CN109759801A - 一种马氏体钢制车轮的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种马氏体钢制车轮的生产工艺，涉及钢制辐板式卡车车轮的生产技术领域。本发明将含硼的材料应用于车轮的轮辐和轮辋这种多工序工件产品，通过加热和冷却将材料组织结构进行转换，最终形成马氏体组织结构，车轮抗拉强度可由普通产品的600MPa提升到1000MPa以上，完全可以提高产品的安全性能；在同等强度的车轮产品中，厚度可以降低50％左右，节约原材料，降低车轮使用中的能耗，实现节能减排的效果。

Description

一种马氏体钢制车轮的生产工艺

技术领域

本发明涉及钢制辐板式卡车车轮的生产技术领域，特别涉及一种马氏体钢制车轮的生产工艺，该工艺包括焊合互联的轮辋部分和轮辐部分的生产工艺，通过该工艺可以制做出更高强度的车轮产品。

背景技术

车轮是介于轮胎和车轴之间，承受负荷的旋转组件，通常由两个主要部件轮辋和轮辐组成，轮辋是车轮上用来安装和支承轮胎的部件，轮辐是车轮上两端分别与车轴、轮辋连接的支承部件。

顺应环保节能减排的发展要求，车轮向着轻量化发展：轻载重车辆的车轮材质由钢材向铝合金过渡；而重型载重车辆的车轮依然是钢材。目前，钢制车轮所使用的材料为普通低碳钢，已应用的材料最高强度为650MPa，现有制做工艺很难在保证负荷的同时减轻车轮的重量；而材料强度再提高现有设备已经无法对其进行加工制做，车轮的重量已经不能够再继续降低。以国内卡车使用的22.5×9.00产品为例，在载荷4000kg的负载要求下，重量最低为35kg。

钢制车轮现有制做工艺：轮辐部分主要工序包括，①冲圆盘料，②冲定位孔，③旋压成形或冲压成形，④冲安装孔，⑤冲通风孔，⑥辐底校平，⑦精车；轮辋部分主要工序包括，①下料(长方形板料)，②卷圆，③焊接，④焊缝处理，⑤扩口，⑥滚压成形(两次或三次滚压)，⑦扩张，⑧冲气门孔；将轮辋与轮辐组装焊接。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种马氏体钢制车轮的生产工艺，该工艺制做的车轮能够根据车轮承载力的要求，利用更薄的材料加工出同等强度的车轮，保证车轮在使用中能够达到更好的节能减排效果，直接降低了生产中材料的投入成本和车轮使用过程中的燃油成本。

具体技术方案是，本发明所涉及的工艺如下：

S1、材料：应用含有硼的碳素结构钢，如18MnB5、22MnB5等；

S2、轮辐部分生产工艺，根据产品的型号和安装尺寸要求，在现有的轮辐制做工艺基础上进行调整变更。包括(但不限于不同产品增添的工序)关键工序如下：

①冲圆盘料，②冲定位孔，③旋压成形或冲压成形，④冲安装孔，⑤冲通风孔，⑥辐底校平，⑦加热，⑧冷却，⑨精车；

S3、轮辋部分生产工艺，根据车轮产品的不同类型，在现有的轮辋制做工艺基础上调整变更。包括(但不限于不同产品增添的工序)关键工序如下：

①下料(长方形板料)，②卷圆，③焊接，④焊缝处理，⑤扩口，⑥滚压成形(两次或三次滚压)，⑦扩张，⑧冲气门孔，⑨加热，⑩冷却；

S4、组装焊接：将轮辋与轮辐进行组合，并将轮辐的端口与轮辋的内壁进行焊接。

进一步地，在S2和S3中的加热，加热的温度大于850℃，加热的方式包括电炉加热、中频加热等。

进一步地，在S2和S3中的冷却，冷却速度大于20℃/秒，冷却的方式包括空气冷却、水浸冷却、油浸冷却、喷淋冷却等。

进一步地，应用液压机将轮辋放置在标准圈上进行固定，压力机对轮辋两端进行张紧定位后，然后再进行冷却。这样可以避免轮辋在冷却过程中发生变形或缩小。

本发明在轮辐部分所涉及的重点工序为⑦加热、⑧冷却。其他工序为钢制车轮现在已使用的工艺。按照产品的不同增减冲压或机加工序。

本发明在轮辋部分所涉及的重点工序为⑨加热、⑩冷却。其他工序与现行轮辋加工工序相同，按照产品的不同要求将增加普通的冷冲压或机加工序。

本发明适应于各种钢制车轮，包括轮辋部分和轮辐部分。主要发明内容为通过加热和冷却将材料组织结构进行转换，材料的组织结构由铁素体结构转换为了马氏体组织结构。马氏体组织结构钢材具有很高的强度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：可以将含硼的材料应用于钢制车轮的轮辐和轮辋这种多工序工件产品。该工艺是基于现行车轮制做的工艺的基础进行改良。应用该工艺完成后的车轮抗拉强度可由普通产品的600MPa提升到1000MPa以上，完全可以提高产品的安全性能；在同等强度的车轮产品中，厚度可以降低50％左右，节约原材料，降低车轮使用中的能耗，实现节能减排的效果。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式，对本发明作进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。下面是结合实施例对本发明进行的描述：

