CN111635988A - 车轮钢轮辋的生产方法 - Google Patents

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余腾义
靳阳
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Abstract

本发明涉及一种车轮钢轮辋的生产方法，属于钢质轮辋的生产技术领域。车轮钢轮辋的生产方法，包括如下生产工序:下料→卷圆→压平→焊接→刮渣→切边→扩口→一次或多次滚型→精整→气密性检查→压装→组合焊接→电泳处理，在刮渣工序与切边工序之间设置有喷风冷却工序，喷风冷却方法为，通过喷吹压缩空气使钢制车轮焊缝区域以20℃/s‑50℃/s的冷却速率冷却至室温。本发明通过喷吹压缩空气以实现焊接区域的快速冷却，能够解决高强度车轮钢闪光焊接后焊接区域的软化问题，从而在变形过程中焊缝区域不会出现拉薄缺陷。

Description

车轮钢轮辋的生产方法
技术领域
本发明涉及一种车轮钢轮辋的生产方法，属于钢质轮辋的生产技术领域。
背景技术
车轮的性能影响汽车行驶的安全性和操纵的稳定性，作为汽车行驶系统重要组成部分的车轮，要求其轮辋的焊接质量可靠。高强度车轮钢中由于加入了适量的合金元素，通常，经过焊接后，在焊接接头不可避免会出现软化区域。软化区域在后续的变形过程中容易出现集中变形，从而形成拉薄缺陷，严重时还可能在软化区域出现缩颈甚至出现焊接区域开裂的缺陷，影响钢制车轮的质量，甚至不能使用。
目前，车轮钢轮辋的生产工序为：下料→卷圆→压平→焊接→刮渣→切边→扩口→一次滚型→二次滚型→三次滚型→精整→气密性检查→压装→组合焊接→电泳处理。出现拉薄缺陷的工序主要在精整工序，该工序使焊接完成的轮辋在圆周方向上延伸10mm-20mm。
根据查阅，公布号为CN102107320A的专利文献公开了一种重型汽车钢质轮辋的脉冲通电预热闪光焊接工艺，工艺过程包括下料、卷圆、压平、焊接条件设定，装卡、脉冲闪光预热、连续闪光、带电顶锻、保压、松夹具、去毛刺等工序。控制的工艺参数为：调伸长度20～50mm；闪光留量5～12mm；顶锻留量：5～10mm；顶锻力2～3×105N；夹紧力3～6×105N；脉冲通电预热工艺(4～10)次×(0.5～1.2)s，每个脉冲带电(0.1～0.2)s；预热及焊接电压：10.8～14.6V；闪光时间：14～30S；顶锻带电时间：0.3～2s。其优点在于，自动化程度高，适合重型汽车钢质轮辋厚度3～8mm，宽度300～400mm。但该文献并未介绍如何消除焊接区域的拉薄缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种车轮钢轮辋的生产方法，能够消除高强度车轮钢焊接接头的拉薄缺陷。
为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是：车轮钢轮辋的生产方法，包括如下生产工序:下料→卷圆→压平→焊接→刮渣→切边→扩口→一次或多次滚型→精整→气密性检查→压装→组合焊接→电泳处理，在刮渣工序与切边工序之间设置有喷风冷却工序，喷风冷却方法为，通过喷吹压缩空气使钢制车轮焊缝区域以20℃/s-120℃/s的冷却速率冷却至室温。冷却速率可进一步优选为30℃/s-90℃/s。
进一步的是：喷风冷却工序中，钢制车轮焊缝区域在开始喷吹压缩空气时的初始温度为600℃-980℃。
进一步的是：应用于喷风冷却工序的喷吹装置包括喷风器，喷风器为底板水平设置的密闭容器，容器的底板开有均匀排列的小孔作为喷吹孔；喷风器通过框架安装在刮渣工位与切边工位之间的区域，喷风器的正下方为喷吹工位；喷风冷却时，钢制车轮以焊缝区域朝上的状态进入喷吹工位，喷风冷却完成后，再传送钢制车轮至切边工位。
进一步的是：在喷吹装置中，容器的底板长度为300mm-420mm，宽度为30mm-60mm，容器底板上的小孔直径为2mm-5mm，小孔间距为5mm-15mm；喷风冷却时，压缩空气进气口的空气压力0.3MPa-0.6MPa。
本发明的有益效果是：喷风冷却工序设置在刮渣工序与切边工序之间，这个区间铁素体转变完成，珠光体也基本转变完成，未完全转变的残余奥氏体转变为针状铁素体及细片状珠光体，然后通过喷吹压缩空气以实现焊接区域的快速冷却，能够解决高强度车轮钢闪光焊接后焊接区域的软化问题，从而在变形过程中焊缝区域不会出现拉薄缺陷。本发明可直接利用现有的车轮钢生产线改造实施，投资成本小，喷风冷却工艺及装置简单易行，并且由于消除了高强度车轮钢焊接接头的拉薄缺陷，因而能够显著降低车轮在滚型工序中的开裂率，在降低生产成本的同时，提高生产效率，在钢制车轮生产领域具有较大的推广应用价值。
附图说明
图1为本发明中的喷吹装置在应用实施时的立面示意图；
图2为本发明应用实施后的焊缝区域流线形貌图；
图3为本发明应用实施后的焊缝区域显微结构示意图；
图4为对比例的焊缝区域显微结构示意图；
图中标记为：喷风器1，框架2，钢制车轮3。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
