CN107052720B - 一种钢制车轮的制造方法及其采用该方法成型的车轮 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种钢制车轮的制造方法及采用该方法成型的车轮。其方法包括在加热炉内加热圆管，将加热的圆管转移到热压力机上。在将圆管转移到热压力机上的过程中，圆管温度要保持在所需温度之上。然后在热压力机内以内轮廓成形加热的圆管以得到轮辋。随后，轮辋与轮辐被连接以产生一个钢制车轮。本发明提供了一种不仅重量比常规方法生产的钢制车轮轻，而且能保证产品的尺寸稳定和耐久性，而且更加有效成本更低的热冲压成形车轮及制造方法；解决了现有技术中存在的热处理方法耗时并且昂贵，生产的车轮容易失效的技术问题。

Description

一种钢制车轮的制造方法及其采用该方法成型的车轮

技术领域

本发明涉及一种车轮及其制造方法，尤其涉及一种钢制的采用热冲压成形的车轮及其制造方法。

背景技术

钢制车轮制造的常规方法存在尺寸不稳定性、耐久性早期失效、以及比用其它金属合金(例如铝)制成的车轮要重等问题。然而，铝合金车轮虽然重量更轻，但是生产成本比钢制车轮高很多。生产钢制车轮的常规方法包括各种金属成型工艺，由于在成型过程中在材料上施加了作用力而使得金属硬化。常规方法也包括加热钢制车轮的局部区域的连接工艺，其有可能会导致不良的机械性能。不良的机械性能可能会导致钢制车轮的过早失效。为了解决以上这些问题，可以对一个按常规方法制造的钢制车轮或元件进行热处理以消除不良特性。已知的与常规钢制车轮的制造方法相关的热处理方法是一个既耗时又昂贵的方法。因此，需要一种能制造产品尺寸稳定的钢制车轮制造方法，此方法生产的钢制车轮不仅重量比常规方法生产的钢制车轮轻，而且能保证产品的尺寸稳定和耐久性。而且，还需要一种比常规方法更有效且成本更低的钢制车轮制造方法。

发明内容

本发明提供了一种不仅重量比常规方法生产的钢制车轮轻，而且能保证产品的尺寸稳定和耐久性，而且更加有效成本更低的热冲压成形车轮及制造方法；解决了现有技术中存在的热处理方法耗时并且昂贵，生产的车轮容易失效的技术问题。

本发明的上述技术问题是通过下述技术方案解决的：在本发明中，一种钢制车轮的轮辋制造方法包括以下步骤：在加热炉内加热圆形管状物，并将加热的圆形管状物移到热压力机上。转移到热压力机上的圆形管状物的温度要保持在所期望的温度之上。所需的温度至少在950℃以上，然后利用内部轮廓使圆形管状物成形以达到生产车轮轮辋的目的。上述方法制成的车轮轮辋能与车轮轮辐合成以生产本发明中提到的车轮。

在本发明中，在加热炉中加热的圆形管状物从加热炉转移到热压力机的时间应控制在12秒甚至更少。

在本发明中，当轮辋被放在热压力机后，使用带多根喷嘴且能交叉喷射水或冷却剂的装置对已成形的车轮轮辋在其装胎面的表面进行均匀的喷射水或者其它冷却剂。还包括通过将所述轮辋放置在有机酸的酸洗槽中来去除轮辋上的污染物。

在本发明中，制造钢制车轮的轮辐的方法包括：准备一个变截面厚度的轮辐毛坯，并在加热炉内加热这个毛坯。加热后的轮辐毛坯从加热炉转移到热压力机上的时间不能超过12秒。转移到热压力机中的轮辐毛坯的温度要高于所需温度，轮辐所需的温度至少为950℃。用热压力机上的带冷却功能的模具来冷却且成形轮辐毛坯，使其成为一个车轮轮辐。还包括将所述轮辐放置在有机酸的酸洗槽中来去除轮辐上的污染物。车轮轮辐能与车轮轮辋连接从而生产出一个车轮。

