專利名稱：輪轂制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輪轂的制造技術(shù)，特別涉及一種輪轂制造工藝。
技術(shù)背景傳統(tǒng)車輪按輪輞和輪盤結(jié)合形式的不同，輪轂可分如下結(jié)構(gòu)一、 一片式(整體式)輪轂輪輞和輪盤是由一個整體組成的；二、 兩片式輪轂由輪輞和輪盤結(jié)合起來的結(jié)構(gòu)，連接方式可為焊接 或者螺紋連接；三、 三片式輪轂由2個輪輞零件和輪盤組合起來的結(jié)構(gòu)，連接方式 一般為螺紋連接。所以輪轂的制造有一片式(整體式)制造、兩片式制造和三片式制造。 一、 一片式制造:采用重力鑄造或低壓鑄造，其原材料為A356或AlSil 1鋁合金。而兩者相比，雖然重力鑄造的設(shè)備投資成本較低，但由于該法使用的是重力補縮，澆注系統(tǒng)較復(fù)雜，金屬材料利用率很低(通常只有50%左右的利用率)，且所得產(chǎn)品的抗泄漏性能不及低壓鑄造，所以汽車主機 廠一般都不希望采用該法制造的輪轂裝到汽車上。低壓鑄造雖然設(shè)備投資 較普通重力鑄造機稍高，但比重力鑄造有更好的結(jié)晶凝固效果，且因壓力 場下有提高氫在合金中溶解度的作用，而可以相對減少針孔產(chǎn)生的效果， 故被大多汽車制造商廣泛的接納使用。盡管如此，低壓鑄造在輕合金輪轂生產(chǎn)中，在技術(shù)依然存在一些難于擺脫的問題1、整個輪轂的熔體在充填到鑄型中的過程中，全部熔體都需通過輪 轂的輪盤中心處部位，使這里吸收大量熱量，整個輪轂在凝固過程中，這 里是熱量最集中的地方，也是凝固速度最遲的部位，所以，這里也是整個輪轂晶粒最粗大的部位，從而也成了整個車輪機械性能最差的部位。2、傳統(tǒng)車輪都存在輪盤和輪輞交界處的鑄造熱節(jié)，圖1為傳統(tǒng)鋁合 金輪轂低壓鑄造結(jié)構(gòu)圖，圖中輪輞和輪盤相交處，形成一個鑄造熱節(jié)(圖 1中的黑色圓圈部分)，該熱節(jié)與輪輞有著明顯的壁厚差，從而使輪轂鑄造凝固過程和產(chǎn)品品質(zhì)提高受都到很大抑制(1) 大的壁厚差易造成連結(jié)處收縮的收縮應(yīng)力，給車輪使用中的受 沖擊帶來隱患；(2) 鑄造熱節(jié)處凝固速度緩慢，成為鑄件最不容易得到有效補縮的 部位，通常情況下，這里很難做到絕對沒有縮松的可能，多數(shù)情況下，這 里的縮松度都在五級以上，是整個輪轂最危險的斷面；(3) 為確保鑄造熱節(jié)處縮松度帶來的不安全性，制造商往往用增加 與它連結(jié)處的壁厚，來縮小壁厚差的辦法，但這種緩解辦法恰恰與車輪輕 量化的目標正好背道而馳；(4) 由于鑄造熱節(jié)的存在，給型腔順序凝固條件帶來了致命的破壞， 給模具設(shè)計和鑄造中的溫度場控制，帶來了極大困難，直接影響到產(chǎn)品的 不良率，也關(guān)系到整個生產(chǎn)成本上升。一片式制造也采用鍛造和旋壓技術(shù)，其原材料為6061鋁合金。較之 于鑄造技術(shù)，鍛造和旋壓技術(shù)很好的解決了輪轂的機械性能問題，但其昂 貴的設(shè)備投資和極低的材料利用率，使其在目前不能夠大規(guī)模的普及。一片式制造還采用鑄坯旋壓技術(shù)，該技術(shù)是鑄造、鍛造、旋壓技術(shù)的 結(jié)合將一片式的鑄造毛坯通過旋壓技術(shù)加工后輪輞，是適應(yīng)輪胎扁平化， 輪轂大尺寸化趨勢而對后輪輞的抗沖擊性優(yōu)化的一項技術(shù)。鑄旋雖然從一 定程度上提高了后輪輞的機械性能，但前輪輞和輪盤因鑄造技術(shù)而留下的 缺陷依然存在且合格率不高，且旋壓后輪輞的成本也較高。二、兩片式制造輪輞采用鍛造或旋壓技術(shù)完成，輪盤采用鍛造完成 (也有部分采用鑄造完成)。兩片式的結(jié)構(gòu)及制造工藝，不僅決定了其高昂的制造成本，同時也決定了其外觀的單一性，具體來講，這種制造工藝 只能制造具有深輪唇外觀的輪轂。三、三片式制造和兩片式的制造工藝類同，缺點也類同。 攪拌摩擦焊技術(shù)發(fā)明至今14年以來，無論在國外還是在國內(nèi)，已經(jīng) 成功跨出試驗研究階段，發(fā)展成為在鋁合金結(jié)構(gòu)制造中可以替代熔焊技術(shù) 的工業(yè)化實用的固相連接技術(shù)；這項新型的焊接技術(shù)在航空航天飛行器、 高速艦船快艇、高速軌道列車、汽車等輕型化結(jié)構(gòu)以及各種鋁合金型材拼 焊結(jié)構(gòu)制造中，已經(jīng)展示出顯著的技術(shù)和經(jīng)濟效益，諸如根除了熔焊所 固有的焊接缺陷(氣孔、凝固裂紋等)、提高了接頭和結(jié)構(gòu)的連接質(zhì)量、 降低了焊接變形等；并且在其他輕金屬如鎂、銅、鋅等材料結(jié)構(gòu)的制造中 也正在實施工程化應(yīng)用。