CN109531051A - 轮圈制造方法 - Google Patents

Abstract

一种轮圈制造方法，用以解决现有制造轮圈时，因焊接造成退火而降低强度的问题。包括：一个轮盘成形步骤，将一个第一料件以冷冲压加工成形为一个轮盘胚体；一个轮缘成形步骤，将一个第二料件以冷轧的方式成形一个轮缘胚体；一个焊接步骤，将该轮盘胚体与该轮缘胚体组装结合，并且以焊接的方式结合形成一个轮圈半成品；及一个热冲压步骤，将该轮圈半成品进行热冲压加工，以形成一个轮圈成品。

Description

轮圈制造方法

技术领域

本发明关于一种轮圈制造方法，尤其是一种轻量化高强度的轮圈制造方法。

背景技术

基于地球资源有限及减少能源浪费，除了降低耗能产品的使用，提高各项产品的节能效率变成另一个努力的目标。以汽车产业为例，以整体轻量化来降低耗油量是一直以来的努力目标，又汽车的重量可以分为簧载重量及簧下重量，其中，簧载重量即是指悬吊系统所支撑起的重量，如车体、发动机、变速箱及乘员等，而簧下重量指的即是轮圈、轮胎、传动轴和避震器等。由于减少簧下重量一公斤的省油量，相当于减少簧载重量十公斤甚至是十五公斤的省油量，因此轮圈的轻量化有其重要性。

由于轮圈需要传动引擎的动力，并且承受地面的震动或冲击，所以轮圈需要有适当的强度，因此在轻量化轮圈时，不能一味的降低重量而不兼顾强度。目前市面上常见的轮圈材质通常为铝合金或钢等，铝合金可以铸造或锻造的方式制造轮圈，铸造式铝合金轮圈的重量比传统钢制轮圈轻，但是以铸造的方式制造大尺寸轮圈，仍然会有制程上的缺陷，导致废品率增加；而锻造方式制造轮圈，虽可以大幅提升轮圈的强度，使强度高于铸造式铝合金轮圈，并使铝合金轮圈的重量大幅低于钢制轮圈的重量，但是价格也会大幅增加。

另外，传统钢制轮圈则具有价格低廉的好处，目前常见钢制轮圈的制造方式将轮盘及轮缘分别以冷冲压的方式成形，再将其焊接结合。然而，冷冲压的加工方式未将钢材加热软化，故钢材本身的强度即影响组合后钢制轮圈的强度，且由于冷冲压加工的钢材会因为残留应力释放而造成回弹现象，所以需要多道次的冷冲压加工才会完成（轮盘约8～10道次，轮缘约6～8道次），如此才可以达到所需要的精度。此外，为了增加强度而选用高强度的钢材施以冷冲压加工，反而会导致钢材强度过高而加工更加不易，因此使得冷冲压加工的钢制轮圈强度有所限制，为了维持钢制轮圈强度，导致重量上无法减轻。

而目前也有业者尝试提高钢材的强度，以减少钢材的厚度，进而减轻钢制轮圈的重量。例如轮盘先以热冲压的方式成形，如此一来，经热冲压的轮盘，其抗拉强度可以高达1500 MPa，而轮缘以冷冲压的方式制造，其抗拉强度约为440 MPa，两者的强度差异达三倍，可以大幅降低材料的厚度。但是，两者在焊接时，焊接的热影响区会有退火现象，使得钢制轮圈在热影响区的强度降低，并且在轮盘及轮缘的强度不同的情形下，焊接的参数也不好控制，焊接后的性能也难以达到钢制轮圈规范要求。

有鉴于此，现有的轮圈制造方法确实仍有加以改善的必要。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种轮圈的制造方法，可以使制造出来的轮圈具有轻量化且高强度。

本发明的目的提供一种轮圈制造方法，该轮圈的焊接处不会有退火现象。

本发明以下所述方向性或其近似用语，例如“前”、“后”、“上（顶）”、“下（底）”、“内”、“外”、“侧面”等，主要是参考附加附图的方向，各方向性或其近似用语仅用以辅助说明及理解本发明的各实施例，非用以限制本发明。

本发明的轮圈制造方法，包括：一轮盘成形步骤，将一个第一料件以冷冲压加工成形为一个轮盘胚体，该第一料件的材质为钢材；一个轮缘成形步骤，将一个第二料件以冷轧的方式成形一个轮缘胚体，该第二料件的材质为钢材；一个焊接步骤，将该轮盘胚体与该轮缘胚体组装结合，并且以焊接的方式结合形成一个轮圈半成品；及一个热冲压步骤，将该轮圈半成品进行热冲压加工，以形成一个轮圈成品。