作为优选，准备变截面厚度的轮辐毛坯的步骤包括，将加强环同心定位到轮辐基材的上方，且将加强环的外侧边缘焊接到轮辐基材上。将加强环的外侧边缘焊接到轮辐基材上，焊接所产生的焊缝的深度为12-15mm。还包括用硬辊型模具旋压轮辐基材，以减薄轮辐基材外侧边缘区域的厚度。

通过将加强环焊接到轮辐基材上制成一个变厚度的轮辐毛坯。变厚度的轮辐毛坯是指毛坯的中间区域为较厚的部分，外侧周边为较薄的部分。

因此，本发明的热冲压成形车轮及制造方法具备下述优点：

使用本发明的制造方法和结构的钢制车轮的优点包括，增加耐久性和延长使用寿命。本发明中钢制车轮的重量还显著轻于用常规方法生产的钢制车轮。而且，本发明的制造方法比常规方法的成本更低且更有效率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是按照本发明公开的车轮的实施例的示意图。

图2是按照本发明公开的制造车轮的示例过程的示意图。

图3是按照本发明公开的制作圆管的示例过程的示意图。

图4是按照本发明公开的轮辋基材的实施例的示意图。

图5是按照本发明公开的圆形件的示意图。

图6是按照本发明公开的带扁平部分的圆形件的实施例的示意图。

图7是按照本发明公开的闭合的圆形件的实施例的示意图。

图8是按照本发明公开的圆形管状物的实施例的示意图。

图9是按照本发明公开的成形圆形管状物的示例过程的示意图。

图10是按照本发明公开的带向外扩展边的圆形管状物的实施例的示意图。

图11是按照本发明公开的轮辋的实施例的示意图。

图12是按照本发明公开的轮辋的另一个实施例的示意图。

图13a是按照本发明公开的轮辐毛坯的实施例的示意图。

图13b是图13a的侧视图。

图14是按照本发明公开的轮辐毛坯的另一个实施例的示意图。

图15是按照本发明公开的轮辐的实施例的示意图。

图16是按照本发明公开的轮辐的另一个实施例的示意图。

图17是按照本发明公开的车轮的实施例的示意图。

图18是按照本发明公开的车轮合成焊接的实施例的示意图。

图19是按照本发明公开的轮辐毛坯的另一个实施例的示意图。

图20是按照本发明公开的轮辐的另一个实施例的示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

图1是采用本发明中公开的方法制造的车轮。车轮100的组件包括轮辋102和轮辐104。车轮100也包括安装孔106，车轮100通过安装孔106被安装到车辆上去使用。车轮100可能也包括1个或者多个风孔108。正如之前被提到的，轮辐104有不同的厚度，靠近安装孔106的车轮100的中心部分较厚，而轮辐104的外侧周边部分相对较薄。材料、结构和热冲压成形方法造就了一个既有一定耐久性又显著减轻重量的钢制车轮。例如，在本发明公开的实施例中，产品规格是22.5×8.25cm的钢制车轮的重量只有21.5kg左右。用常规制造方式生产的同样规格的钢制车轮的重量大约为31kg。锻造铝合金车轮生产的重量与用本发明中的方法制造的钢制车轮的重量相似，但是锻造铝合金车轮的成本会显著提高。

以下描述的是车轮和相关的制造方法。本发明中公开的车轮制造方法的相关步骤包括轮辋制造，轮辐制造以及轮辐与轮辋的连接。轮辋制造也包括多个制造阶段。图1是采用本发明中公开的方法制造的车轮。

在此描述的制造方法是适合钢制车轮的制造的。轮辋102和轮辐104制造的首选材料是硼钢。硼钢特别适合本发明中公开的车轮，其原因在于它的机械性能，尤其是在满足成形时的可淬性。在实施例中可以使用的硼钢的化学成分见表1，材料性能见表2。

表1化学成分

表2材料性能

如图2的示例方法所示，轮辋的制造工艺包括以下工艺：制造一个圆形管状物210，把圆形管状物加工成初成形轮辋212，最终完成轮辋214加工。图3是制造圆形管状物210的示例过程。如图所示，示例过程包括以下步骤：准备轮辋基材302，把轮辋基材加工成带有缺口的圆形304，在圆形缺口上加工一个扁平的区域306，闭合缺口308，去除焊渣310，并把它加工成圆形管状物312。以上所述的步骤可以将轮辋基材加工成圆形管状物，且能进一步加工成本发明公开中的车轮。

