CN103846621B

CN103846621B - 一种泄气保用支撑体的制备方法

Info

Publication number: CN103846621B
Application number: CN201210525701.8A
Authority: CN
Inventors: 王进华; 杨波; 朱秀荣; 邢志媛; 吕娟; 龚朝辉; 王志锋; 侯立群; 郑顺奇; 裴政
Original assignee: Chinese Academy of Ordnance Science Ningbo Branch
Current assignee: Chinese Academy of Ordnance Science Ningbo Branch
Priority date: 2012-12-04
Filing date: 2012-12-04
Publication date: 2016-08-31
Anticipated expiration: 2032-12-04
Also published as: CN103846621A

Abstract

一种泄气保用支撑体的制备方法，其特征在于以铝合金作为原材料，采用砂型铸造、金属型铸造、低压铸造或差压铸造方法一次成型；再对毛坯进行精加工后进行分割，采用数控加工的方法对各分体进行锁环孔、锁块孔、螺栓孔特定位置的加工；再采用钢或其它强度高的金属材料配套加工锁环、锁块，最后将加工好的分体通过锁环、锁块、螺栓进行连接装配到与其对用的轮辋上即可。本发明采用铝合金作为原料，化学稳定性好，制备时无需采用特殊的防护措施，工艺简单，成本低廉；同时铝合金的工艺适用性较强，可以采用一些低成本的制备技术进行制造，有效地降低成本且成品率高，制得的支撑体力学性能较高，在轮胎泄气状态下能够保证车辆安全、平稳行驶。

Description

一种泄气保用支撑体的制备方法

技术领域

本发明涉及金属产品的制备技术领域，具体是一种泄气保用内支撑体的制备方法。

背景技术

轮胎的泄气保用技术是近年来国外一些轮胎公司开发出的一种新技术，在汽车上使用泄气保用轮胎可以有效地减少因轮胎爆胎而发生的交通事故，因而泄气保用轮胎正在逐步成为世界许多高级轿车、跑车、军用车辆、消防车、运钞车和警用车等特种车辆的标准配置。泄气保用轮胎内支撑结构形式较多，其中刚性内支撑技术由于结构较简单、适用范围广、承重能力强、安全舒适等特性是制造泄气保用轮胎的主要技术手段之一。

近年来已提出了一些刚性支撑结构的非金属材料泄气保用支撑体，被公开在专利号为200810134123.9、200410078083.2、200410103614.9和200510055537.9等中国专利中。以上专利所公开的支撑体所采用的材料均为非金属材料，如橡胶和工程塑料等，此类材料由于刚度较低，耐热导热性差，易老化失效等缺点不仅降低使用寿命，而且严重影响车辆的安全性和舒适性。日本株式会社普利司通已经对铝合金泄气保用支撑体技术在日本、欧洲和中国分别申请了专利，专利号分别为：JP2005153605、EP1561606、CN1681672，该公司采用铝合金外壳材质形成支撑体，制备外壳时铝管和增强环被安装在金属模型中，线圈插入铝管和增强环中，线圈电流产生的电磁力是铝管和增强环沿着成形面发生塑性变形。

发明人之前申报了专利号为ZL200910154767.9的《一种泄气保用轮胎用的内支撑体》的发明专利，其特征在于：该内支撑体以镁合金为原材料采用双块式分体结构，上述分体包括主体和接头，主体轴截面为工字型，上述分体间接头通过连接件的自锁机构进行连接。这种支撑体虽然刚度高，热稳定性好，但是采用镁合金作为原料成本较高，而且镁合金的化学稳定性不够，在熔炼、浇注等生产过程中需要采取防护措施，比较麻烦，制备成本也较高。因此在前期研制生产的基础上，采用铝合金材料代替镁合金，并在制备工艺上进行改进，开发出一种低成本、高强韧性能的泄气保用支撑体，以达到简化生产工艺流程、降低成本、提高效率的目的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种力学性能较高、工艺方法简单、制造成本低廉、生产成品率高的泄气保用支撑体的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种泄气保用支撑体的制备方法，该内支撑体采用双块式分体结构，分体包括主体和接头，上述分体间接头通过连接件的自锁机构进行连接，其特征在于包括以下步骤为：

