一種攪拌摩擦釬焊鋁合金復(fù)合輪的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種攪拌摩擦釬焊鋁合金復(fù)合輪的制造方法，步驟一、下輪輞的制造；步驟二、上輪輻的制造；步驟三、進(jìn)行輪輞與輪輻復(fù)合；步驟四、進(jìn)行攪拌摩擦釬焊；無(wú)針攪拌頭采用H13等耐熱鋼材，對(duì)于焊接6mm厚度的輪輞選擇直徑為20mm的攪拌頭；焊接參數(shù)，攪拌頭下壓量控制在0.1-0.25mm，焊接機(jī)轉(zhuǎn)速控制在1500轉(zhuǎn)／分鐘；輪轂旋轉(zhuǎn)一周，焊接旋轉(zhuǎn)速度初期在200mm／min，焊接過(guò)100mm之后可以將速度控制在400mm／min。捋攪拌摩擦釬焊引入到輪轂生產(chǎn)中，與現(xiàn)有的采用攪拌摩擦焊技術(shù)生產(chǎn)的輪轂比，具有更高的生產(chǎn)效率，同時(shí)又可以進(jìn)一步提高焊接強(qiáng)度。
【專利說(shuō)明】一種攪拌摩擦釬焊鋁合金復(fù)合輪的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及車身制造領(lǐng)域，尤其涉及鋁合金攪拌摩擦釬焊輪的制造。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車用的鋁合金輪轂，出現(xiàn)一種新的制造方式:將輪輻和輪輞單獨(dú)制造，再采用攪拌摩擦焊進(jìn)行焊接，這種新工藝與傳統(tǒng)的鑄造或者鍛造工藝比具有節(jié)能降耗，同時(shí)又可以降低輪轂重量的優(yōu)勢(shì)。但是這種復(fù)合輪轂工藝在生產(chǎn)過(guò)程也存在一定的問(wèn)題。攪拌摩擦焊，由于存在攪拌針，在焊接結(jié)尾處會(huì)留下一個(gè)匙孔，而目前的堵匙孔工藝容易造成輪轂疲勞裂縫漏氣等諸多隱患，一年使用后有3-5%的輪轂出現(xiàn)不同程度的漏氣問(wèn)題。而且攪拌摩擦焊的焊縫寬度一般為厚度0.8-1.2倍，對(duì)于重載輪需要進(jìn)行多道焊接來(lái)加大焊縫寬度?？紤]到復(fù)合輪轂的安全性能，迫切需要一種既可以滿足復(fù)合要求，又不存在安全隱患的新型焊接技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種攪拌摩擦釬焊鋁合金復(fù)合輪的制造方法，
[0004]步驟一:下輪輞的制造:
[0005]1.1、將板材對(duì)焊卷成圓筒，或者采購(gòu)合適直徑的筒料；
[0006]1.2、將輪輞旋壓成形；
[0007]1.3、機(jī)械加工輪輞與輪輻接口，捋輪輞與輪輻焊接處精車；
[0008]1.4、加工完成后進(jìn)行酸洗，去除表面污潰和氧化層；
[0009]1.5、干燥輪輞清潔保存?zhèn)溆茫?br> [0010]步驟二:上輪輻的制造:
[0011]2.1、將輪輻鑄造成形；
[0012]2.2、輪輻數(shù)控加工，加工焊接臺(tái)階，表面粗糙度不大于0.8Ra / um ;輪輞與輪輻過(guò)盈配合，輪輻過(guò)盈量控制在0.1-0.3mm的范圍內(nèi)；
[0013]2.3、加工完成后進(jìn)行酸洗，去除表面污潰和氧化層；
[0014]2.4、干燥輪輻清潔保存?zhèn)溆茫?br> [0015]2.5、焊接前刷鍍釬焊層，厚度控制在0.1-0.15mm之內(nèi)；
[0016]步驟三:進(jìn)行輪輞與輪輻復(fù)合
[0017]3.1、加熱輪輞，熱脹后與輪輻對(duì)接；
[0018]3.2、風(fēng)冷到室溫；
[0019]步驟四:進(jìn)行攪拌摩擦釬焊:
[0020]4.1、無(wú)針攪拌頭采用H13鋼材，對(duì)于焊接6mm厚度的輪輞選擇直徑為20mm的攪拌頭，焊接8mm厚度的輪輞可選擇24_的攪拌頭；
[0021]4.2、焊接參數(shù)，攪拌頭下壓量控制在0.1-0.25_，焊接機(jī)轉(zhuǎn)速控制在1500轉(zhuǎn)/分鐘；
[0022]4.3、輪轂旋轉(zhuǎn)一周，焊接旋轉(zhuǎn)速度初期在200mm / min，焊接過(guò)IOOmm之后可以捋速度控制在400mm / min。
[0023]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟1.2中，用強(qiáng)力旋壓機(jī)進(jìn)行旋壓。
[0024]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟1.3中，對(duì)接面厚度為2mm，表面粗糙度不大于0.8Ra / um。
[0025]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟1.3中，輪輞與輪輻的接口留有0.5mm的縫隙。
[0026]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，輪輞清洗過(guò)后，完成焊接時(shí)間間隔小于36小時(shí)。
[0027]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，輪輻清洗過(guò)后，完成刷鍍釬焊層時(shí)間間隔小于24小時(shí)。
[0028]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，刷鍍完成到焊接完成間隔小于12小時(shí)。
[0029]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟3.1中，輪輞加熱到150攝氏度。
[0030]本發(fā)明的有益效果是:
[0031]本發(fā)明公開(kāi)了制造鋁合金釬焊輪轂的一種方法，利用攪拌摩擦釬焊技術(shù)生產(chǎn)組合式輪轂。輪轂由上輪輻和下輪輞組成，上輪輻包含部分傳統(tǒng)的上輪輞，下輪輞利用旋壓技術(shù)生產(chǎn)，之后采用攪拌摩擦釬焊接捋上下輪輞復(fù)合。本發(fā)明捋攪拌摩擦釬焊技術(shù)引入到輪轂生產(chǎn)中，大大的提高了輪轂生產(chǎn)效率，又可以結(jié)合旋壓技術(shù)在輪輞強(qiáng)化上的優(yōu)勢(shì)。最終的產(chǎn)品可以比傳統(tǒng)的鋁合金鑄造輪輕30%，同時(shí)又比新近出現(xiàn)的攪拌摩擦焊接復(fù)合輪提高10%的生產(chǎn)效率。
[0032]將攪拌摩擦釬焊引入到輪轂生產(chǎn)中，與現(xiàn)有的采用攪拌摩擦焊技術(shù)生產(chǎn)的輪轂tt,具有更聞的生廣效率，同時(shí)又可以進(jìn)一步提聞焊接強(qiáng)度。
【具體實(shí)施方式】
[0033]首先進(jìn)行下輪輞的制造?？梢允褂枚喾N鋁合金如5，6，7系以及2系牌號(hào)的鋁合金。
[0034]
[0035]加工方法如下
[0036]1.1、將管材切成相應(yīng)寬度的圓筒。如果采用板材,可以將板材卷圓對(duì)焊,加工成需要尺寸的圓管。
[0037]1.2、用強(qiáng)力旋壓機(jī)進(jìn)行旋壓，將輪輞旋壓成形。在旋壓的過(guò)程中，輪輞強(qiáng)度可以進(jìn)
一步提升。
[0038]1.3、機(jī)械加工輪輞與輪輻接口，捋輪輞與輪輻焊接處精車。對(duì)接處厚度控制在2mm,確保表面粗糙度不大于0.8Ra / um。輪輞與輪福的接口需要留有0.5mm的縫隙,讓攪拌摩擦釬焊過(guò)程中的多余釬料排出。