制造圆形管状物的示例过程见图3，它以步骤302准备轮辋基材为开始。轮辋基材402是一块矩形钢板或者其它适合用于车轮及加工的合金。此矩形毛坯与用于常规生产的轮辋的毛坯不同，此毛坯的长度比其它情况要短大约0.4％—0.5％。要求这种稍短的毛坯是为了适应在热成形过程中钢材在进行马氏体转变时出现的0.4％-0.5％的密度下降。轮辋的扩涨会给轮辋提供一个小的塑性变形，使轮辋变圆且得到最终的尺寸。巧合的是，扩涨量大约为0.5％，所以如果在转变前不做减短毛坯长度的调整，那么轮辋将没有正确的最终尺寸。在步骤302中，轮辋基材402可以浸入酸洗液中或者保持在油中，以便保持其特性，使得之后的成形和连接工艺(将进一步描述)的质量能够得到最佳的，从而生产出坚固耐用的车轮。

如图4和5所示，轮辋基材402，在步骤304中，被成形加工成圆形502。通常，圆形502在形状上是一个径向尺寸远小于车轮100的最终尺寸的圆形。轮辋基材402可以送入一个卷圆机或者用其它适合的加工方法把矩形轮辋基材402卷成圆形502。如图5所示，圆形502本质上是一个带有缺口504的圆形，缺口是在圆形502的第一个末端506和第二个末端508处。缺口504具有以下这样的尺寸，它使得圆形502可以闭合缺口504，使得第一个末端506和第二个末端508能彼此相遇并在步骤308中被接合。

在闭合缺口504之前，为了使得随后的工艺能更简单和高质量，在步骤306中会把圆形502的一部分区域压平。如图6所示，带有平整部分602的圆形502可以在压平模具上用适当的压力制造而成。平整部分602在第一个末端506的上方和第二个末端508的下方延伸一定的距离。

在步骤308中，缺口504被闭合。在一个首选的实施例中，缺口504应该通过焊接闭合。在这个实例中，圆形502的平整部分602被放进设备或者其它的装置内，并且第一个末端506要保持在第二个末端508的附近，这使得缺口504被关闭。第一个末端506和第二个末端508通过合适的焊接方式接合，例如，但不局限于，熔化极惰性气体保护焊，激光焊接，气体保护金属极电弧焊，诸如此类。图7显示了闭合圆形502，焊缝702沿着其宽度的方向扩展。正如我们所意识到的，在焊接过程中，焊渣可能会沿着焊缝702或者在边缘堆积。在步骤308中第一个末端506和第二个末端508焊接之后，圆形502被加工成圆管708(如图8所示)，它通常在形状上是圆柱形的，但是它需要更进一步的加工处理来去除生成的焊渣并消除平整部分602。

在步骤308的另一个示例中，缺口504用电阻对接焊来闭合。在这种方法中，第一个末端506和第二个末端508被对接在一起，然后使用电流加热至所需温度。在该工艺之前和进行时，应该将压力施加到第一个末端506和第二个末端508上，使得当圆形502达到塑性状态时所施加的压力可以将第一个末端506接合到第二个末端508上。在焊接接头上的焊渣或局部变形可能导致后续工艺310是必须要的。

在步骤310中，焊渣从圆管708上被去除。可以使用任何合适的加工方法来去除焊渣，并制备用于后续工艺的圆管708。在步骤310中可以使用各种加工处理技术，例如研磨，砂磨，抛光，修整等。去除沿着圆管708焊缝的焊渣以及其边缘上的焊渣。圆管708必须经过必要的加工处理直到在圆管708的焊缝710处的表面是光滑的，且无毛刺或凸起的缺陷。