车轮钢轮辋的生产方法，包括如下生产工序:下料→卷圆→压平→焊接→刮渣→切边→扩口→一次或多次滚型→精整→气密性检查→压装→组合焊接→电泳处理，在刮渣工序与切边工序之间设置有喷风冷却工序，喷风冷却方法为，通过喷吹压缩空气使钢制车轮焊缝区域以20℃/s-120℃/s的冷却速率冷却至室温，冷却速率可进一步优选为30℃/s-90℃/s。具体地，在现有工艺中，滚型工序一般是采用三次滚型。
喷风冷却工序设置在刮渣工序与切边工序之间，这个区间铁素体转变完成，珠光体也基本转变完成，未完全转变的残余奥氏体转变为针状铁素体及细片状珠光体，然后通过喷吹压缩空气以实现焊接区域的快速冷却，能够解决高强度车轮钢闪光焊接后焊接区域的软化问题，从而在变形过程中焊缝区域不会出现拉薄缺陷。为便于控制喷风冷却时的初始工况，可通过监测其喷风冷却初始温度实现，具体地，喷风冷却工序中，钢制车轮焊缝区域在开始喷吹压缩空气时的初始温度为600℃-980℃。
为提高生产效率，使得喷风冷却工艺简单易行，如1所示，在本发明中，应用于喷风冷却工序的喷吹装置包括喷风器1，喷风器1为底板水平设置的密闭容器，容器的底板开有均匀排列的小孔作为喷吹孔；喷风器1通过框架2安装在刮渣工位与切边工位之间的区域，喷风器1的正下方为喷吹工位；喷风冷却时，钢制车轮3以焊缝区域朝上的状态进入喷吹工位，喷风冷却完成后，再传送钢制车轮3至切边工位。为有效保证喷吹效果，以实现焊缝区域均匀冷却，喷吹装置的参数优选设计为，容器的底板长度为300mm-420mm，宽度为30mm-60mm，容器底板上的小孔直径为2mm-5mm，小孔间距为5mm-15mm；喷风冷却时，压缩空气进气口的空气压力0.3MPa-0.6MPa。
在钢制车轮的生产过程中，钢制车轮一般使用传送带及辊轮配合传送。本发明中喷风装置的安放位置设计在刮渣与切边工序之间的传输线路上，喷风器1向下喷风，以实现钢制车轮焊接区域的快速均匀冷却。利用现有的车轮钢生产线稍加改造即可实施，投资成本小，喷风冷却工艺及装置简单易行。
实施例1
采用在刮渣与切边工序之间增加一道喷风冷却工序，喷风风压为0.5MPa，实施发明内容。采用厚5mm的抗拉强度590MPa级别高强度车轮钢生产轮辋工艺为：下料→卷圆→压平→焊接→刮渣→喷风冷却→切边→扩口→一次滚型→二次滚型→三次滚型→精整→气密性检查→压装→组合焊接→电泳处理。在焊接工序中，焊接留量42mm，焊接电压10.8V，顶锻量6.5mm，预热通电时间10次×0.1s，脉冲周期0.5s，闪光时间12s，顶锻带电时间0.3s；在喷风冷却工序中，钢制车轮焊缝区域在开始喷吹压缩空气时的初始温度为600℃，通过喷吹压缩空气使钢制车轮焊缝区域以30℃/s的冷却速率冷却至室温；钢制车轮焊后成型性能良好，成型后未见拉薄现象。焊缝质量可参见图2和图3。
实施例2
采用在刮渣与切边工序之间增加一道喷风冷却工序，喷风风压为0.5MPa，实施发明内容。采用厚5mm的抗拉强度550MPa级别高强度车轮钢生产轮辋工艺为：下料→卷圆→压平→焊接→刮渣→喷风冷却→切边→扩口→一次滚型→二次滚型→三次滚型→精整→气密性检查→压装→组合焊接→电泳处理。在焊接工序中，焊接留量42mm，焊接电压10.8V，顶锻量6.5mm，预热通电时间10次×0.1s，脉冲周期0.5s，闪光时间12s，顶锻带电时间0.3s；在喷风冷却工序中，钢制车轮焊缝区域在开始喷吹压缩空气时的初始温度为980℃，通过喷吹压缩空气使钢制车轮焊缝区域以90℃/s的冷却速率冷却至室温；钢制车轮焊后成型性能良好，成型后未见拉薄现象。焊缝质量可参见图2和图3。
实施例3
采用在刮渣与切边工序之间增加一道喷风冷却工序，在焊接工序中，喷风风压为0.5MPa，实施发明内容。采用厚5mm的抗拉强度490MPa级别高强度车轮钢生产轮辋工艺为：下料→卷圆→压平→焊接→刮渣→喷风冷却→切边→扩口→一次滚型→二次滚型→三次滚型→精整→气密性检查→压装→组合焊接→电泳处理。在焊接工序中，焊接留量42mm，焊接电压10.8V，顶锻量6.5mm，预热通电时间10次×0.1s，脉冲周期0.5s，闪光时间12s，顶锻带电时间0.3s；在喷风冷却工序中，钢制车轮焊缝区域在开始喷吹压缩空气时的初始温度为770℃，通过喷吹压缩空气使钢制车轮焊缝区域以50℃/s的冷却速率冷却至室温；钢制车轮焊后成型性能良好，成型后未见拉薄现象。焊缝质量可参见图2和图3。
对比例1
在现有的生产线上进行焊接，未设置喷风冷却工序，对比高强车轮钢的焊接区域有无拉薄缺陷。采用厚5mm的抗拉强度590MPa级别高强度车轮钢生产轮辋工艺为：下料→卷圆→压平→焊接→刮渣→切边→扩口→一次滚型→二次滚型→三次滚型→精整→气密性检查→压装→组合焊接→电泳处理。在焊接工序中，焊接留量42mm，焊接电压10.8V，顶锻量6.5mm，预热通电时间10次×0.1s，脉冲周期0.5s，闪光时间12s，顶锻带电时间0.3s，钢制车轮焊后成型性能良好，但是，成型后有明显的拉薄缺陷，焊缝质量可参见图4。

