CN106363353B - 一种热成形轮辋的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热成形轮辋的制造方法，其包括以下制作步骤：A1、成型轮辋圆管：用金属板制作出周向闭合的闭合圆管。A2、成型轮辋毛坯：将闭合圆管制作成直径小于轮辋设计直径的轮辋毛坯。A3、轮辋毛坯预扩涨：将轮辋毛坯进行预扩涨，扩涨后的轮辋直径达到设计直径的99.5%～99.9%。A4、加热轮辋毛坯：将轮辋毛坯加热到设计温度。A5、扩涨精整：通过扩涨的方式，将毛坯的直径达到设计尺寸。A6、冲压硬化：将轮辋毛坯的强度提高到1300MPa以上。在加热前进行预扩涨，减少热成形时的扩涨量，提高轮辋的尺寸精度，减少扩涨痕迹；并提高轮辋不圆度的精度。而在加热后采用扩涨精整、冲压硬化的方式，更有效地提高成型精度和强度。

Description

一种热成形轮辋的制造方法

技术领域

本发明涉及一种车轮制作方法，尤其是涉及一种热成形轮辋的制造方法。

背景技术

车轮轮辋的轴向两端都设有轮缘，安装上轮胎时轮胎的轴向两端同轮缘抵接在一起；在轮辋中还设有气门孔，用于供安装轮胎时气门通过。对于轮辋，具有多种制作方法，例如在中国专利号为20081001205361、授权公开日为2010年2月7日、名称为“铝合金板式车轮及其加工方法”的专利文件中公开的一种车轮的制作方法，但包括上述专利的现有技术在内车轮制作方法存在以下不足：成型质量不高，主要体现在成型后的精度低、成型后的稳定性不高易变形等方面。

发明内容

本发明主要目的是提供一种成型精度高、稳定性良好的热成形轮辋的制造方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种热成形轮辋的制造方法，其特征在于：包括以下制作步骤。

A1、成型轮辋圆管：用金属板制作出周向闭合的闭合圆管。

A2、成型轮辋毛坯：将闭合圆管制作成直径小于轮辋设计直径的轮辋毛坯。

A3、轮辋毛坯预扩涨：将轮辋毛坯进行预扩涨，扩涨后的轮辋直径达到设计直径的99.5%～99.9%。

A4、加热轮辋毛坯：将轮辋毛坯加热到设计温度。

A5、扩涨精整：通过扩涨的方式，将毛坯的直径达到设计尺寸。

A6、冲压硬化：将轮辋毛坯的强度提高到1300MPa以上。

在加热前进行预扩涨，具有两个作用：1、减少热成形时的扩涨量，提高轮辋的尺寸精度，减少扩涨痕迹；2、提高轮辋不圆度的精度。而在加热后采用扩涨精整的方式，更有效地提高成型精度，冲压硬化可将轮辋毛坯的强度提高到1300MPa以上，从而能够在保证车轮强度的情况下实现车轮重量的降低。

作为优选，步骤A1包括以下步骤：A1-1、成型轮辋基板：通过金属板加工出条形片状结构的轮辋基板。

A1-2、成型带缝隙圆管：将轮辋基板卷成具有对接缝隙的带缝隙圆管。

A1-3、成型带缝隙扁管：将轮辋基板的两端由弧形结构变成位于同一平面上的平面结构，使得带缝隙圆管变成对接缝隙处为平面结构的带缝隙扁管。

A1-4、成型闭合扁管：将轮辋基板的两端焊接在一起而在对接缝隙处形成焊缝，使得带缝隙扁管变成周向闭合的闭合扁管。

A1-5、成型闭合圆管：将闭合扁管的焊缝处由平面结构变成弧形结构，使得闭合扁管变成闭合圆管。制作出的轮辋不容易产生焊缝处开裂现象。

作为优选，在步骤A1-4和步骤A1-5之间还包括步骤a2、除去焊缝处的焊渣。能够避免焊渣隔离在轮辋和成型模具之间而影响轮辋的圆度，同时能够避免焊渣在成型轮辋的过程中脱落到轮辋于模具之间而影响模具表面的碰撞度。