在步骤310中，圆管708通过成形消除平整部分602。一旦圆管708连接成一个连续完整的形状，它的圆柱形状必须恢复。一个合适的辊型机或者其它加工方法都可以被用来去除平整部分602。在步骤310的最后，圆管708的形状是一个圆柱形，如图8所示。这个步骤之后，圆管708的外径要小于轮辋102的最终直径。正如所描述的一样，圆管708最终被扩展且成形成轮辋102的最终的理想尺寸。

在圆管用之前描述的步骤制造好后，圆管708被成形为作为车轮使用的轮廓。图9为成形圆管708的一种示例方法。成形圆管708的示例方法的步骤包括：扩口902，成形气门嘴孔平面904，加热已成型圆管906和成形轮辋908。正如本领域普通技术人员所知的那样，也有可能使用其它额外的步骤或者每个之前提到的步骤都可以被进一步分离或者分成多个步骤。

在步骤902中，圆管708的边缘被扩口。如图10所示，圆管708被扩口以致其边缘1002，1004的直径大于圆管708的中间部分。任何合适的扩口工艺都可以在步骤902中使用。最好的方法是用压力机和相应的模具来制造扩口边1002和1004。在这个示例方法中，圆管708被放进模具中，扩口边1002和1004同时产生。在其它的方法中，可以使用辊型机或者扩口机。在其它的示例中，扩口边1002和1004可以在两个步骤中产生。

在步骤904中，气门嘴孔平面1202形成。如图11所示，内轮廓1102包括一个用于后序加工气门嘴孔的截面。当车轮100投入使用并且轮胎装配到车轮100上时，气门嘴孔用于安装气门嘴。为了在后续过程中制造该孔，气门嘴孔平面1202沿着内轮廓1102的截面成形。气门嘴孔平面1202是内轮廓1102的一个截面，通常它在局部区域是一个平面，但是气门嘴孔平面1202位于一个相对于圆管708的轴线的斜角上。

在步骤906中，将已成型圆管1000加热至一个高温。确切的温度是取决于已成型圆管1000的构成不同而变化的。然而，首选的温度至少达到已成型圆管1000的合金的Ac3温度。在应用硼钢的实例中，Ac3温度为950℃。在高于Ac3温度的高温下，已成型圆管1000的钢组织转变成奥氏体，且成为一个组织更均匀的金属零件；同时，消除了在先前加工过程中产生的加工硬化或者其它不希望产生的微观结构。已成型圆管1000的高温需要在随后的成形轮辋的步骤908中保持住。为了在步骤908中保持必要的温度，已成型圆管1000最好在12秒内从加热它的加热炉转移到热成形压力机上。也可以使用其它时间或者转移方法，只要已成型圆管1000在成形和冷却(后续会描述)时能被保持在高温中。

在步骤908中，圆管708的内轮廓在热压力机上形成。图11展示了车轮100的内轮廓1102的实例。正如所意识到的，在步骤904中可以根据车轮100的尺寸规格和结构要求成形出各种不同的内轮廓。在步骤908中，圆管708的内轮廓被形成，且圆管708的外径被扩张至轮辋102最终的期望直径。步骤908的成型工艺还为成形圆管提供必要的冷却，并赋予理想的微观结构以提供优越的机械性能。在步骤908中使用扩张模时，其中一个示例是用水或者其它冷却剂来提供恰当的冷却。在其它的示例中，已成形轮辋被保持在用于扩张圆管708的直径的扩张模上时，喷嘴阵列将水或者冷却剂喷洒到轮辋702的装胎侧表面1104上。在该示例中，喷嘴阵列能将水或其它冷却剂交叉重叠地喷洒到装胎侧表面1104上(如图12所示)。冷却剂的重叠应用确保了在冷却期间发生的相变是均匀的。不均匀的冷却或冷却剂的不均匀应用会导致轮辋102的尺寸变形或者导致局部区域的不良机械性能，这会使得车轮100在使用过程中过早失效。使用扩张模和喷水迅速将轮辋102冷却到200℃左右，并从模具中提取出来。200℃的提取温度有助于金属内的氢气散发出来。轮辋102可选择地在400℃时回火，回火时间控制在20～60分钟之间。经过适当冷却后得到的轮辋具有约为52HRC的硬度和约为1300～1500Mpa的抗拉强度。这些机械特性允许轮辋102使用比常规钢制轮辋更薄的钢材，这使得车轮100在重量上有明显的减轻。

