CN103496294A

CN103496294A - 一种重载卡车用车轮轮辋及其成型工艺

Info

Publication number: CN103496294A
Application number: CN201310455167.2A
Authority: CN
Inventors: 牟淑坤; 董现春; 张楠; 章军; 张飞虎; 陈延清; 刘宏; 郭占山; 鞠建斌; 张熹; 齐建
Original assignee: Shougang Corp
Current assignee: Shougang Corp
Priority date: 2013-09-29
Filing date: 2013-09-29
Publication date: 2014-01-08

Abstract

一种重载卡车用车轮轮辋及其成型工艺，属于重载卡车用车轮钢技术领域。车轮轮辋化学成分重量百分比为：C：0.10-0.15%，Si：0.01-0.08%，Mn：1.0-1.5%，Alt：0.03-0.06%，Nb：0.01-0.02%，Ti：0.01-0.02%，P：0.007-0.014%，S：≤0.003%，O：≤0.003%，N：≤0.003%，余量为Fe及其它杂质元素。车轮轮辋成型工艺包括板卷开平、下料、酸洗、卷圆、闪光焊、扩孔、滚压成型、扩涨等工序。优点在于：轮辋开裂率下降到1%以下，抗拉强度在600MPa以上，延伸率在30%以上，弯曲疲劳寿命达到100万次以上，径向疲劳寿命达到200万次以上，有效提高生产效率和产品质量。

Description

一种重载卡车用车轮轮辋及其成型工艺

技术领域

本发明属于重载卡车用车轮钢技术领域，特别涉及一种重载卡车用车轮轮辋及其成型工艺。

背景技术

汽车是现代化工业发展的重要标志，近几年随着国内汽车工业的大力发展，汽车车轮行业也在材质和结构上迅猛发展。汽车减重轻量化和节能环保是今后的发展趋势，而汽车车轮轮惘部分在满足其使用性能要求的基础上存在着减轻质量的潜力。

目前，国内重卡汽车市场主要以380CL和490CL为车轮钢圈主要制造材料。380CL车轮钢的强度和疲劳寿命较低，在重卡行驶过程中非常容易出现疲劳断裂而发生车祸危险，且其制成的轮辋规格较厚，增加了车身自重，不利于节能环保。490CL车轮钢虽然提高了强度和疲劳寿命，在一定程度上减轻了制成轮辋的质量，但是在轮辋的生产过程中，由于强度较高，闪光焊接时间较长，焊后成型易发生焊缝开裂，报废率较高，造成成本增加。因此开发研制高强度高疲劳寿命的车轮钢，并研究轮辋的成型工艺，提高轮辋的生产效率，减少废品率，是目前市场日益发展的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种重载卡车用车轮轮辋及其成型工艺。解决了车轮钢强度低，轮辋生产开裂率高的问题。保证轮辋强韧性的同时提高了疲劳寿命，提高了生产效率。

本发明一种重载卡车用车轮轮辋（即所使用车轮钢的化学成分），其化学成分重量百分比为：C：0.10-0.15%，Si：0.01-0.08%，Mn：1.0-1.5%，Alt：0.03-0.06%，Nb：0.01-0.02%，Ti：0.01-0.02%，P：0.007-0.014%，S：≤0.003%，O：≤0.003%，N：≤0.003%，余量为Fe及其它杂质元素。在制造过程中严格控制S、N、O的含量，通过Nb、Ti微合金化，使抗拉强度在600MPa以上，延伸率在30%以上。

车轮轮辋的成型工艺为：板卷开平、下料、酸洗、卷圆、闪光焊、扩孔、滚压成型、扩涨等工序制成。弯曲疲劳寿命达到100万次以上，径向疲劳寿命达到200万次以上。其中闪光焊参数控制如下：

两端电极夹持长度：25-55mm，夹持力：3-8×10⁵N，焊接电压8-14V，焊接电流550-700A，烧化速度：1-1.5mm/s，闪光时间15-22s，顶锻带电时间0.6-1.2s，顶锻保压时间1.8-3.6s，顶锻速度：25-40mm/s。