但是，這項技術(shù)還未應(yīng)用到輪轂的輪輞和輪盤的 連接工藝。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為了克服以上現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了一種降低成本、提 高輪轂生產(chǎn)效率、提高輪轂機械性能的輪轂制造工藝。本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)本輪轂制造工藝，其特征在 于包括以下步驟(1) 、輪盤用鑄造工藝制作；(2) 、將裁截好的輪輞板材巻成筒體，焊接筒縫，清除毛刺；(3) 、將筒體在立式壓床上加壓擴口；(4) 、將已擴口的筒體，在旋壓機上旋壓成型為輪輞；(5) 、在定位工裝臺上，將步驟(1)成型的輪盤和步驟(4)成型的 輪輞通過攪拌摩擦焊焊接。所述步驟(1)的鑄造工藝為重力鑄造、低壓鑄造或者液態(tài)擠壓鑄造。 在所述步驟(1)的鑄造工藝過程中，對鑄造熱節(jié)的部位進行掏料處理。所述步驟(1)的鑄造工藝采用上下水平分型，不帶側(cè)模的鑄模結(jié)構(gòu) 進行鑄造。所述步驟(1)的輪盤為A356、 Al-Si系鋁合金材料或者其它鑄造輕n五o所述步驟(2)的輪輞板材為5系或6系變形鋁合金材料。所述步驟(5)的輪盤和輪輞搭接配合后通過攪拌摩擦焊焊接，搭接配合處的結(jié)構(gòu)為階梯形結(jié)構(gòu)。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點本輪轂制造工藝作為一種全新的輪轂制造工藝，將帶動輪轂制造技術(shù)的突飛猛進，具體如下1、 只用水平分型的上下模鑄型結(jié)構(gòu)，免去了傳統(tǒng)輪轂必須用的側(cè)模 結(jié)構(gòu)，大大簡化了鑄造模具結(jié)構(gòu)和成本；2、 鑄件設(shè)計時，對鑄造熱節(jié)的部位進行掏料處理，回避了鑄造過程 中鑄造熱節(jié)的產(chǎn)生，極大的提高輪轂的整體性能；3、 采用鑄造工藝和旋壓技術(shù)的工藝組合，能充分有效地發(fā)揮二種技 術(shù)特點，確保輪轂力學性并實現(xiàn)輕量化需要。不僅如此，輪轂更能適應(yīng)組 織多品種款式生產(chǎn)的需要，迎合市場對產(chǎn)品款式多變化的要求。4、 因為輪輞與輪盤采用攪拌摩擦焊這種非常成熟的焊接工藝連結(jié)， 其連結(jié)部位的機械性能得以保證，從而很好的發(fā)揮了其后輪輞采用6061 鋁合金的性能特點，加之鑄造熱節(jié)部位的減小和消失，可從根本上解決 90°沖擊實驗不成功的問題，而相對于全部使用6061鋁合金制造的輪轂， 其成本又降低了很多；5、 解決了兩片式、三片式輪轂造型單一的問題；6、 為目前的OEM市場提供了新的低成本、高性能、輕量化的產(chǎn)品對象。本輪轂制造工藝能適合汽車輕合金二片式、三片式的雙金屬復(fù)合輪轂 結(jié)構(gòu)。如圖9所示，為使用本輪轂制造工藝生產(chǎn)的三片式輪轂。隨著材料科學的快速發(fā)展，本發(fā)明的輪盤和輪輞可以采用更多的材 料，如鎂合金等，從而更好的提高輪轂性能。


圖1是傳統(tǒng)鋁合金輪轂低壓鑄造結(jié)構(gòu)圖。圖2是本發(fā)明的生產(chǎn)輪盤的模具的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的輪盤的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是將裁截好的輪輞板材巻成筒體的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是將筒體擴口的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是筒體旋壓成型為輪輞的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是輪盤和輪輞焊接的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是圖7的部分放大圖。圖9是使用本輪轂制造工藝生產(chǎn)的三片式輪轂的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。 