轮辋102的加工在示例方法的步骤214中继续，精加工已成形轮辋。在这个阶段，需要进一步的加工和其它工艺过程来完成轮辋102的最终的形状和增加其它的结构特征，例如增加气门嘴孔。气门嘴孔可以采用激光切割，冲孔，钻孔或者其它合适的加工方式，但是激光切割是首选的加工方式。

除了轮辋102的制造，还有轮辐的制造218。在制造轮辐104的示例方法中，其步骤包轮辐毛坯220的准备，成形轮辐毛坯222和精加工轮辐224。为了准备之后与轮辋102连的轮辐104，这些步骤都还包括了更多的子步骤和工艺。

在步骤220中，准备加工用的轮辐毛坯。在该步骤中，变截面厚度的轮辐毛坯被生产。变截面厚度的轮辐毛坯允许车轮100的轮辐的中心安装到车辆的区域采用更厚或更强的材料。在车轮100的使用过程，其中心区域承受着高应力，如果采用不恰当的厚度或者材料性能不足，那么车轮很容易在期望的寿命之前就失效了。生产一个在轮辐104的中心区域截面厚度更厚的车轮，可以弥补先前设计的不足，同时又没有显著增加车轮100的重量。如图13b所示，轮辐毛坯1302在中心区域的厚度为T1，从中心孔1306径向向外的周边部分的厚度为T2。在这个示例中，T1大于T2。轮辐毛坯1302在结构上有着变截面厚度的特点，即最终成形的轮辐104的中心区域会更厚，安装时该区域与车辆进行连接；轮辐104的外侧周边区域即与轮辋102相连接的区域相对较薄。在一个示例中，轮辐毛坯1302的厚度T1大约为8mm，厚度T2大约为4.5mm。在其它的示例中，轮辐毛坯1302可能会有其它的厚度，这取决于轮辐104最终期望的尺寸和材料性能。

本发明中公开了两种生产变截面厚度轮辐毛坯的实例工艺。其中一个实例方法包括制造一个拼接毛坯，该毛坯是把加强环1304同心定位到轮辐基材1308上，然后将加强环1304焊接到轮辐基材1308上制造而成。在将加强环1304焊接到轮辐基材1308上的这样一个实例中，包括沿着加强环1304的外侧边缘1310和内侧边缘1312焊接。在把加强环1304焊接到轮辐基材1308上的这个过程中最重要的是外侧边缘1310的焊接深度。在这个示例方法中，期望能确保外侧边缘的焊接深度在12-15mm的范围之内。如果外侧边缘1310的焊接深度达到该要求值，车轮100的耐久性将被大大提高；如果焊接深度不够，焊接处会特别容易产生疲劳裂纹。如果外侧边缘1310的焊接厚度能如之前描述的一样，焊接处会位于连接车轮和车辆所用的螺母的边缘或者垫片的下方。按以上方式，因焊接加工而弱化的材料的数量被压在螺母法兰或者螺母垫片下，因此成品车轮100的疲劳寿命将大大增加。

变截面厚度轮辐毛坯可以通过制造圆锥形变截面厚度轮辐毛坯来得到。在该示例中，带有中孔的厚度恒定不变的轮辐毛坯会被硬辊型模具辊压成形，以减薄轮辐毛坯径向外侧周边的厚度。在实施例中，厚度为8-10mm左右的轮辐基材被硬辊模具旋压成型，使得轮辐毛坯的外径增加且毛坯径向外侧周边的厚度减薄。示例中所述的圆锥形变截面厚度轮辐毛坯1402如图14所示。正如所理解的，圆锥形变截面厚度轮辐毛坯使得轮辐104具有较厚的中心区域和较薄的径向外侧周边区域的优点。这些优点包括耐久性的增加和重量的减轻。圆锥形变截面厚度轮辐毛坯1402之后可以进行类似于轮辐毛坯1302所描述的后续的加工工艺过程。