由此，本发明的轮圈制造方法，由于热冲压后的钢材具有较高的强度，且焊接处的热影响区也同时经过加热并淬火的步骤，因此焊接处的热影响区不会退火，而使得热影响区软化而失去热冲压后的强度，如此，制造完的轮圈与其他同样重量的轮圈相比具有更高的强度；反之，与其他轮圈具有相同强度时，轮圈可以具有较薄的厚度，可以达到减轻轮圈重量的目的，从而达到耗油量降低的效果。

其中，该热冲压步骤将该轮圈半成品送入约1050℃～1280℃的加热炉加热及进行冲压。如此，可以加热使钢材软化，以修整该轮圈半成品至精确的外型，或更进一步地调整轮圈的厚度，使轮圈的尺寸符合需求，而成形一个轮圈成品，具有提升轮圈成品精确度的效果。

其中，该第一料件及该第二料件的材质可以为高强度合金钢。如此，该第一料件及该第二料件还可以具有防锈或抗酸等性质，并具有良好刚性，具有提升轮圈耐用度的功效。

其中，由于该轮盘胚体不需修正冷冲压加工造成金属的回弹现象，仅需经过大约5～7道次的加工，具有节省加工时间及成本的效果。

其中，由于该轮缘胚体不需修正冷轧加工造成金属的回弹现象，仅需经过大约冷轧约4～6道次，具有节省加工时间及成本的效果。

其中，该焊接步骤选用气护电弧焊接。如此，该轮圈成品具有较佳焊接质量的效果。

其中，该轮盘胚体及该轮缘胚体的焊接处为全周焊接。如此，该焊接处的结合较为稳固，具有提升焊接稳固性的功效。

其中，该热冲压步骤还包括一个淬火步骤。如此，该轮圈成品可以得到均匀麻田散铁的晶体结构，具有提升轮圈强度的功效。

其中，该轮盘成形步骤于该轮盘胚体形成多个衬孔。如此，该多个衬孔可以增加空气的对流，具有提升轮圈散热及具有美观的效果。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1：本发明一较佳实施例的方法流程图；

图2：本发明一较佳实施例的分解立体图；

图3：本发明一较佳实施例的组合侧视剖面图。

附图标记说明

1 轮盘胚体

11 本体 12 中心孔

13 锁孔 14 结合部

15 衬孔

2 轮缘胚体

21 环体 22 凸缘

23 组接部

S1 轮盘成形步骤 S2 轮缘成形步骤

S3 焊接步骤 S4 热冲压步骤

W 焊接处。

具体实施方式

为使本发明的上述及其他目的、特征及优点能更明显易懂，下文特根据本发明的较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下：

请参照图1所示，其是本发明轮圈制造方法的一个较佳实施例，包括一个轮盘成形步骤S1、一个轮缘成形步骤S2、一个焊接步骤S3及一个热冲压步骤S4。

请参照图1、2所示，该轮盘成形步骤S1，先将一个第一料件以冷冲压加工成形为一个轮盘胚体1，该第一料件可以为含碳量为0.08～2%的碳钢的圆形胚盘，也可以为合金钢，如此，该第一料件还可以具有防锈或抗酸等性质，并且较佳地可选用为高强度合金钢，以具有良好刚性，本发明不予以限制。该轮盘胚体1具有一本体11，该本体11中心有一中心孔12，并且具有多个锁孔13，多个锁孔13环绕该中心孔12设置，以及该本体11的周缘有一结合部14。其中，本发明的冷冲压加工是将该第一料件送入冲压机，并经过冲切、弯曲及引伸等步骤，由于不需修正冷冲压加工造成金属的回弹现象，仅需经过大约5～7道次的加工，即得到该轮盘胚体1。其中，该轮盘胚体1加工的道次，形成该中心孔12及该多个锁孔13，并以达到该轮盘胚体1的周缘的结合部14完整成形为原则。

此外，该轮盘成型步骤S1还可以于该轮盘胚体1形成多个衬孔15，该衬孔15位于该锁孔13及该结合部14之间，且该衬孔15的形状不限，可以为圆形、三角形或梯形等，该衬孔15的较佳成对称设置。如此，该多个衬孔15可以增加空气的对流，且可以提升轮圈的散热及具有较佳外观的效果。