實施例1:如圖2 8所示，本輪轂制造工藝，包括以下步驟一、 輪盤1用鑄造工藝制作，可以采用重力鑄造、低壓鑄造、液態(tài)擠 壓鑄造或者其它壓力場鑄造等各種傳統(tǒng)的辦法制造，此部分的鑄造，因為 輪盤l高度較之整個輪轂，沒有后輪輞部分，所以高度要低很多，故大大降低了工藝難度，提高了生產(chǎn)效率，同時，此鑄造可只通過上模2、下模 3完成，而不需要側(cè)模，如圖2所示，大大降低模具成本的同時也可以對 其原來易產(chǎn)生鑄造熱節(jié)的部位4進行掏料處理，如圖3所示，從而從根本 上解決鑄造輪盤1的鑄造熱節(jié)問題。輪盤1采用A356或Al-Si系鋁合金 材料，或者其它鑄造輕合金。二、 將裁截好的輪輞板材巻成筒體5，如圖4所示，焊接筒縫，清除 毛刺；輪輞板材為6061鋁合金材料，或者其它變形合金。6061鋁合金，較之傳統(tǒng)的鑄造用A356鋁合金，6061鋁合金的性能優(yōu) 勢如下表性能 材料^"^^^屈服強度CTQ.2 (MPa)抗拉強度Ob(MPa)延伸率(％)A3561972098.8606123423813. 7提高程度18.8%35.4%55.7%三、 將筒體5在立式壓床上加壓擴口，如圖5所示，為下道工序作變 形準備；四、 將已擴口的筒體5，在旋壓機上旋壓成型為輪輞6，如圖6所示;五、 如圖7和圖8所示，在定位工裝臺7上，將成型的輪盤l和輪輞 6搭接配合后通過攪拌摩擦焊(圖7和圖8中的標號8為焊頭)焊接，搭 接配合處的結(jié)構(gòu)為階梯形結(jié)構(gòu)。實施例2:如圖9所示，圖9是使用本輪轂制造工藝生產(chǎn)的三片式輪轂。圖中的 兩個輪輞6和輪盤1通過攪拌摩擦焊焊接，其制造工藝和實施例1類似。上述具體實施方式
為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不能對本發(fā)明的權(quán)利要 求進行限定，其他的任何未背離本發(fā)明的技術(shù)方案而所做的改變或其它等 效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、輪轂制造工藝，其特征在于包括以下步驟(1)、輪盤用鑄造工藝制作；(2)、將裁截好的輪輞板材卷成筒體，焊接筒縫，清除毛刺；(3)、將筒體在立式壓床上加壓擴口；(4)、將已擴口的筒體，在旋壓機上旋壓成型為輪輞；(5)、在定位工裝臺上，將步驟(1)成型的輪盤和步驟(4)成型的輪輞通過攪拌摩擦焊焊接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪轂制造工藝，其特征在于所述步驟(1) 的鑄造工藝為重力鑄造、低壓鑄造或者液態(tài)擠壓鑄造。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪轂制造工藝，其特征在于在所述步驟 (1)的鑄造工藝過程中，對鑄造熱節(jié)的部位進行掏料處理。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪轂制造工藝，其特征在于所述步驟(1) 的鑄造工藝采用上下水平分型，不帶側(cè)模的鑄模結(jié)構(gòu)進行鑄造。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪轂制造工藝，其特征在于所述步驟(1)的輪盤為A356或Al-Si系鋁合金材料。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪轂制造工藝，其特征在于所述步驟(2) 的輪輞板材為5系或6系變形鋁合金材料。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪轂制造工藝，其特征在于所述步驟(5) 的輪盤和輪輞搭接配合后通過攪拌摩擦焊焊接，搭接配合處的結(jié)構(gòu)為階梯 形結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種輪轂制造工藝，包括以下步驟一、輪盤用鑄造工藝制作；二、將裁截好的輪輞板材卷成筒體，焊接筒縫，清除毛刺；三、將筒體在立式壓床上加壓擴口；四、將已擴口的筒體，在旋壓機上旋壓成型為輪輞；五、在定位工裝臺上，將步驟一成型的輪盤和步驟四成型的輪輞通過攪拌摩擦焊焊接。本工藝只用水平分型的上下模鑄型結(jié)構(gòu)，免去了傳統(tǒng)輪轂必須用的側(cè)模結(jié)構(gòu)，大大簡化了鑄造模具結(jié)構(gòu)和成本；回避了鑄造過程中鑄造熱節(jié)的產(chǎn)生；因為輪輞與輪盤采用攪拌摩擦焊這種非常成熟的焊接工藝連結(jié)，其連結(jié)部位的機械性能得以保證，解決了90°沖擊實驗不成功的問題。
文檔編號B23P15/00GK101214605SQ200810025799
公開日2008年7月9日 申請日期2008年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月14日
發(fā)明者張新穎, 潘增源 申請人:張新穎