车轮100的另一实施例如图19所示，轮辐毛坯1802可以包括气弹簧腔1804。为了生成弹簧座，如图20所示的凹槽1902需要加工在轮辐基材1806上。在本实例中，8个凹槽1902均匀地沿着轮辐基材1806的中孔1904间隔开。凹槽1902是指轮辐基材1806上凹进去的部分。当加强环1808被焊接或者固定在轮辐基材1806的孔槽1902上时，气弹簧腔1804就形成了。设置气弹簧腔1804的作用是用于消除车轮安装到车辆上使用时发生的振动。分层的气弹簧腔可以为成品结构提供可变的模量，以破坏和/或失真任何可能从车轮传递到车辆的制动器和车轴中的声音。如图20所示的本实例展示了8个椭圆形的凹槽1902。也可以使用其它形状或数量的凹槽1902加工成一个或多个气弹簧腔1804。

完成变截面厚度轮辐毛坯的加工之后，轮辐毛坯1302需要进行进一步加工。轮辐毛坯1302被加热到一定的高温。准确的温度要根据轮辐毛坯1302的组成来决定。然而，首选的温度至少为轮辐毛坯1302的合金的Ac3温度。在高于Ac3温度的高温下，轮辐毛坯1302的微观组织转变成奥氏体，同时产生了微观组织更均匀的变截面厚度轮辐毛坯。将轮辐毛坯1302转移到随后的加工轮辐毛坯的步骤222的过程期间，需要保持轮辐毛坯1302的高温。为了在步骤222期间保持所需的温度，轮辐毛坯1302从加热的加热炉转移到热成形压力机上的时间最好小于12秒。其它的时间或转移方法都可以使用，只要轮辐毛坯1302在所述的成形和冷却中能保持住高温就可以了。

在步骤222中，轮辐毛坯1302被大致加工成如图15所示的凹形。具有较大厚度T1的轮辐毛坯1302的中心区域在本工艺后仍保持平面的结构，而轮辐毛坯1302的径向外侧周边区域则被加工成如图15所示的凹形横截面。除了凹形横截面以外，轮辐毛坯1302还可以加工出不同的轮廓和结构，其包括角撑板，加强筋，凸起的边缘或其它可以增加最终组装的车轮100的强度，刚度和耐久性的形状。比如在本发明公开中提到的轻量化钢制车轮的截面刚性要低于常规的钢制车轮，所以它要通过加强筋和角撑板来提高刚性。图16是一个带有角撑板1602和凸起的边缘1604的成形的轮辐毛坯的实例结构。如图16所示的实例中，在每个风孔之间增加角撑板1602，在每个风孔的位置处加工凸起的边缘1604。凸起的边缘1604是增加车轮100的寿命的重要特征。制造时，在风孔1606的边缘处可能产生微裂纹。凸起的边缘1604将成品车轮的高应力区域从风孔1606的边缘移开。相应地，这就改进了车轮100的寿命和耐久性。以这种方式，风孔1606可以在数量和尺寸上增加以提高安装车轮100的车辆的制动器的通风效果。较大的风孔还可以减小车轮100的重量。其它的形状和结构也可以应用到轮辐毛坯1302上，这取决于车轮100期望的最终特性和应用。

如前面所述，成形轮辐毛坯的步骤222是在高温情况下，在热压力机内进行的。加热之后，加热的轮辐毛坯1302用机器人从加热炉转移到热压力机上。在转移期间，把加热的轮辐毛坯1302放置到热压力机的模具中的之前或同时，加热的轮辐毛坯1302的温度由红外监视器监测。在高温下的加工，是为了轮辐104能得到期望中的微观组织。发生在热压力机中的成形工艺使得轮辐104需要适当的冷却，以致轮辐104能得到期望的微观组织结构，并在200℃左右时取出轮辐104以限制氢脆化的量。为了实现这一目标，热压力机中的模具能提供冷却功能，该冷却功能用于维持模具的适当温度，这使得热压力机的模具的冷却速度是可控的，从而实现期望的微观组织结构。得到这个结果的另一种方法是通过模具单元压力的操作。较高的单元压力能使更快的冷却速度发生。以模具分瓣或者使压力机具有提供局部不同压力的能力来允许单元压力是可控制的，从而在加工期间提供适当和有利的冷却量。为了有助于该过程，模具可以配备温度监测组件，使得模具可以保持闭合状态直到成形轮辐毛坯1302冷却到适当的温度。本实例中模具的打开温度为200℃。轮辐毛坯被成形后，在步骤224中成形轮辐毛坯被精加工成轮辐104。

