，包括所述鋁輪為一件式鋁輪。
108.如權(quán)利要求72的鍛造鋁輪，包括所述鋁輪為兩件式鋁輪。
109.如權(quán)利要求108的鍛造鋁輪，包括所述兩件式鋁輪鍛造鋁車輪具有通過選自焊接和機械緊固件的至少一種緊固方式固定到一起的輪盤和輪緣。
110.如權(quán)利要求93的鍛造鋁輪，包括所述鋁合金具有約0.02至0.1重量％的銅。
111.如權(quán)利要求72的鍛造鋁車輪，包括所述含低銅7000系列鋁合金基于重量包含約3.6至4.6％的鋅，約0.7至1.5％的鎂，低于0.7％的錳，低于0.2％的鉻，約0.05至0.18％的鋯，低于0.1％的鈦，低于0.1％的銅和作為雜質(zhì)的鐵和硅總共至多約0.5％，余量為鋁。
112.如權(quán)利要求111的鍛造鋁車輪，包括以T5狀態(tài)制造所述輪。
113.如權(quán)利要求111的鍛造鋁車輪，包括以T1狀態(tài)制造所述輪。
114.如權(quán)利要求111的鍛造鋁車輪，包括以T6狀態(tài)制造所述輪。
115.如權(quán)利要求111的鍛造鋁車輪，包括以T7狀態(tài)制造所述輪。
116.如權(quán)利要求73的鍛造鋁車輪，包括以T5狀態(tài)制造所述輪。
117.如權(quán)利要求73的鍛造鋁車輪，包括以T1狀態(tài)制造所述輪。
118.如權(quán)利要求73的鍛造鋁車輪，包括以T6狀態(tài)制造所述輪。
119.如權(quán)利要求73的鍛造鋁車輪，包括以T7狀態(tài)制造所述輪。
120.如權(quán)利要求72的鍛造鋁車輪，包括所述鋁合金選自7004，7005，7008，7003，7108，7108A，7021，7018，7019，7019A和7020鋁合金。
121.如權(quán)利要求73的鍛造鋁車輪，其已經(jīng)通過如下方法進行人工時效，該方法包括約200至250的第一人工時效步驟，和約290至360的第二人工時效步驟。
122.如權(quán)利要求121的鍛造鋁車輪，其中所述第一人工時效步驟具有約一至八小時的持續(xù)時間，且所述第二人工時效步驟具有兩至十六小時的持續(xù)時間。
123.如權(quán)利要求73的鍛造鋁車輪，其中所述輪已經(jīng)過人工時效并且所述時效包括多溫度時效作用的結(jié)合。
124.一種鋁合金，它基于重量包含約3.6至4.6％的鋅，約0.7至1.5％的鎂，低于0.7％的錳；低于0.2％的鉻，約0.05至0.18％的鋯，低于0.1％的鈦，低于0.1％的銅以及作為雜質(zhì)的鐵和硅總共至多約0.5％，余量為鋁。
125.如權(quán)利要求124的鋁合金，包含約3.6至4.6％的鋅；約0.7至1.5％的鎂；約0.1至0.5％的錳；約0.06至0.2％的鉻；約0.05至0.18％的鋯；約0.02至0.06％的鈦；低于0.1％的銅以及作為雜質(zhì)的鐵和硅總共至多約0.5％，余量為鋁。
126.如權(quán)利要求124的鋁合金，包含所述銅的存在量約0.02至0.1重量％。
127.如權(quán)利要求1的方法，包括在所述初始冷卻之后人工時效所述輪工件，和所述人工時效之后機械加工所述輪工件。
128.如權(quán)利要求1的方法，包括所述鍛造鋁車輪的特征在于，與由6061鋁合金構(gòu)成的鍛造鋁車輪相比具有改進的疲勞性能。
129.如權(quán)利要求72的鍛造鋁車輪，包括所述鍛造鋁車輪的特征在于，與由6061鋁合金構(gòu)成的鍛造鋁車輪相比具有改進的疲勞性能。
全文摘要
一種鍛造鋁車輪的制造方法，包括將含低銅7000系列鋁合金鍛造成輪工件，接著初始冷卻并機械加工和表面處理?？稍诶鋮s之后和機械加工之前或之后進行時效處理，該時效處理可以為自然時效、人工時效或兩者。公開了相應(yīng)的鍛造鋁輪。所述含低銅7000系列的鍛造鋁輪具有優(yōu)異的疲勞性能。公開了一種適于該方法和輪的合金。
文檔編號C22C21/00GK101076416SQ200580027577
公開日2007年11月21日 申請日期2005年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月1日
發(fā)明者C·E·加雷希, D·J·查克拉巴蒂, G·諾沃斯拉維斯基, R·M·費克, M·C·布雷斯特 申請人:美鋁公司