[0039]1.4、加工完成后進(jìn)行酸洗，去除表面污潰和氧化層。
[0040]1.5、干燥輪輞清潔保存?zhèn)溆谩Ｗ⑤嗇y清洗過(guò)后，完成焊接時(shí)間間隔不能超過(guò)36小時(shí)。如果超過(guò)該時(shí)間需要重新進(jìn)行酸洗。
[0041]進(jìn)行上輪輻的制造。輪輻可以采用多種方法制造。如鑄造，鍛造以及新出現(xiàn)的熔湯鍛造，液態(tài)模鍛等。具體如下:[0042]加工方法如下
[0043]2.1、捋輪輻鑄造成形?？设T造，鍛造以及新出現(xiàn)的熔湯鍛造等。
[0044]2.2、輪輻數(shù)控加工，加工焊接臺(tái)階，確保表面粗糙度不大于0.8Ra / um。輪輞與輪輻過(guò)盈配合，輪輻過(guò)盈量控制在0.1-0.3mm的范圍內(nèi)。
[0045]2.3、加工完成后進(jìn)行酸洗，去除表面污潰和氧化層。
[0046]2.4、干燥輪輻清潔保存?zhèn)溆?。注輪輻清洗過(guò)后，完成刷鍍釬焊層時(shí)間間隔不能超過(guò)24小時(shí)。如果超過(guò)該時(shí)間需要重新進(jìn)行酸洗。
[0047]2.5、焊接前刷鍍釬焊層，可以采用Zn層。厚度控制在0.1_0.15mm之內(nèi)。
[0048]注:刷鍍完成到焊接完成間隔不要超過(guò)12小時(shí)。
[0049]進(jìn)行輪輞與輪輻復(fù)合
[0050]3.1、輪輞加熱到100-120攝氏度。熱脹后與輪輻對(duì)接。
[0051]3.2、風(fēng)冷到室溫。
[0052]進(jìn)行攪拌摩擦釬焊:
[0053]在專用的攪拌摩擦釬焊機(jī)上進(jìn)行釬焊。注:輪輞與輪輻復(fù)合后，盡可能短的時(shí)間內(nèi)完成復(fù)合，最長(zhǎng)不要超過(guò)6小時(shí)。
[0054]4.1、無(wú)針攪拌頭采用H13鋼材,對(duì)于焊接6mm厚度的輪輞可選擇直徑為20mm的攪拌頭，焊接寬度可以達(dá)到18-20_。遠(yuǎn)高于攪拌摩擦焊接的IOmm寬度。
[0055]4.2、焊接參數(shù)，攪拌頭下壓量控制在0.1-0.25mm,焊接機(jī)轉(zhuǎn)速控制在1500轉(zhuǎn)/分鐘。太低的轉(zhuǎn)速焊接介面的破膜效果差。
[0056]4.3、輪轂旋轉(zhuǎn)一周,焊接旋轉(zhuǎn)速度初期在200mm / min,焊接過(guò)IOOmm之后可以將速度控制在400mm / min。(比傳統(tǒng)的攪拌摩擦焊接提高50% )
[0057]4.4、旋轉(zhuǎn)360度之后提起焊接頭。
[0058]輪轂機(jī)械加工，參考傳統(tǒng)的輪轂加工即可。
[0059]注:焊接區(qū)域有少量的釬焊料溢出，如覺(jué)得影響美觀可車除。
[0060]后續(xù)整體熱處理
[0061]輪輞和復(fù)合輪輻焊接完成后，由于兩個(gè)部件的材料一致，可以進(jìn)行強(qiáng)化熱處理。具體的工藝參考同種金屬的熱處理參數(shù)即可。
[0062]以6系列合金為例子，具體的熱處理參數(shù)是:固溶，溫度535度，保溫2-4小時(shí)，之后在30秒內(nèi)水冷卻到40度。之后進(jìn)行自然時(shí)效。
[0063]熱處理之后，輪轂的核心指標(biāo)屈服強(qiáng)度可以達(dá)到340MPa以上。
[0064]以下表格是完成后的輪轂的性能指標(biāo)。
[0065]
【權(quán)利要求】