1）毛坯的制备：以铝合金作为原材料，采用砂型铸造、金属型铸造、低压铸造或差压铸造方法一次成型；

2）对毛坯的内径、外径、侧面位置进行精加工，并一次性加工到位；

3）对精加工后的支撑体采用线切割手段对其进行分割，再采用数控加工的方法对各分体进行锁块孔、螺栓孔特定位置的加工；

4）采用钢质材料如A3钢或45钢等配套加工锁环和锁块；

5）将加工好的铝合金分体通过锁环、锁块、螺栓进行连接并装配到与其对用的轮辋上即可。

作为改进，所述砂型铸造的具体过程为：

A、按照铝合金成分进行配料，将配好的铝锭和中间合金在坩埚熔炼炉中加热熔化，待全部熔化好后对熔体进行除气、精炼、除渣处理，最后将熔体温度调整到680℃～720℃的范围内以备浇注使用；

B、用浇包定量称取熔炼好的铝合金液，沿着直浇道以固定的流速注入到已经造好型的砂模型腔中，通过冒口对铸件进行补缩，待铸件全部冷却成型后砸碎砂型取出铸件清理表面，并对其进行T6热处理。

作为改进，所述金属型铸造的制备过程为：

B、用浇包定量称取熔炼好的铝合金液，沿着浇道以固定的流速注入到金属模具型腔中，通过冒口对铸件进行补缩，待铸件全部冷却成型后打开金属模取出铸件清理表面，并对其进行T6热处理。

作为改进，所述低压铸造的制备过程为：

A、按照铝合金成分进行配料，将配好的铝锭和中间合金在低压铸造机配套的熔炼炉中加热熔化，待全部熔化好后对熔体进行除气、精炼、除渣处理，最后将熔体温度调整到680℃～720℃的范围内以备铸造使用；

B、将泄气保用支撑体低压铸造模具安装在压铸机上，在熔炼炉中的熔体液面上施加0.4～0.6MPa的压力，使金属熔液沿升液管以一定速度平稳的注入到金属模具型腔中，在金属液充满模具型腔后保压120～200s，以实现对铸件的补缩，待铸件全部冷却成型后撤掉熔体表面气压，打开模具取出铸件清理表面，并对其进行T6热处理。

作为改进，所述差压铸造的制备过程为：

A、按照铝合金成分进行配料，将配好的铝锭和中间合金在差压铸造机配套的熔炼炉中加热熔化，待全部熔化好后对熔体进行除气、精炼、除渣处理，最后将熔体温度调整到680℃～720℃的范围内以备铸造使用；

B、将泄气保用支撑体差压铸造模具安装在压铸机上，在熔炼炉中的熔体液面上施加0.5～0.8MPa的压力，使金属熔液沿升液管以一定速度注入到金属模具型腔中，在此过程中在模具型腔中另外施加0.3～0.5MPa的压力，在金属液充满模具型腔后保压120～200s，以实现对铸件的补缩，待铸件全部冷却成型后撤掉熔体表面气压，打开模具取出铸件清理表面，并对其进行T6热处理。

作为优选，所述铝合金选用铝硅系或铝铜系铸造铝合金。

最后，所述主体的轴截面呈工字型，其径向高度为正常充气条件下轮胎胎腔截面高度的40%~80%。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明采用铝合金作为原料，铝合金较镁合金的化学稳定性好，在熔炼、浇注、加工等过程中无需采用特殊的防护措施，工艺简单，成本低廉。同时由于铝合金的工艺适用性较强，可以采用一些低成本的制备技术如砂型铸造、金属型铸造、低压铸造或差压铸造等方法完成制造，因此在批量生产的情况下可以更加有效地降低成本。本发明制备工艺简单、制造成本低廉、生产成品率高，制得的支撑体力学性能较高，在轮胎泄气状态下能够保证车辆安全、平稳行驶，适用于轻量化需求较低的警车、运钞车和消防车等特种车辆。