该轮缘成形步骤S2，将一个第二料件以冷轧的方式成形一个轮缘胚体2，该第二料件可以为含碳量为0.08～2%的碳钢的钢卷材料，也可以为合金钢，如此，该第二料件还可以具有防锈或抗酸等性质，且较佳地可选用为高强度合金钢，以具有良好刚性，并经裁切、整平为一长形薄钢板，本发明不予以限制。该轮缘胚体2的冷轧加工是将该第二料件送入辊轧机，经滚轧、弯曲等步骤，使其卷曲形成圆弧形，并于头端与尾端施以焊接，以成形为一封闭环状，再经过多个道次的精整，以形成该轮缘胚体2。该轮缘胚体2具有一环体21，并且于该环体21的两侧周缘分别形成一凸缘22，以及该轮缘胚体2内缘的一组接部23，由于不需修正冷轧加工造成金属的回弹现象，经过大约4～6道次的滚轧、弯曲，即得到该轮缘胚体2。其中，该轮缘胚体2加工的道次，成形为轮缘的大致形状，并以达到该轮缘胚体2的组接部23可以与该轮盘胚体1的结合部14相匹配为原则。

该焊接步骤S3，将该轮盘胚体1的结合部14与该轮缘胚体2的组接部23结合，并且以焊接的方式结合形成一个轮圈，于本实施例中，焊接方式选用气护电弧焊接（如二氧化碳电弧焊接），以将该结合部14及该组接部23熔接，由于使用气护电弧焊接时，操作空间较无限制且方便，且可以使焊接处成熔融态，及于焊接完成时，可以形成稳固的焊接结构。当焊接工作完成后，该轮盘胚体1及该轮缘胚体2形成一轮圈半成品。其中，该结合部14及该组接部23的焊接处W可以为全周焊接，如此，该焊接处W的结合较为稳固。

该热冲压步骤S4，将该轮圈半成品进行热冲压加工，以形成一轮圈成品，热冲压加工将该轮圈半成品送入约1050～1280℃的加热炉加热使钢材软化，再送入冲压机进行冲压，以修整该轮圈半成品至精确的外型，或更进一步地调整轮圈的厚度，使轮圈的尺寸符合需求，而成形一轮圈成品，且该轮圈成品通过一冷却系统冷却降温，使该轮圈成品进行淬火步骤，而可以得到均匀麻田散铁的晶体结构。如此，该焊接处W也重新加热并经过淬火，而不会于热影响区出现退火的情形，因此可以形成一高强度的轮圈。

综上所述，本发明的轮圈制造方法，由于热冲压后的钢材具有较高的强度，且焊接处的热影响区也同时经过加热并淬火的步骤，因此不会产生焊接处的热影响区退火，及因热影响区软化而失去热冲压后的强度，如此，本发明的轮圈与其他同样重量的轮圈相较具有更高的强度；反之，与其他轮圈具有相同强度时，轮圈可以具有较薄的厚度，如此可以达到减轻轮圈重量的目的，从而达到耗油量降低的效果。

Claims (9)

1.一种轮圈制造方法，其特征在于，包括：

一个轮盘成形步骤，将一个第一料件以冷冲压加工成形为一个轮盘胚体，该第一料件的材质为钢材；

一个轮缘成形步骤，将一个第二料件以冷轧的方式成形一个轮缘胚体，该第二料件的材质为钢材；

一个焊接步骤，将该轮盘胚体与该轮缘胚体组装结合，并且以焊接的方式结合形成一个轮圈半成品；及

一个热冲压步骤，将该轮圈半成品进行热冲压加工，以形成一个轮圈成品。

2.如权利要求1所述的轮圈制造方法，其特征在于，该热冲压步骤将该轮圈半成品送入1050～1280℃的加热炉加热及进行冲压。

3.如权利要求1所述的轮圈制造方法，其特征在于，该第一料件及该第二料件的材质为高强度合金钢。

4.如权利要求1所述的轮圈制造方法，其特征在于，该轮盘胚体的冷冲压加工经过5～7道次。

5.如权利要求1所述的轮圈制造方法，其特征在于，该轮缘胚体的冷冲压加工经过4～6道次。

6.如权利要求1所述的轮圈制造方法，其特征在于，该焊接步骤选用气护电弧焊接。

7.如权利要求1所述的轮圈制造方法，其特征在于，该轮盘胚体及该轮缘胚体的焊接处为全周焊接。

8.如权利要求1所述的轮圈制造方法，其特征在于，该热冲压步骤还包括一个淬火步骤。

9.如权利要求1所述的轮圈制造方法，其特征在于，该轮盘成形步骤于该轮盘胚体形成多个衬孔。