CN102152085A - 异种铝合金复合汽车轮毂的制造方法 - Google Patents

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戚文军
王海艳
农登
宋东福
张新颖
李新国
郑飞燕
周楠
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Abstract

一种异种铝合金复合汽车轮毂的制造方法，包括如下步骤：首先，制造轮辋；接着，制造外直径稍大于轮辋内直径的轮辐；其后，将轮辋加热，然后将轮辐压入有定位装置的模具与轮辋过盈装配；最后，将过盈装配后的轮辋和轮辐按圆周分成若干个点进行搅拌摩擦点焊。本发明轮辐和轮辋采用过盈配合的方式进行装配，使轮辐和轮辋在没有焊接的情况下已经达到牢固的结合，并采用搅拌摩擦点焊将轮辐和轮辋进行连接，这种方法对轮毂组织、性能的热影响程度要比搅拌摩擦焊环缝焊小很多，且这种方法获得的异种铝合金复合汽车轮毂的焊接接头不需要再进行热处理，从而简化生产工艺，大幅度提高了轮毂的整体性能，又能达到轮毂减重的目标。

Description

异种铝合金复合汽车轮毂的制造方法
技术领域
本发明涉及一种汽车轮毂的制造方法，特别是一种异种铝合金复合汽车轮毂的制造方法。
背景技术
当前，汽车轻量化已成为全球汽车产业发展的重要研究课题，其中减轻轮毂的重量可以有效的降低能耗、改善整车的加速及制动性能、提高驾乘舒适性及安全性。而铝合金轮毂以其重量轻、制造精度高、强度大、惯性阻力小、散热能力强、视觉效果好等优点已逐渐代替钢制轮毂。
目前，全球轿车轮毂市场，铝化率已达到90%以上。而铝合金轮毂按结构可分为一片式、二片式和三片式结构。其中，一片式轮毂通常采用低压铸造而成，它以制造成本低、工艺成熟，工艺性能较好而被大多数汽车制造商接纳。但是，低压铸造生产的轮毂存在如下问题：1、轮轴处热量集中，凝固速度慢，晶粒粗大，成为整个轮毂机械性能最差的部位；2、轮辐与轮辋结合处存在铸造热节和明显的壁厚差，使轮毂整体性能的提高受到很大制约。为保证产品品质和性能，只有增加轮辋的厚度，这不利于轮毂轻量化。二片式轮毂是轮辐和轮辋分别制造再连接而成。三片式轮毂是由轮辐和两个轮辋零件分别制造再连接而成。二片式轮毂和三片式轮毂以其轮辐形状多样化、安装快捷、可缩短生产周期等优点而深受生产厂家青睐。但是，现行的二片式轮毂和三片式轮毂的轮辐和轮辋均采用螺栓连接，虽然方便、快捷，但用螺栓连接无疑又会增加轮毂的整体重量，这不利于汽车轮毂的轻量化，所以用先进的搅拌摩擦焊完成轮辐和轮辋的连接是发展二片式轮毂产品的主导方向。
发明内容
本发明的目的在于克服二片式轮毂螺栓连接的不足，提供一种工艺简单，既能大幅度提高轮毂的整体性能，又能达到轮毂减重目标的异种铝合金复合汽车轮毂的制造方法。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明所述的异种铝合金复合汽车轮毂的制造方法，其特点是包括如下步骤：
a、制造轮辋；
b、制造外直径稍大于轮辋内直径的轮辐；
c、将轮辋加热，然后将轮辐压入装有定位装置的模具内与轮辋过盈装配；
d、对过盈装配后的轮辋和轮辐沿圆周分成若干个点进行搅拌摩擦点焊。
其中，上述轮辋的制造方法及步骤如下：
a1、将板材滚压成“D”形筒体；
a2、采用搅拌摩擦焊对“D”形筒体进行纵缝焊接；
a3、将焊接后的“D”形筒体滚压成圆形筒体；
a4、将圆形筒体放在卧式旋压机上旋压成为轮辋；
a5、将轮辋进行T6热处理。
本发明轮辐和轮辋采用过盈配合的方式进行装配，使轮辐和轮辋在没有焊接的情况下已经达到牢固的结合，同时采用搅拌摩擦点焊将轮辐和轮辋进行连接，这种方法对轮毂组织、性能的热影响程度要比搅拌摩擦焊环缝焊小很多，且这种方法获得的异种铝合金复合汽车轮毂的焊接接头不需要再进行热处理，从而简化了生产工序，大幅度提高了轮毂的整体性能，同时又能达到轮毂减重的目标,使本发明制造的汽车复合铝轮毂比传统的低压铸造铝轮毂减重20%～25%，实现了汽车轻量化，最终达到节能环保的目标。由于轮辋是通过先用板材滚压成“D”形筒体，待“D”形筒体进行纵缝焊接后，再将“D”形筒体滚圆、旋压后形成轮辋的方法制造而成，这样轮辋筒体的纵缝焊可以在同一平面上实现，从而降低了轮辋筒体纵缝焊接的难度，简化了焊接夹具，使筒体的纵缝焊接简单、方便，成品率高。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1为本发明进行装配时的示意图。
图2为图1在I:I处的局部放大示意图。
图3为本发明“D”形筒体进行纵缝焊接的示意图。
具体实施方式
本发明所述的异种铝合金复合汽车轮毂的制造方法，包括如下步骤：
首先，制造轮辋1，其方法及步骤是：首先，用退火态（O态）6061变形铝合金板材滚压成“D”形筒体，如图3所示；然后，将“D”形筒体放在专用夹具上采用搅拌摩擦焊对其进行平板式的纵缝焊接，焊接工艺为搅拌头的旋转速度为1200r/min，工件行走速度为300~400mm/min；接着，将“D”形筒体滚压成圆形筒体；然后，将圆形筒体放在卧式旋压机上旋压成为轮辋1；最后，将轮辋1进行T6热处理，其热处理规范为：535℃保温4小时+水淬，水淬要求水温不低于80℃，并在15s内入水；人工时效规范为：155℃保温8小时+空冷；
然后，制造外直径稍大于轮辋1内直径的轮辐2，以确保其与轮辋1过盈配合的装配尺寸；而且，轮辐2是采用A356铸造铝合金通过低压铸造工艺制作而成，轮辐2铸造后需进行T6热处理，其热处理规范为：535℃保温7小时+水淬，水淬要求水温不低于50℃，并在15s内入水；人工时效规范为：135℃保温4小时+空冷。并且，经过T6热处理后的轮辐2要进行粗机加工。此外，轮辐2也可以是采用退火态的变形铝合金锻造而成，铝合金通过加热→旋锻坯料→机械加工等工序加工成轮辐2；
然后，先将轮辋1加热，再将轮辐2压入装有定位装置的模具内与轮辋1过盈装配，如图1及图2所示；轮辋1是采用火焰喷枪进行加热，其加热的温度为150℃～200℃；
最后，将过盈装配后的轮辋1和轮辐2放在专用夹具上固定，将过盈装配后的轮辋1和轮辐2沿圆周分成若干个点进行搅拌摩擦点焊连接；如图1及图2所示，搅拌摩擦点焊的搅拌头3从轮辋1圆周外侧加压旋入，并将轮辐2和轮辋1按圆周等分成若干个点进行搅拌摩擦点焊。采用异种铝合金制造的轮辋1和轮辐2经搅拌摩擦点焊后其接头性能如表1所示：
表1 异种铝合金搅拌摩擦点焊后接头性能
本发明是通过实施例来描述的，但并不对本发明构成限制，参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，如对于本领域的专业人士是容易想到的，这样的变化应该属于本发明权利要求限定的范围之内。