顶锻带电保压时间与顶锻保压时间的比例为1:3。

下面对本发明要求范围给予说明。碳元素能够显著提高钢材的抗拉强度，本发明要求钢中C含量为C：0.10-0.15%，C含量过大会影响钢板的成形性和焊接性能，而C含量过小会导致抗拉强度和疲劳寿命降低；钢中Si含量要求0.01-0.08%，Si含量大于0.3%会影响钢中SiO2.MnO.Al2O3体系夹杂物过多，从而影响钢板的焊接性能，且Si含量过高会影响钢卷的表面质量，从而影响其疲劳寿命；钢中Mn含量要求为1.0-1.5%，Mn元素能够改善钢板的力学性能，Mn含量大于1.5%不仅仅能够引起上述夹杂物问题，还会导致钢中层状马氏体生成，影响钢板的扩孔性能；钢中Alt要求为0.03-0.06%，Alt含量过大会导致钢中夹杂物超标，影响成型性能和焊接性能等，而Alt含量小于0.02%会导致钢中氧难以控制在低含量；钢中加入少量的Nb、Ti微合金化，添加Nb能够细化晶粒和提高抗拉强度，从而提高疲劳寿命，添加Ti还可以提高可焊性，尤其是制造轮辋，焊接方法为闪光对焊，对可焊性要求更高，要求Nb控制在0.01-0.02%，Ti控制在0.01-0.02%；氧含量控制在0.003%以下，氮含量控制在0.003%以下，O含量过高会导致夹杂物超标和轮辋疲劳寿命降低，N含量过高会降低钢的塑性、韧性和冲击性能；钢中P含量要求在0.007-0.014%，P含量过高会钢板塑性和韧性下降；钢中S含量要求小于0.003%，S含量过高会降低钢板的焊接性能和扩孔性能。

轮辋成型闪光焊过程中两端电极夹持长度为25-55mm，预留一定的夹持长度有利于闪光过程中取出表面油污及杂质，夹持长度过大会造成闪光后期顶锻是发生旁弯；夹持力范围在3-8×10⁵N，夹持力过小会造成焊接接头未熔合，造成开裂率上升，而夹持力过大会造成焊接残余应力过大，降低焊接接头疲劳寿命；焊接电压为8-14V，焊接电压过小会使焊接端面均热时间延长而影响生产效率，焊接电压过大造成过热区太宽，降低焊接接头疲劳寿命；焊接电流为550-700A，焊接电流过小会造成焊接未熔合，造成开裂率上升，焊接电流过大会造成火口烧化过分剧烈，氧化严重；烧化速度：1-1.5mm/s，烧化速度太小会造成火口端面金属氧化严重，烧化速度太大会造成火口烧化剧烈并发生爆炸声，易造成焊接接头未熔合；闪光时间为15-22s，闪光时间选择应以闪光焊结束时，火口端部均能均匀加热为原则；顶锻带电时间为0.6-1.2s，顶锻带电时间是降低焊接缺陷发生率的主要工艺参数，火口端面金属在剧烈的闪光焊过程中易发生局部氧化，带电顶锻可将氧化的火口金属挤出，保证焊接质量；顶锻保压时间为1.8-3.6s，顶锻保压时间是保证焊接接头性能的主要工艺参数，保压时间太短会造成接头强度降低，保压时间太长会造成焊接接头疲劳寿命降低；顶锻速度为25-40mm/s，将火口端面熔化金属在凝固前充分挤出，顶锻速度太小造成端面金属氧化严重，顶锻速度太大则造成接头强度降低。

本发明的优点在于：抗拉强度高，可达到600MPa以上；延伸率在30%以上，轮辋生产率提高10%以上，炸裂率下降到1%以下，制成的轮辋弯曲疲劳寿命达到100万次以上，径向疲劳寿命达到200万次以上。

