CN113528794B - 一种车轮及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车轮制造方法，包括：先用常规冷成型工艺生产轮辐与轮辋，并焊接合成车轮后，采用热处理工艺将冷成型车轮整体热处理得到最终车轮；所述热处理工艺包括：步骤S1:将所述轮辋与所述轮辐在无氧条件加热至900℃～950℃后，保温25min～40min，得到第一热处理车轮；步骤S2:将所述第一热处理车轮在无氧条件下进行等温保温处理后快速冷却，得到第二热处理车轮；步骤S3：将所述第二热处理车轮进行回火处理，得到所述车轮。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：轮辐与轮辋材料使用的材料含B元素，使得材料的淬透性好；在无氧的情况下通过采用等温热处理工艺，同时可保证车轮尺寸精度、表面质量以及合适的强度与韧性指标。

Description

一种车轮及其制造方法
技术领域
本发明属于汽车车轮制造领域，具体涉及一种车轮及其制造方法。
背景技术
车轮行业目前主流钢制车轮与轻质铝合金车轮，铝合金车轮虽然重量更轻，但是其生产成本比钢制车轮高太多，因此轻量化高强度的钢车轮目前仍是车轮行业的主要产品。
钢车轮是由轮辐与轮辋组成的，目前钢制车轮的制作方法是先单独生产轮辐与轮辋，然后再通过焊接的方式将轮辐与轮辋焊接成一个车轮。但是随着车轮轻量化发展，通过直接使用更高强度的材料来达到降低车轮的重量的方法越来越受到设备加工能力、高强材料成型与焊接性能等限制，因此急需采用新的工艺方法来达到车轮轻量化的目的。
目前车轮行业已经出现使用热成型工艺来生产轻量化车轮的方法，如专利号CN108544191 A、CN 107052720A、CN104551552 A等都是对热成型车轮相关工艺的报到。但是这些方法均是将轮辐或轮辋通过热成型的方式加工后，在通过焊接工艺将轮辐与轮辋合成一个整体。这种方法有几个弊端，首先热冲压需要模具来保证产品的成型与热处理效果，此工艺较复杂，成本较高；同时轮辐、轮辋均需在各自的模具中完成热成型过程，其生产效率较低；其次轮辐与轮辋热冲压完工后，再将轮辐与轮辋进行合成焊接时，其焊缝处的组织再一次进行奥氏体化，该部分组织性能已经与基体组织不同，造成焊接处成车轮强度的薄弱部位，使得车轮整体性能受到影响；最后通过热成型生产的车轮其组织马氏体含量偏高，使得车轮整体的韧性较差。
发明内容
针对现有技术所存在的技术问题，本发明提供了一种车轮的制造方法。
本发明采用如下技术方案：
一种车轮的制造方法，其不同之处在于，将轮辋与轮辐生产后进行焊接得到车轮半成品，然后通过热处理工艺对车轮半成品采用热处理工艺处理得到所述车轮；
所述热处理工艺包括：步骤S1:将所述车轮半成品在无氧条件加热至900℃～950℃后，保温25min～40min，得到第一热处理车轮；
步骤S2:将所述第一热处理车轮在无氧条件下进行等温保温处理后快速冷却，得到第二热处理车轮；
步骤S3：将所述第二热处理车轮进行回火处理，得到所述车轮；
其中，所述轮辋与所述轮辐采用的钢材的组分的质量百分比如下：C:0.15％～0.28％、Si:0％～0.5％、Mn：0％～1.7％、P：0～0.025％、S:0～0.01％、B:0.001％～0.008％、Ti：0～0.06％、余量为铁以及不可或缺的杂质，制造所述轮辋与所述轮辐的钢材的抗拉强度为450MPa～650MPa。
进一步，制造所述轮辋与所述轮辐的钢材为22MnB5。
进一步，所述步骤S2中，采用的是盐浴保温。
进一步，所述步骤S2中，在300℃～400℃条件下盐浴10min～20min。
进一步，所述步骤S1与所述步骤S2中，间隔时间为10s～18s。
进一步，所述回火处理包括：回火温度200℃～500℃，保温时间30min～90min。
进一步，所述回火处理包括：回火温度为400℃～500℃。
进一步，所述轮辋与所述轮辐采用冷成型工艺制造而得。
一种车轮，其不同之处在于，由上述制造方法进行制造。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)轮辐与轮辋材料使用的材料含B元素，使得材料的淬透性好；同时该材料在热处理前其材料抗拉强度≤650Mpa，使得材料成型工艺性能好；将轮辋与轮辐冷成型后再整体热处理来提升强度的工艺在实现轻量化的同时降低了成本；可以整批进行热处理，大大提升了车轮的生产效率；通过将轮辋与轮辐在无氧条件加热至900℃～950℃后，再保温25min～35min，然后在无氧条件下进行等温保温处理后快速冷却，最后经过回火处理，可以使车轮的抗拉强度就到达1000MPa以上，同时延伸率达到10％以上。
(2)通过等温盐浴的方法，使其在等温盐浴过程中变形较少。
(3)通过调节等温盐浴的时间10min～20min，来合理分配马氏体的转变量，获得抗拉强度与延伸率综合性能较好的车轮。
(4)回火温度在400℃～500℃时，热处理后材料在抗拉强度在1000MPa以上的同时，延伸率进一步提高13％以上。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明，以使本领域的技术人员更加清楚地理解本发明。
以下各实施例，仅用于说明本发明，但不止用来限制本发明的范围。基于本发明中的具体实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的情况下，所获得的其他所有实施例，都属于本发明的保护范围。
