CN103987530A - 由轻质合金、特别是铝制成的两部件式混合轮的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种轻质合金混合轮的制造方法，所述轻质合金混合轮包括能够通过摩擦焊接刚性连接的轮盘(2)和轮辋(1)，所述方法特征在于包括以下不同的工作阶段：生产前轮盘，经由以下操作实现：起始铸造预制件的铸造以及将所述起始铸造预制件传送到锻模中的双重操作，和为获得前轮盘而锻造前述起始铸造预制件的操作，以及随后去除毛刺以获得所述前轮盘的操作；制造轮辋部分，利用以下操作：生产轻质合金的坯锭，和通过热或冷挤压(P1)将所述坯锭转变为环形侧面，之后将该环形侧面延展(P2)至最终轮辋的尺寸，以及将轮盘热或者冷旋压成形(P3)至轮辋的最终形式和轮廓的操作；在对待组装的区域进行机加工之后经由摩擦焊接操作焊接前轮盘部分和轮辋来进行组装。本发明还涉及根据上述方法制造的轻质合金混合轮。

Description

由轻质合金、特别是铝制成的两部件式混合轮的制造方法
技术领域
本发明涉及特别是用于车辆和机动车辆的车轮的技术领域，并且还涉及用于生产特别用于汽车工业的由轻质合金、特别是铝制成的部件的铸造和锻造的技术领域。
背景技术
例如，已知通过模制获得具有一件式轮缘和轮辋的车轮的生产，但这样的车轮要求复杂且昂贵的技术设施并且要求大的厚度，相对于现行要求而言，该大的厚度导致车轮过重。
根据现有技术，依照涉及两个上述方面的图1，已知如何生产包括轮辋部分(1)和前轮盘部分(2)或者轮盘的两部件式混合轮(roue hybride)(R)，其中该两部件通过任何适当的接合手段而形成整体。
为改善此，例如在专利EP0854792中已经提出依照特定方法来生产两部件式混合轮。轮辋和轮缘的接合借助于经由循环运动的摩擦焊接操作焊接的接合部实现。在本申请人的子公司之一中已经使用的该项技术令人满意地满足了市场的需求。但是，相对于市场的新需求，该方法的使用带来了一些缺点，市场的新需求例如为获得产品重量的大约20-30％的减轻。另外，在所述专利EP0854792中，焊接的车轮的轮辋是基于管，该管通过离心处理而被铸造并且通过辊压或者通过磨擦来转换以获得最终车轮的期望构造。车轮的两部件由焊接铝合金构成。这些操作是耗时且昂贵的。另外，需要对轮缘执行X-射线检验。
此外，从1983以来，申请人一直在使用组合了由铝合金制成的部件的铸造阶段和锻造阶段的技术，商标名称“COBAPRESS”。该技术在专利EP119365中描述，并且包括通过铸造诸如铝或者铝合金的轻质合金来生产起始铸造预制件，随后将起始铸造预制件传送到具有比起始铸造部件的尺寸小得多的尺寸的锻模，以便随后执行允许获得最终部件的期望特性的锻造操作。随后，对于锻造后获得的最终部件的周界执行去除毛刺操作。
制造两部件式混合轮、特别是轮盘部分的问题之一包括将该轮盘部分的周界边缘与其形成轮毂的中心部分相连的不同的径向杆的存在，该中心部分随后将被直接连接以将车轮紧固到车轮驱动轴上。图2示出轮盘(2)的局部视图。这类部件的经由铸造的生产包括与在轮盘的周界边缘和杆的相对端部之间的接合节点(2b)中发生的供给中断(2a)的区域有关的特定约束。能清楚地看出发生在所述节点中的供给中断。
在传统铸造中，这些供给中断仅能够通过使用已知类型的-例如参考AS11的更易于铸造的合金来改善。虽然如此，这些合金并不具有相同的机械特性，并且并不总是足以消除该类型的缺陷。另一解决方案包括增大车轮的杆的横截面，这自然增大了车轮重量。
发明内容
因此，申请人的方法从上述技术出发来设计另一种制造由诸如铝的轻质合金制成的两部件式混合轮的系统，其解决了所述问题并且满足了市场需求。
申请人提出的方案是在机构内部进行的大量的工作和实验的成果，因为所承担的各个方向的研究和工作已经揭示出与这些混合轮需要和使用条件不相符的多个约束条件。
因此，本申请人不得不从工作程序的具体选择中设计和开发出一种新方法。
因此，并且根据本发明的第一特征，轻质合金混合轮的生产方法，轻质合金轮包括能够通过摩擦焊接成为整体的前轮盘和轮辋，其特征在于，所述方法包括以下工作阶段：
生产前轮盘，经由以下操作实现：起始铸造预制件的铸造以及将所述起始铸造预制件传送到锻模中的双重操作，和为获得前轮盘而锻造前述起始铸造预制件的操作，以及随后去除毛刺以获得所述前轮盘的操作；
制造轮辋部分，利用以下操作：生产轻质合金的坯锭，和通过热或冷挤压将所述坯锭转换为环形侧面(flanc circulaire)，之后将该环形侧面延展至最终轮辋的尺寸，以及将轮盘热或者冷旋压成形至轮辋的最终形式和轮廓的操作；
在对待组装的区域进行机加工之后经由包含摩擦焊接操作的焊接来组装前轮盘部分和轮辋。
根据本发明的方法看起来具有特别高的执行性，并且具有以下优点：
车轮整体具有是通常所实现的抗疲劳性的两倍的抗疲劳性，特别是在弯曲疲劳试验中；
车轮在冲击试验中具有更好的性能(吸收的能量更多，轮盘周界无破裂)；
轮辋的横截面由于通过挤压制成而较小，由此减轻了重量。这种厚度的获得经由重力或低压铸造是不可能的。
消除了与轮辋有关的不透气性的问题，因为其生产过程包括热或者冷旋压成形操作。
解决了在轮盘部分的杆中获得节点的问题，因为该部件的制造方法解决了内部缺陷，从而实际上不存在这种缺陷。另外，利用轮盘部分的该特别的生产方法，能够通过改变不可见的前面的侧部而实现关于该部件的构造的最佳设计。例如，能够增大铸件截面，并且在锻造时消除毛边中的多余材料。另外，另一主要优点在于使用了由通过挤压获得的轮盘构成的半成品。这是因为给定直径的轮盘允许独立于经由根据COBAPRESS方法的连续铸造和锻造操作获得的轮盘来生产不同轮廓的轮辋。在铸造预制件中的缺陷得以减少，并且重量不被添加到最终的部件。
通过使用被称为“COBAPRESS方法”的轮盘生产方法，能够无限制地使用大量各种轮廓；铸造问题被消除，这通过方法本身得以解决。
通过该特别的实施方式，轮盘的杆中的腹板部可被获得，其可以是如4mm一样小，不可能利用传统铸造实现其几何结构。由此，实现了总体优化，其中受控重量以最大可能的程度被减小。此外，相对于经由传统铸造生产的轮盘，改进了轮盘部分中的表面条件。完美的表面条件通过锻造操作获得，并且不再需要使用于铸造的涂模料具有细致的纹理；与冲击铸造不同，这由于涂模料的恶化而可能是极大的问题。在热处理期间，阻止接近表面的气孔破裂以及它们起泡(统称为“起泡”)，气孔破裂以及它们起泡是一种排斥的原因，造成车轮增加值的损失(高达15％的视觉排斥)。
通过实施根据本发明的方法提供了其它优点，特别是关于工具加工。
因此，本发明目的在于用于获得和生产两个部件、即轮辋和轮盘中每一个的方法的不同阶段的选择性组合。
两个部件的摩擦焊接的使用还有助于获得最终部件，即获得就质量而言特别均匀且可靠的混合轮。
关于所获得的混合轮的重量优化，测试期间进行的测量返回以下结果：
19"车轮 18"车轮 17"车轮
初始重量 13.5kg. 12.5kg. 10.2kg.
通过根据本发明的方法的重量 10kg. 10.5kg. 9.0kg.
减轻量 3.5kg. 2.0kg. 1.2kg.
对二氧化碳的产生而言，该重量减轻具有显著的影响。通过仅车辆的四个车轮的轻量化，该重量减轻降低了汽油或柴油的消耗。
附图说明
附图包含现有技术的图以及本发明的实施方式。
图1是单独例示和组装例示的两部件(轮盘和轮辋)式混合轮的示意图。
图2是根据现有技术的轮盘部分的局部视图，例示了臂上的供给中断的区域。
图3是例示通过挤压以及之后通过冷旋压成形进行轮盘的最终成形来获得轮盘的示意图。
图4是例示根据经由挤压(P1)形成环形侧面、之后延展(P2)所述环形侧面以及随后进行旋压成形(P3)这三个阶段生产轮辋部分的方法的示意图。
具体实施方式
作为示例，我们已经认识到轮辋的轮廓，但如前所述，根据本发明的方法是特别有利的，因为使用一个单直径的轮盘，能够获得轮辋部分的不同轮廓。
根据本发明获得的最终产品未例示出，因为总体上，其具有的形状与图1中例示的混合轮相同。