在步骤224中，成形的轮辐毛坯1502需要进一步加工各种不同的如图16所示的开口和孔。如前所述，轮辐104可能包括风孔1606和螺栓孔1608。在步骤224中，中心通孔1610可再加工以得到最终尺寸。各种孔可能通过各种合适的方法加工，但是激光切割是首选方法。风孔，螺孔和中孔1610的激光切割可以增加车轮100的耐久性和疲劳寿命，因为用其它方法加工的各种孔，例如冲压，可能导致微裂纹，微裂纹可以扩展以致车轮发生过早失效。

轮辋102和轮辐104制造完成后，轮辋102和轮辐104将在步骤228中被组装。在步骤228中，如图17所示轮辋被定位于轮辐104的径向外壁1702上。径向外壁1702位于靠近轮辋102的内侧焊接面1704处。在一个优选的实施例中，轮辐104的外径应该略大于内焊接面1704的直径，这样轮辐104和轮辋102之间将会有一个过盈量配合。径向外壁1702的外径和内焊接面1704之间的过盈量最好在0.5mm和2.5mm之间，这为连接部件提供一个高质量的焊接。过大的过盈量可能使得轮辐104的尺寸变形，或者使得轮辐104装配进轮辋102的加工变得困难。另一方面，过小的过盈量会导致有缺陷的焊接，进一步会导致车轮的过早失效。

轮辐104定位于轮辋102内侧后，用焊接将两个部件连接在一起。激光焊接是优先的焊接方式，因为这种焊接方式可以减少因加热基材而造成的有害影响。其它的焊接工艺也可以使用，例如MIG焊(熔化极惰性气体保护焊)。然而，MIG焊因其加热的原因会在材料的热影响区产生的不良特性。不必要的加热会对尺寸精度产生不利地影响，也会导致车轮100的过早失效。在优选的实例中，如图18所示，在轮辐104的凸侧的沟槽1706内使用激光焊接，其焊接区大约1mm至2mm。

车轮100完成制造后，可能在步骤236内进行一些后期的和其它的加工处理。后期的加工可能包括清洗、电泳、涂装和成品车轮的测试/认证。这类后期工艺可能可以为成品车轮提供抗腐蚀性并影响其机械性能。在后期处理的优选实例中，使用静电或者其它方式用底漆及面漆涂装车轮表面，所用的底漆和面漆在加热炉内固化以获得足够的防腐性能。

在其它的后期处理的优选案例中，使用酸洗清洁车轮100(在加工之后和涂装之前)。许多前述的加工车轮100的金属部件的过程会导致在金属部件的表面上产生变色或氧化皮。为了提高车轮100的寿命或改进金属组件的加工，氧化皮应该被消除。在酸洗过程中经常使用酸来去除这些污染物。酸洗过程中经常使用的酸是盐酸。然而，这种酸在车轮加工过程是不可取的，因为这类酸会导致氢脆现象的发生。因此，在车轮100的制造过程中，有机酸是首选。有机酸中，如柠檬酸，能用来去除可能存在于车轮100的金属部件上的氧化物、杂质或其它污染物。在一个实例方法中，车轮100被浸入一定量的有机酸内，经过充足的时间之后，去除掉不要的污染物。

如前所述的酸洗过程可以在最终的加工过程中使用，或者可以在之前描述的制造过程的不同阶段内中使用。例如，轮辋基材402，轮辐毛坯1302或者加强环1304都可以在先前描述的制造方法之前进行有机酸洗。同样的，焊接连接的表面对污染物也很敏感。被焊接在一起的车轮100的部件即轮辋102和轮辐104，可能也要在步骤228之前进行酸洗以减小焊接失效的可能性。