Claims (5)

1.车轮钢轮辋的生产方法，包括如下生产工序:下料→卷圆→压平→焊接→刮渣→切边→扩口→一次或多次滚型→精整→气密性检查→压装→组合焊接→电泳处理，其特征在于：在刮渣工序与切边工序之间设置有喷风冷却工序，喷风冷却方法为，通过喷吹压缩空气使钢制车轮焊缝区域以20℃/s-120℃/s的冷却速率冷却至室温。
2.如权利要求1所述的车轮钢轮辋的生产方法，其特征在于：喷风冷却工序中，钢制车轮焊缝区域在开始喷吹压缩空气时的初始温度为600℃-980℃。
3.如权利要求1所述的车轮钢轮辋的生产方法，其特征在于：喷风冷却工序中，钢制车轮焊缝区域以30℃/s-90℃/s的冷却速率冷却至室温。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的车轮钢轮辋的生产方法，其特征在于：应用于喷风冷却工序的喷吹装置包括喷风器(1)，喷风器(1)为底板水平设置的密闭容器，容器的底板开有均匀排列的小孔作为喷吹孔；喷风器(1)通过框架(2)安装在刮渣工位与切边工位之间的区域，喷风器(1)的正下方为喷吹工位；喷风冷却时，钢制车轮(3)以焊缝区域朝上的状态进入喷吹工位，喷风冷却完成后，再传送钢制车轮(3)至切边工位。
5.如权利要求4所述的车轮钢轮辋的生产方法，其特征在于：在喷吹装置中，容器的底板长度为300mm-420mm，宽度为30mm-60mm，容器底板上的小孔直径为2mm-5mm，小孔间距为5mm-15mm；喷风冷却时，压缩空气进气口的空气压力0.3MPa-0.6MPa。
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