具体实施方式

实施例1

重载卡车用车轮轮辋化学成分重量百分比为：C：0.11%，Si：0.05%，Mn：1.43%，Alt：0.045%，Nb：0.013%，Ti：0.016%，P：0.009%，S：0.001%，O：0.002%，N：0.001%，余量为Fe及其它杂质元素。将板卷开平、下料（下料尺寸：5.5mm×280mm×1700mm）、卷曲、闪光对焊、除毛刺、扩孔、滚压等生产工序制成车轮轮辋。其闪光对焊工艺为：两端电极夹持长度：28mm，夹持力：5×10⁵N，焊接电压12V，焊接电流590A，烧化速度：1.2mm/s，闪光时间18s，顶锻带电时间0.9s，顶锻保压时间2.8s，顶锻速度：29mm/s。制成轮辋的力学性能为：抗拉强度640MPa，延伸率32%，炸裂率0.8%，轮辋弯曲疲劳寿命110万次，径向疲劳寿命220万次。

实施例2

重载卡车用车轮轮辋化学成分重量百分比为：C：0.11%，Si：0.03%，Mn：1.4%，Alt：0.05%，Nb：0.018%，Ti：0.012%，P：0.014%，S：0.001%，O：0.001%，N：0.002%，余量为Fe及其它杂质元素。将板卷开平、下料（下料尺寸：5.5mm×280mm×1700mm）、卷曲、闪光对焊、除毛刺、扩孔、滚压等生产工序制成车轮轮辋。其闪光对焊工艺为：两端电极夹持长度：50mm，夹持力：4×10⁵N，焊接电压9V，焊接电流560A，烧化速度：1.1mm/s，闪光时间21s，顶锻带电时间1.2s，顶锻保压时间3.6s，顶锻速度：38m/s。制成轮辋的力学性能为：抗拉强度620MPa，延伸率33%，炸裂率0.75%，轮辋弯曲疲劳寿命122万次，径向疲劳寿命243万次。

实施例3

重载卡车用车轮轮辋化学成分重量百分比为：C：0.11%，Si：0.03%，Mn：1.3%，Alt：0.05%，Nb：0.012%，Ti：0.018%，P：0.012%，S：0.002%，O：0.001%，N：0.002%，余量为Fe及其它杂质元素。将板卷开平、下料（下料尺寸：5.5mm×280mm×1700mm）、卷曲、闪光对焊、除毛刺、扩孔、滚压等生产工序制成车轮轮辋。其闪光对焊工艺为：两端电极夹持长度：35mm，夹持力：6×10⁵N，焊接电压9V，焊接电流670A，烧化速度：1.4mm/s，闪光时间22s，顶锻带电时间1.1s，顶锻保压时间3.3s，顶锻速度：35mm/s。制成轮辋的力学性能为：抗拉强度670MPa，延伸率35%，炸裂率0.9%，轮辋弯曲疲劳寿命111万次，径向疲劳寿命232万次。

Claims

1.一种重载卡车用车轮轮辋，其特征在于，化学成分重量百分比为：C：0.10-0.15%，Si：0.01-0.08%，Mn：1.0-1.5%，Alt：0.03-0.06%，Nb：0.01-0.02%，Ti：0.01-0.02%，P：0.007-0.014%，S：≤0.003%，O：≤0.003%，N：≤0.003%，余量为Fe及其它杂质元素。

2.一种权利要求1所述的车轮轮辋的成型工艺，包括板卷开平、下料、酸洗、卷圆、闪光焊、扩孔、滚压成型、扩涨工序，其特征在于，其中闪光焊参数控制如下：两端电极夹持长度：25-55mm，夹持力：3-8×10⁵N，焊接电压8-14V，焊接电流550-700A，烧化速度：1-1.5mm/s，闪光时间15-22s，顶锻带电时间0.6-1.2s，顶锻保压时间1.8-3.6s，顶锻速度：25-40mm/s。

3.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，顶锻带电保压时间与顶锻保压时间的比例为1:3。