附图说明

图1为泄气保用支撑体前视图；

图2为泄气保用支撑体后视图；

图3为泄气保用支撑体接头结构示意图；

图4为泄气保用支撑体主体结构剖视图；

图5为锁环结构示意图；

图6为特制螺母的俯视图；

图7为特制螺母的剖视图；

图8为锁块的剖视图；

图9为锁块的俯视图；

图10为螺栓的俯视图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1、2、3一种泄气保用支撑体，该支撑体以铝合金为原料，采用双块式分体结构，分体包括主体1和接头2，分体采用砂型铸造、金属型铸造、低压铸造或差压铸造等方法进行一次性整体成型，将制备好的毛坯经过粗车后采用线切割的方法进行分割，再结合机械加工和数控加工等方法对各分体进行精加工，以完成泄气保用支撑体的主体1和接头2的加工，主体1的轴截面呈工字型，如图4，该工字型轴截面的纵梁3厚度为8mm，上横梁4和下横梁5壁厚均为5mm，径向高度在不同轮胎中其高度为正常充气条件下轮胎胎腔截面高度的40%~80%，以保证支撑体在胎压正常情况下不影响车辆行驶，而一旦发生轮胎失压后该支撑体可以起到辅助支撑作用以保证车辆继续安全行驶。上述分体间接头2通过连接件的自锁机构进行连接，支撑体的连接件，如图5、6、7、8、9、10所示，连接件包括锁块7、螺栓8、锁环9和特制螺母10，均采用钢质材料制造加工，通过连接件的自锁机制实现支撑体分体的装配连接，接头2上设有与锁环9相对应的锁环槽11，锁环9上设有螺栓孔12和锁块孔13，对应的接头2开有螺栓孔12a和锁块孔15，锁块7置入接头2的锁块孔15内，并与锁环9上的锁块孔13配合，两个分体之间通过两个螺栓8分别穿过锁块7的螺栓孔和锁环9上的螺栓孔12利用特制螺母10进行连接固定，特制螺母10嵌入在对应的接头2的沉孔11a内。

实施例一：

本实施例以铝硅系的ZL101铝合金材料为代表对泄气保用支撑体的砂型铸造方法进行说明。

1.按照ZL101的合金成分进行配料，将配好的铝锭和中间合金在坩埚熔炼炉中加热熔化，待全部熔化好后对熔体进行除气、精炼、除渣等处理，最后将熔体温度调整到680℃～710℃的范围内以备浇注使用。

2.用浇包定量称取熔炼好的ZL101铝合金液，沿着直浇道以固定的流速注入到已经造好型的砂模型腔中，通过冒口对铸件进行补缩，待铸件全部冷却成型后砸碎砂型取出铸件清理表面，并对其进行T6热处理。

3.对ZL101铝合金泄气保用支撑体毛坯的内径、外径、侧面等位置进行精加工，并一次性加工到位。

4.对精加工后的铝合金泄气保用支撑体采用线切割手段对其进行分割，再采用数控加工的方法对各分体进行锁块孔、螺栓孔等特定位置的加工。

5.采用钢质材料配套加工锁环、锁块。

6.将加工好的铝合金各分体通过锁环、锁块、螺栓等进行连接并装配到与其对用的轮辋上，即完成ZL101铝合金泄气保用支撑体的砂型铸造法制备。

实施例二：

本实施例以铝硅系的ZL104铝合金材料为代表对泄气保用支撑体的金属型铸造方法进行说明。

1.按照ZL104的合金成分进行配料，将配好的铝锭和中间合金在坩埚熔炼炉中加热熔化，待全部熔化好后对熔体进行除气、精炼、除渣等处理，最后将熔体温度调整到690℃～720℃的范围内以备浇注使用。

2.用浇包定量称取熔炼好的ZL104铝合金液，沿着浇道以固定的流速注入到金属模具型腔中，通过冒口对铸件进行补缩，待铸件全部冷却成型后打开金属模取出铸件清理表面，并对其进行T6热处理。