前面的描述产生了一种具有以下优点的车轮100：重量轻于传统生产的钢制车轮，尺寸精度更高，以及具有足够的耐久性和使用寿命。应当理解的是，对于本领域的技术人员来说，对本文中公开的优选的示例进行各种改变和修改将是轻而易举的。在不脱离本公开的精神和范围内，且不减少其预期优点的情况下，可以进行这样的改变和修改。因此，这些改变和修改应被包括在所附的权利要求内。

本发明中描述了各种实施例，对于本领域的技术人员来说，明白本发明范围内的更多实施例和实施方式都是有可能的。因此，除了根据附加的权利要求及其等同物之外，本发明不受限制。

Claims (12)

1.一种制造钢制车轮轮辋的方法，其特征在于：第一步，在加热炉内加热圆管；第二步，将加热的圆管转移到热压力机上，转移到热压力机上的加热的圆管的温度要高于所需的温度；要求所需的温度至少为950℃；第三步，对所述的圆管的内轮廓进行加工以形成所述的轮辋，还包括在热压力机内用水喷射器冷却轮辋；所述的水喷射器包括喷嘴阵列，所述的喷嘴阵列以重叠交叉的方式喷射水在轮辋的装胎面上；在轮辋处于热压力机的模具中进行加工时，水被喷到轮辋上；使用扩张模和喷水将轮辋冷却到200℃左右，并将轮辋从模具中取出；将轮辋在400℃时回火，回火时间控制在20至60分钟之间。

2.根据权利要求1所述的一种制造钢制车轮轮辋的方法，其特征在于：加热的圆管从加热炉内转移到热压力机上用时不能超过12秒。

3.根据权利要求1所述的一种制造钢制车轮轮辋的方法，其特征在于：还包括通过将所述轮辋放置在有机酸的酸洗槽中来去除轮辋上的污染物。

4.一种制造车轮轮辐的方法，其特征在于：第一步，准备变截面厚度的轮辐毛坯；准备变截面厚度轮辐毛坯的步骤还包括用硬辊型模具旋压轮辐基材，以减薄轮辐基材外侧边缘区域的厚度；第二步，加热变截面厚度的轮辐毛坯，将加热的轮辐毛坯转移到热压力机上，转移到热压力机中的轮辐毛坯的温度要高于所需温度，轮辐所需的温度至少为950℃；第三步，将加热的轮辐毛坯成形成带有凹形轮廓的轮辐，其中所述凹形轮廓包括外壁；将加热的轮辐毛坯成形具有角撑板和凸起的边缘，其中，在轮辐的相邻两个风孔之间加工形成一个角撑板，在每个风孔的位置处加工凸起的边缘。

5.根据权利要求4所述的一种制造车轮轮辐的方法，其特征在于：还包括对轮辐毛坯在热压力机中成形时对轮辐的冷却。

6.根据权利要求4所述的一种制造车轮轮辐的方法，其特征在于：加热的轮辐毛坯从加热炉内转移到热压力机内用时不能超过12秒。

7.根据权利要求4所述的一种制造车轮轮辐的方法，其特征在于：热压力机包括用来成形轮辐毛坯的模具，且这个模具带有水冷却的功能。

8.根据权利要求4所述的一种制造车轮轮辐的方法，其特征在于：还包括将所述轮辐放置在有机酸的酸洗槽中来去除轮辐上的污染物。

9.一种制造钢制车轮的方法，其特征在于：连接根据权利要求1所述方法制造的轮辋和根据权利要求4所述的方法制造的轮辐。

10.一种钢制车轮，其特征在于：包括一个根据权利要求1所述方法制造的车轮轮辋。

11.一种钢制车轮，其特征在于：包括一个根据权利要求4所述方法制造的车轮轮辐。

12.一种钢制车轮，其特征在于：包括一个根据权利要求1所述方法制造的车轮轮辋，一个根据权利要求4所述方法制造的并且与轮辋相连接的轮辐。