作为优选，步骤a2包括以下步骤：a2-1、将焊缝沿闭合扁管的径向两侧的焊渣除去；a2-2、将焊缝沿闭合扁管的轴向两侧的焊渣除去。该种去除焊渣的顺序能够降低除焊渣作业对焊缝处强度的影响。该方法可使焊缝连接强度的下降量为千分之五，如果a2-1与a2-2反过来，除去焊渣时则使焊缝连接强度的下降量为千分之一十五。

作为优选，在步骤A3和步骤A4之间还包括步骤a1、开设气门孔设置平面：在轮辋毛坯设置气门孔的部位压出用于开设气门孔的平面。设置平面，开始气门孔时不容易产生位置平移。压平面设置在加热之前，方便平面成型，成型准确；成型后结构稳定性好，不易变形。

作为优选，步骤A2包括以下步骤：A2-1、外拓展成型喇叭口：将闭合圆管的轴向两端沿径向向外拓展形成喇叭口。先制作喇叭口，利用喇叭口的外扩形结构，大幅提高闭合圆管的整体强度，减少闭合圆管在后续A2-2中的三步辊型时的稳定性，不易在辊型时产生形变，提高辊压成型结构的质量和精度。

A2-2、内拓展形成具有胎圈座和轮缘的轮辋：第一步辊型，将闭合圆管中部径向辊压成胎圈座；第二步辊型，将喇叭口的自由端径向辊压收缩形成圆柱段；第三步辊型，将圆柱段辊压成向外凸起的的轮缘。能够以省材的方式制作出具有轮缘的轮辋。采用三步辊型，具有如下优点：1、缓冲轮缘成型时的挤压力，防止胎圈座受力变形；由于圆柱段邻近喇叭口的口部，使圆柱段与胎圈座之间具有一段隔离带，隔离带在压制轮缘时有效地降低对胎圈座的挤压力，避免胎圈座变形；2、先制成圆柱段，再制成轮缘，使轮缘两次成型；如果轮缘一次成型，变形量极大，所产生的挤压力也极大，既易于使胎圈座结构变形，又难以控制成型的稳定性（即轮缘成型后易变形）；3、制成喇叭口后，先中部后外侧的成型顺序，充分利用喇叭口结构提供的支撑强度（即先由支撑力度薄弱的中部成型，后由支撑强度较强的部位成型），提高胎圈座和轮缘的成型质量，尤其是使成型后轮辋结构更稳定。

因此，本发明具有如下有益效果：1、在加热前进行预扩涨，减少热成形时的扩涨量，提高轮辋的尺寸精度，减少扩涨痕迹；2、加热前进行预扩涨，提高了轮辋不圆度的精度；3、成型轮辋毛坯时采用三步辊型，在圆柱段与胎圈座之间具有一段隔离带，在压制轮缘时有效地降低对胎圈座的挤压力，避免胎圈座变形；4、辊型时先制成圆柱段，再制成轮缘，使轮缘两次成型，使胎圈座结构不易变形，提高成型后的稳定性；5、采用扩涨精整、冲压硬化的方式，更有效地提高成型精度，并可将轮辋毛坯的强度提高到1300MPa以上，从而能够在保证车轮强度的情况下实现车轮重量的降低。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

图2为本发明的轮辋基板的示意图。

图3为本发明的带缝隙圆管的示意图。

图4为本发明的带缝隙扁管的示意图。

图5为本发明的闭合扁管的示意图。

图6为本发明的闭合扁管除去径向焊渣时的示意图。

图7为本发明的闭合扁管除去轴向焊渣时的示意图。

图8为本发明的闭合圆管的示意图。

图9为本发明的闭合圆管的剖视图。

图10为本发明的轮辋毛坯第一步辊型的结构示意图。

图11为本发明的轮辋毛坯第二步辊型的结构示意图。

图12为本发明的轮辋毛坯第三步辊型的结构示意图。

图13为本发明的具有用于开设气门孔的平面的轮辋毛坯的示意图。

图14为本发明的具有气门孔的轮辋的示意图。

图中：轮辋基板1、轮辋基板的端头11、带缝隙圆管2、对接缝隙21、带缝隙扁管3、闭合扁管4、焊缝41、径向两侧的焊渣411、轴向两侧的焊渣412、闭合圆管5、喇叭口51、喇叭口的自由端511、轮辋毛坯6、轮缘61、用于开设气门孔的平面62、胎圈座63、圆柱段64、气门孔71。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本发明一种热成形轮辋的制造方法，如附图1所示，包括以下制作步骤。