Claims (2)

1.一种轻质合金混合轮的生产方法，所述轻质合金混合轮包括能够通过摩擦焊接成为整体的前轮盘(2)和轮辋(1)，所述生产方法的特征在于包括以下工作阶段：
生产前轮盘，经由以下操作实现：起始铸造预制件的铸造以及将所述起始铸造预制件传送到锻模中的双重操作，和为获得前轮盘而锻造前述起始铸造预制件的操作，以及随后去除毛刺以获得所述前轮盘的操作；
制造轮辋部分，利用以下操作：生产轻质合金的坯锭，和通过热或冷挤压(P1)将所述坯锭转变为环形侧面，之后将该环形侧面延展(P2)至最终的轮辋的尺寸，以及将轮盘热或者冷旋压成形(P3)至轮辋的最终形式和轮廓的操作；
在对待组装的区域进行机加工之后经由包含摩擦焊接操作的焊接来组装前轮盘部分和轮辋。
2.一种轻质合金混合轮，包括轮盘(2)和轮辋(1)，其特征在于，轮盘部分通过起始铸造预制件的铸造以及之后的锻造的双重操作被生产和获得，轮辋部分通过挤压(P1)、之后的延展(P2)以及随后的旋压成形(P3)的三重操作被生产，并且轮辋部分和轮盘部分随后通过摩擦焊接操作被组装。
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