在本发明实施例中，若无特殊说明，所有原料组分均为本领域技术人员熟知的市售产品；在本发明实施例中，若未具体指明，所用的技术手段均为本领域技术人员所熟知的常规手段。
本发明实施例中，轮辋与所述轮辐采用冷成型工艺制造而得。具体地，轮辐采用11mm厚的22MnB5钢材经下料-成型-冲孔-机加工工艺制造成型，最后得到轮辐；轮辋采用4mm厚的22MnB5钢材经下料-卷圆-扩口-滚型-精扩工艺制造成型，最后得到轮辋。
实施例1～实施例3
实施例1～实施例3提供一种车轮的制备方法，具体步骤如下：
将采用上述22MnB5钢材制造成型的轮辋与轮辐进行焊接得到车轮半成品，然后通过热处理工艺对车轮半成品采用热处理工艺处理得到所述车轮，热处理处理工艺包括如下步骤：
步骤S1:将车轮半成品在氮气氛围的保护下放入加热炉中，加热到一定温度后进行保温处理，得到第一热处理车轮；
步骤S2:将第一热处理车轮在氮气保护中转移至盐浴中在一定温度条件下保温，然后快速转移至室温水中进行冷却得到第二热处理车轮；
步骤S3：将第二热处理车轮进行回火处理，得到最终车轮。
实施例1～实施例3中，热处理的工艺条件如表1所示。
表1实施例1～实施例3的热处理的工艺条件
Figure BDA0003088328290000041
对比例1
本对比例提供一种车轮的制备方法，具体步骤如下：
步骤S1:将4.5mm厚的650CL钢材制造成轮辋，采用12.5mm厚的490CL钢材制成轮辐。
步骤S2：将轮辋与轮辐焊接成一个车轮，该车轮采用材料最高强度660MPa。
对比例2
本对比例提供一种车轮的制备方法，具体步骤如下：
将采用4mm厚的22MnB5钢材制造成型的轮辋与11mm厚的22MnB5钢材制造的轮辐进行焊接得到车轮半成品，然后通过热处理工艺对车轮半成品采用热处理工艺处理得到车轮，热处理处理工艺包括如下步骤：
步骤S1:将轮辋与轮辐在氮气氛围的保护下放入加热炉中，加热到一定温度后进行保温处理，得到第一热处理车轮；
步骤S2:将第一热处理车轮在氮气保护中转移至盐浴中在一定温度条件下保温，然后快速转移至室温水中进行冷却得到最终的车轮，热处理工艺条件如表2所示。
表2对比例2的热处理的工艺条件
Figure BDA0003088328290000051
实施例3
本实施例对实施例中的车轮进行检测，检测指标包括抗拉强度及延伸率，测试结果如表3所示。
其中抗拉强度与延伸率按照GB/T 228-2010检测；
表3车轮测试结果
抗拉强度(Mpa) 拉伸率(％)
实施例1 1000 14.09
实施例2 1050 13.87
实施例3 1310 10
对比例1 660 24
对比例2 1300 9.7
实施例1～实施例3与对比例1的区别在于：采用22MnB5钢材制造的轮辋与轮辐焊接后经热处理再进行回火处理，从表3可以看出，相较于采用传统的钢材并采用焊接工艺制造而成的车轮，其抗拉强度最高只达到660Mpa，强度偏低。
与对比例2的区别在于，采取了回火处理，从表3可以看出，没有采用回火处理的车轮拉伸率没有超过10％。
不仅如此，回火处理的条件也是影响抗拉强度与拉伸率的重要因素之一，在回火温度控制在400℃～500℃，抗拉强度在1000Mpa以上，拉伸率在13％以上。
在此有必要指出的是，以上实施例仅限于对本发明的技术方案做进一步的阐述和说明，并不是对本发明的技术方案的进一步的限制，本发明的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种车轮的制造方法，其特征在于，将轮辋与轮辐进行焊接得到车轮半成品，然后通过热处理工艺对车轮半成品采用热处理工艺处理得到所述车轮；
所述热处理工艺包括：
步骤S1：将所述车轮半成品在无氧条件加热至900℃~950℃后，保温25min~40min，得到第一热处理车轮；
步骤S2：将所述第一热处理车轮在无氧条件下进行等温保温处理后快速冷却，得到第二热处理车轮；
步骤S3：将所述第二热处理车轮进行回火处理，得到所述车轮；
其中，所述轮辋与所述轮辐采用的钢材的组分的质量百分比如下：C:0.15%~0.28%、Si:0%~0.5%、Mn：0%~1.7%、P：0~0.025%、S:0~0.01%、B:0.001%~0.008%、Ti：0~0.06%、余量为铁以及不可或缺的杂质，制造所述轮辋与所述轮辐的钢材的抗拉强度为450 MPa~650 MPa；
所述步骤S2中，采用的是盐浴保温，且在300℃~400℃条件下盐浴10min~20min；
所述回火处理包括：回火温度200℃~500℃，保温时间30min~90min。
2.根据权利要求1所述的车轮的制造方法，其特征在于，制造所述轮辋与所述轮辐的钢材为22MnB5。
3.根据权利要求1所述的车轮的制造方法，其特征在于，所述步骤S1与所述步骤S2中，间隔时间为10s~18s。
4.根据权利要求1所述的车轮的制造方法，其特征在于，所述步骤S1中在加热炉中进行，将所述第一热处理车轮转移至盐浴保温时，采用惰性气体进行保护。
5.根据权利要求1所述的车轮制造方法，其特征在于，所述回火处理的回火温度为400℃~500℃。
6.根据权利要求1所述的车轮制造方法，其特征在于，所述轮辋与所述轮辐采用冷成型工艺制造而得。
7.一种车轮，其特征在于，由权利要求1~6任一项制造方法进行制造。
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