1.一種攪拌摩擦釬焊鋁合金復(fù)合輪的制造方法，其特征在于: 步驟一:下輪輞的制造: 1.1、將板材對(duì)焊卷成圓筒，或者采購(gòu)合適的直徑的筒料； 1.2、捋輪輞旋壓成形； 1.3、機(jī)械加工輪輞與輪輻接口，捋輪輞與輪輻焊接處精車； 1.4、加工完成后進(jìn)行酸洗，去除表面污潰和氧化層； 1.5、干燥輪輞清潔保存?zhèn)溆茫? 步驟二:上輪輻的制造: 2.1、持輪福鑄造成形； 2.2、輪輻數(shù)控加工，加工焊接臺(tái)階，表面粗糙度不大于0.8Ra / um ;輪輞與輪輻為了保證裝配精度，采用過(guò)盈配合，輪輻過(guò)盈量控制在0.1-0.3mm的范圍內(nèi)； 2.3、加工完成后進(jìn)行酸洗，去除表面污潰和氧化層； 2.4、干燥輪輻清潔保存?zhèn)溆茫? 2.5、焊接前刷鍍釬焊層，厚度控制在0.1-0.15mm之內(nèi)，非刷鍍區(qū)域需要用膠帶做好保護(hù)，減少后期表面處理的重復(fù)性工作； 步驟三:進(jìn)行輪輞與輪輻復(fù)合: 3.1、加熱輪輞到100-120攝氏度，熱脹后與輪輻對(duì)接； 3.2、風(fēng)冷到室溫； 步驟四:進(jìn)行攪拌摩擦釬焊: 4.1、無(wú)針攪拌頭采用H13鋼材，對(duì)于焊接6mm厚度的輪輞選擇直徑為20mm的攪拌頭；焊接8_厚度的輪輞可選擇24_的攪拌頭； 4.2、焊接參數(shù)，攪拌頭下壓量控制在0.1-0.25mm，焊接機(jī)轉(zhuǎn)速控制在1500轉(zhuǎn)/分鐘；4.3、輪轂旋轉(zhuǎn)一周，焊接旋轉(zhuǎn)速度初期在200mm / min，焊接過(guò)IOOmm之后可以將速度提高到 400mm/min。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種攪拌摩擦釬焊鋁合金復(fù)合輪的制造方法，其特征在于:步驟1.2中，用強(qiáng)力旋壓機(jī)進(jìn)行旋壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種攪拌摩擦釬焊鋁合金復(fù)合輪的制造方法其特征在于:步驟1.3中，對(duì)接面厚度為2mm，表面粗糙度不大于0.8Ra / um。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種攪拌摩擦釬焊鋁合金復(fù)合輪的制造方法其特征在于:步驟1.3中，輪輞與輪輻的接口留有0.5mm的縫隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種攪拌摩擦釬焊鋁合金復(fù)合輪的制造方法其特征在于:輪輞清洗過(guò)后，完成焊接時(shí)間間隔小于36小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種攪拌摩擦釬焊鋁合金復(fù)合輪的制造方法其特征在于:輪輻清洗過(guò)后，完成刷鍍釬焊層時(shí)間間隔小于24小時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種攪拌摩擦釬焊鋁合金復(fù)合輪的制造方法其特征在于:刷鍍完成到焊接完成間隔小于12小時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種攪拌摩擦釬焊鋁合金復(fù)合輪的制造方法其特征在于:步驟3.1中，輪輞加熱到100-120攝氏度。
【文檔編號(hào)】B23P15/00GK103600204SQ201310519811
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月28日
【發(fā)明者】劉輝宇, 李鐵騎 申請(qǐng)人:劉輝宇