原材料采用含硼的碳素结构钢。材料原始抗拉强度为600MPa左右，根据不同规格的产品选择材料的厚度，通常可选择6mm-8mm。目前国内已有此类材料应用于汽车的车身部件中，如汽车的B柱、悬架等。该材料已实现国产。

生产工艺：本发明是基于现行车轮制做工艺基础上进行增加和演变，所应用到的工序内容可与现行车轮制做工序相同。

其中轮辐部分，产品的前段工序继续延用现有轮辐产品的生产工艺和设备，因为所选用的材料强度平均为600MPa左右，该强度级别的产品在行业内已经有所使用(如590CL车轮专用钢)，设备可以满足制做要求。工序包括①冲圆盘料，②冲定位孔，③旋压成形或冲压成形，④冲安装孔，⑤冲通风孔，⑥辐底校平。

对于不同的产品结构，所列工序仅为关键工序，不同的产品将有所增减。上述工序完成后，轮辐已完成了基本的成形和尺寸制做。然后进行⑦加热，⑧冷却，对轮辐进行马氏体的转换。加热的方式包括箱式电炉、进式电炉、真空炉、中频加热等，对工件加热至850℃以上后保温5分钟以上；然后进行冷却，冷却方式包括空气冷却、水浸冷却、油浸冷却、喷淋冷却等，冷却速度大于20℃/秒。

轮辋部分：产品的前段工序延用现有轮辋产品的生产工艺和设备，因为所选用的材料强度平均为600MPa左右，该强度级别的材料设备可以满足制做要求(如已应用590CL车轮专用钢)。工序包括①下料(长方形板料)，②卷圆，③焊接，④焊缝处理，⑤扩口，⑥滚压成形(两次或三次滚压)，⑦扩张，⑧冲气门孔。

对于不同的产品结构，所列工序仅为关键工序，不同的产品将有所增减。上述工序完成后，轮辋已完成了基本的成形和尺寸制做。然后进行⑦加热，⑧冷却，针轮辋进行马氏体结构的转换。加热的方式包括箱式电炉、进式电炉、真空炉等，对工件加热至850℃以上后保温5分钟以上；然后进行冷却，冷却方式包括空气冷却、水浸冷却、油浸冷却、喷淋冷却等，冷却速度大于20℃/秒。应用液压机将轮辋放置在标准圈上进行固定，压力机对轮辋两端进行张紧定位后，然后再进行冷却。

以上两部分工序完成后，轮辐和轮辋的制做完成，经过加热和冷却工序，材料的组织结构由铁素体结构转换为了马氏体结构。材料的抗拉强度由600MPa将提升至1000MPa以上。车轮的整体强度得到了提高。

所列的工艺顺序仅为示例。加热和冷却工序与其他工序合并或调整顺序均属于本发明内容。

实施例：选用18MnB5的含硼的碳素结构钢，厚度为6mm，制做国内卡车使用的22.5×9.00车轮，达到载荷4000kg的负载要求时，车轮的整体质量可为21.4kg；而现有同规格产品在载荷4000kg的负载要求下，重量最低为35kg，降低了38.8％。

以上所述，仅是本发明的优选实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种马氏体钢制车轮的生产工艺，包括焊合互联的轮辋部分和轮辐部分的生产工艺，其特征在于，

S1、车轮的材料使用含有硼的碳素结构钢；

S2、轮辐部分生产工艺：①冲圆盘料，②冲定位孔，③旋压成形或冲压成形，④冲安装孔，⑤冲通风孔，⑥辐底校平，⑦加热，⑧冷却，⑨精车；

S3、轮辋部分生产工艺：①下料(长方形板料)，②卷圆，③焊接，④焊缝处理，⑤扩口，⑥滚压成形(两次或三次滚压)，⑦扩张，⑧冲气门孔，⑨加热，⑩冷却；

S4、组装焊接：将轮辋与轮辐进行组合，并将轮辐的端口与轮辋的内壁进行焊接。

2.根据权利要求1所述的马氏体钢制车轮的生产工艺，其特征在于，S2中⑦加热和S3中⑨加热，加热的温度大于850℃。

3.根据权利要求2所述的马氏体钢制车轮的生产工艺，其特征在于，S2中⑦加热和S3中⑨加热，加热至850℃以上后，保温时间大于5分钟。

4.根据权利要求2所述的马氏体钢制车轮的生产工艺，其特征在于，S2中⑦加热和S3中⑨加热，加热的方式包括电炉加热或者中频加热。

5.根据权利要求1所述的马氏体钢制车轮的生产工艺，其特征在于，S2中⑧冷却和S3中⑩冷却，冷却速度大于20℃/秒。

6.根据权利要求5所述的马氏体钢制车轮的生产工艺，其特征在于，S2中⑧冷却和S3中⑩冷却，冷却的方式包括空气冷却、水浸冷却、油浸冷却或者喷淋冷却。

7.根据权利要求1所述的马氏体钢制车轮的生产工艺，其特征在于，在S3中，应用液压机将轮辋放置在标准圈上进行固定，压力机对轮辋两端进行张紧定位后，然后再进行冷却。

8.根据权利要求1所述的马氏体钢制车轮的生产工艺，其特征在于，车轮的材料使用含有硼的碳素结构钢18MnB5或者22MnB5。