A1、成型轮辋圆管：即用金属板制作出周向闭合的闭合圆管。具体包括如下所述的A1-1、A1-2、A1-3、A1-4、a2、A1-5。

A1-1、成型轮辋基板：通过金属板加工出条形片状结构的轮辋基板1（参见图2）。

A1-2、成型带缝隙圆管：将轮辋基板1卷成具有对接缝隙21的带缝隙圆管2（参见图3）。

A1-3、成型带缝隙扁管：将轮辋基板的两个轮辋基板端头11由弧形结构变成位于同一平面上的平面结构，使得带缝隙圆管变成对接缝隙21处为平面结构的带缝隙扁管3（参见图4）。

A1-4、成型闭合扁管：将轮辋基板的两个轮辋基板端头11焊接在一起而在对接缝隙处形成焊缝41，使得带缝隙扁管变成周向闭合的闭合扁管4（参见图5）。

a2、除去焊缝处的焊渣。具体包括a2-1、将焊缝41沿闭合扁管4的径向两侧的焊渣411除去（参见图6）；a2-2、将焊缝41沿闭合扁管4的轴向两侧的焊渣412除去（参见图7）。

A1-5、成型闭合圆管：将闭合扁管的焊缝41处由平面结构变成弧形结构，使得闭合扁管变成闭合圆管5（参见图8）。

A2、成型轮辋毛坯：将闭合圆管制作成直径小于轮辋设计直径的轮辋毛坯。具体包括如下所述的A2-1、A2-2。

A2-1、外拓展成型喇叭口：将闭合圆管5的轴向两端都沿径向向外拓展形成两个喇叭口51（参见图9）。

A2-2、内拓展形成具有胎圈座和轮缘的轮辋：第一步辊型，将闭合圆管中部径向辊压成胎圈座63（参见图10）；第二步辊型，将喇叭口的自由端511径向辊压收缩形成圆柱段64（参见图11）；第三步辊型，将圆柱段64辊压成向外凸起的的轮缘61（参见图12）。

A3、轮辋毛坯预扩涨：将轮辋毛坯进行预扩涨，扩涨后的轮辋直径达到设计直径的99.5%～99.9%。

a1、开设气门孔设置平面：在轮辋毛坯6设置气门孔的部位压出用于开设气门孔的平面62（参见图13）。

A4、加热轮辋毛坯：将轮辋毛坯加热到950℃以上而形成热轮辋毛坯。

A4、成型轮辋：将热轮辋毛坯沿径向向外扩张到直径达到轮辋的设计直径后再冷却而形成轮辋。将半成品的轮辋毛坯放进加热炉中，将其加热到奥氏体状态，然后将其移至压机里模具中，进行压制；当压制接近尾声时将冷却水阀打开，对轮辋毛坯进行冷却；同时保压一段时间，压机回程，将轮辋毛坯移出模具及设备中。在加热炉温度700℃～800℃时，将轮辋毛坯送入加炉中；轮辋毛坯进入加炉后，继续加热，使轮辋毛坯微观组织完全奥氏体化，最高温度不超过1000℃；轮辋毛坯在炉中时间不超过20分钟。轮辋毛坯达到设定温度后，须将轮辋毛坯在10秒内移至模具内；模具须在8秒钟内，将轮辋毛坯热成形到位。冷却时间不超过10秒，冷却速度不得低于20℃/S；冷却结束时，轮辋毛坯温度须控制在200℃±30℃。将轮辋工件送入炉温700℃～800℃的加热炉，再加热到950℃以上（不超过1000℃）后送入压机里模具中压制，不但轮辋工件压制扩张时省力，还能够提高轮辋表面平整度以及轮辋的尺寸精度；压制接近尾声时以冷却时间不超过10秒、冷却速度不得低于20℃/S的方式进行冷却，将工件温度须控制在200℃±30℃，使得冷却完成后轮辋材料完全转变成马氏体，其强度较之前提高2～3倍，达到1300MPa以上，且内部组织致密、均匀（尤其是与轮辐相接的胎圈座底部、胎圈座与轮缘的过渡部），不易出现应力集中现象，结构稳定性较好、不易变形；这种轮辋热成形方法，使成型后轮辋具有较高的强度，同时结构具有较高的精度。