Claims (7)

1.一种异种铝合金复合汽车轮毂的制造方法，其特征在于包括如下步骤：
a、制造轮辋（1）；
b、制造外直径稍大于轮辋（1）内直径的轮辐（2）；
c、将轮辋（1）加热，然后将轮辐（2）压入装有定位装置的模具内与轮辋（1）过盈装配；
d、对过盈装配后的轮辋（1）和轮辐（2）沿圆周分成若干个点进行搅拌摩擦点焊。
2.根据权利要求1所述异种铝合金复合汽车轮毂的制造方法，其特征在于上述轮辋（1）的制造方法及步骤如下：
a1、将板材滚压成“D”形筒体；
a2、采用搅拌摩擦焊对“D”形筒体进行纵缝焊接；
a3、将焊接后的“D”形筒体滚压成圆形筒体；
a4、将圆形筒体放在卧式旋压机上旋压成为轮辋（1）；
a5、将轮辋（1）进行T6热处理。
3.根据权利要求2所述异种铝合金复合汽车轮毂的制造方法，其特征在于上述T6热处理的规范为：535℃保温4小时+水淬，水淬要求水温不低于80℃，并在15s内入水；人工时效规范为：155℃保温8小时+空冷。
4.根据权利要求1所述异种铝合金复合汽车轮毂的制造方法，其特征在于上述轮辋（1）过盈装配时的加热温度为150℃～200℃。
5.根据权利要求1所述异种铝合金复合汽车轮毂的制造方法，其特征在于上述轮辐（2）采用低压铸造工艺制作而成，轮辐（2）铸造后要进行T6热处理，其热处理规范为：535℃保温7小时+水淬，水淬要求水温不低于50℃，并在15s内入水；人工时效规范为：135℃保温4小时+空冷。
6.根据权利要求1或5所述异种铝合金复合汽车轮毂的制造方法，其特征在于上述轮辐（2）采用的材料为铸造铝合金。
7.根据权利要求1或2所述异种铝合金复合汽车轮毂的制造方法，其特征在于上述轮辋（1）采用的材料为退火态的变形铝合金。
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