3.对ZL104铝合金泄气保用支撑体毛坯的内径、外径、侧面等位置进行精加工，并一次性加工到位。

5.采用钢质材料配套加工锁环、锁块。

6.将加工好的铝合金各分体通过锁环、锁块、螺栓等进行连接并装配到与其对用的轮辋上，即完成ZL104铝合金泄气保用支撑体的金属型铸造法制备。

实施例三：

本实施例以铝铜系的ZL201铝合金材料为代表对泄气保用支撑体的低压铸造方法进行说明。

1.按照ZL201的合金成分进行配料，将配好的铝锭和中间合金在低压铸造机配套的熔炼炉中加热熔化，待全部熔化好后对熔体进行除气、精炼、除渣等处理，最后将熔体温度调整到680℃～720℃的范围内以备铸造使用。

2.将泄气保用支撑体低压铸造模具安装在压铸机上，在熔炼炉中的熔体液面上施加0.4～0.6MPa的压力，使金属熔液沿升液管以一定速度平稳的注入到金属模具型腔中，在金属液充满模具型腔后保压120～200s，以实现对铸件的补缩，待铸件全部冷却成型后撤掉熔体表面气压，打开模具取出铸件清理表面，并对其进行T6热处理。

3.对ZL201铝合金泄气保用支撑体毛坯的内径、外径、侧面等位置进行精加工，并一次性加工到位。

5.采用钢质材料配套加工锁环、锁块。

6.将加工好的铝合金各分体通过锁环、锁块、螺栓等进行连接并装配到与其对用的轮辋上，即完成ZL201铝合金泄气保用支撑体的低压铸造法制备。

实施例四：

本实施例以铝铜系的ZL205铝合金材料为代表对泄气保用支撑体的差压铸造方法进行说明。

1.按照ZL205的合金成分进行配料，将配好的铝锭和中间合金在差压铸造机配套的熔炼炉中加热熔化，待全部熔化好后对熔体进行除气、精炼、除渣等处理，最后将熔体温度调整到680℃～720℃的范围内以备铸造使用。

2.将泄气保用支撑体差压铸造模具安装在压铸机上，在熔炼炉中的熔体液面上施加0.5～0.8MPa的压力，使金属熔液沿升液管以一定速度注入到金属模具型腔中，在此过程中在模具型腔中另外施加0.3～0.5MPa的压力，以使金属液注入模具型腔时更加平稳。在金属液充满模具型腔后保压120～200s，以实现对铸件的补缩，待铸件全部冷却成型后撤掉熔体表面气压，打开模具取出铸件清理表面，并对其进行T6热处理。

3.对ZL205铝合金泄气保用支撑体毛坯的内径、外径、侧面等位置进行精加工，并一次性加工到位。

5.采用钢质材料配套加工锁环、锁块。

6.将加工好的铝合金各分体通过锁环、锁块、螺栓等进行连接并装配到与其对用的轮辋上，即完成ZL205铝合金泄气保用支撑体的差压铸造法制备。

Claims

1.一种泄气保用支撑体的制备方法，该支撑体采用双块式分体结构，分体包括主体和接头，上述分体间接头通过连接件的自锁机构进行连接，其特征在于包括以下步骤为：

1)毛坯的制备：以铝合金作为原材料，采用砂型铸造、金属型铸造、低压铸造或差压铸造方法一次成型；

2)对毛坯的内径、外径、侧面位置进行精加工，并一次性加工到位；

3)对精加工后的支撑体采用线切割手段对其进行分割，再采用数控加工的方法对各分体进行锁块孔、螺栓孔特定位置的加工；

4)采用钢质材料配套加工锁环、锁块；

5)将加工好的铝合金分体通过锁环、锁块、螺栓进行连接并装配到与其对用的轮辋上即可。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述砂型铸造的具体过程为：

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述金属型铸造的制备过程为：

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述低压铸造的制备过程为：

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述差压铸造的制备过程为：

6.根据权利要求1至5任一权利要求所述的制备方法，其特征在于所述铝合金选用铝硅系或铝铜系铸造铝合金。

7.根据权利要求1至5任一权利要求所述的制备方法，其特征在于所述主体的轴截面呈工字型，其径向高度为正常充气条件下轮胎胎腔截面高度的40％～80％。