A5、扩涨精整：通过扩涨的方式，将热轮辋毛坯沿径向向外扩张，使毛坯直径达到设计尺寸。

A6、冲压硬化：将轮辋毛坯的强度提高到1300MPa以上。

A7、成型气门孔：在轮辋7的用于开设气门孔的平面62上通过激光切割出气门孔71（参见图14）。

本发明先内扩制作直经偏小的轮辋毛坯而后通过外扩的方式形成轮辋，加工过程中无需在轮辋内通过模具进行定型也能够使得轮辋内周面的圆度符合要求，从而能够提高加工时的方便性。现有方法通过直接内扩而形成轮辋，则需要在轮辋内增加内型模来保证轮辋内周的圆度，而由于轮辋沿轴向各处不是等径的，因此内型模只能由多部分拼接而成，这样不但制造麻烦、而且容易产生拼接误差而导致轮辋内周面圆度差。将轮辋温度加热到950℃以上进行外扩，不但扩张时省力、能够提高轮辋表面平整度以及轮辋的尺寸精度，而且瞬间冷却后轮辋材料完全转变成马氏体，其强度较之前提高2～3倍，达到1300MPa以上；这种方式，能够在保证轮辋强度的前提下降低轮辋材料的行坯厚度，也降低了轮辋的重量。

Claims (5)

1.一种热成形轮辋的制造方法，其特征在于：包括以下制作步骤：

A1、成型轮辋圆管：用金属板制作出周向闭合的闭合圆管；

A2、成型轮辋毛坯：将闭合圆管制作成直径小于轮辋设计直径的轮辋毛坯；

A3、轮辋毛坯预扩涨：将轮辋毛坯进行预扩涨，扩涨后的轮辋直径达到设计直径的99.5%～99.9%；

A4、加热轮辋毛坯：将轮辋毛坯加热到设计温度；

A5、扩涨精整：通过扩涨的方式，将毛坯的直径达到设计尺寸；

A6、冲压硬化：将轮辋毛坯的强度提高到1300MPa以上；

其中，步骤A2包括以下步骤：A2-1、外拓展成型喇叭口：将闭合圆管的轴向两端沿径向向外拓展形成喇叭口；A2-2、内拓展形成具有胎圈座和轮缘的轮辋：第一步辊型，将闭合圆管中部径向辊压成胎圈座；第二步辊型，将喇叭口的自由端径向辊压收缩形成圆柱段；第三步辊型，将圆柱段辊压成向外凸起的轮缘。

2.根据权利要求1所述的一种热成形轮辋的制造方法，其特征在于：步骤A1包括以下步骤：

A1-1、成型轮辋基板：通过金属板加工出条形片状结构的轮辋基板；

A1-2、成型带缝隙圆管：将轮辋基板卷成具有对接缝隙的带缝隙圆管；

A1-3、成型带缝隙扁管：将轮辋基板的两端由弧形结构变成位于同一平面上的平面结构，使得带缝隙圆管变成对接缝隙处为平面结构的带缝隙扁管；

A1-4、成型闭合扁管：将轮辋基板的两端焊接在一起而在对接缝隙处形成焊缝，使得带缝隙扁管变成周向闭合的闭合扁管；

A1-5、成型闭合圆管：将闭合扁管的焊缝处由平面结构变成弧形结构，使得闭合扁管变成闭合圆管。

3.根据权利要求2所述的一种热成形轮辋的制造方法，其特征在于：在步骤A1-4和步骤A1-5之间还包括步骤a2、除去焊缝处的焊渣。

4.根据权利要求3所述的一种热成形轮辋的制造方法，其特征在于：步骤a2包括以下步骤：

a2-1、除去焊缝沿闭合扁管的径向两侧的焊渣；

a2-2、除去焊缝沿闭合扁管的轴向两侧的焊渣。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种热成形轮辋的制造方法，其特征在于：在步骤A3和步骤A4之间还包括步骤a1、开设气门孔设置平面：在轮辋毛坯设置气门孔的部位压出用于开设气门孔的平面。