CN115003831A - 用于由铝合金制造用于机动车车轮的车轮辋的方法及相应的车轮辋 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于由铝合金制造用于机动车车轮的车轮辋(1)的方法，其中，车轮辋(1)具有在相对置的侧上被外缘部(6)和内缘部(7)限定的车轮辋座(2)，具有中央缺口(8)和孔圈(9)的毂部(4)以及将车轮辋座(2)与毂部(4)相互连接的车轮辋中部(3)。在此规定，通过铸造材料的压铸一体式地且连续地在铸型中制造车轮辋(1)，其中，作为铸造材料使用铝合金，所述铝合金具有的成分是，6.5％至12.0％重量百分比的硅，最多0.80％重量百分比的锰，0.25％至0.60％重量百分比的镁，0.08％至0.50％重量百分比的锌，最多0.30％重量百分比的锆，最多0.025％重量百分比的锶，最多0.5％重量百分比的不可避免的杂质，以及其余的铝，并且在压铸之后对车轮辋(1)进行热处理，其中，热处理包括单阶段的或多阶段的固溶退火，紧接着的淬火以及随后的单阶段的或多阶段的热时效。此外，本发明涉及一种车轮辋(1)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于由铝合金制造用于机动车车轮的车轮辋的方法，其中，车轮辋具有在相对置的侧上被外缘部和内缘部限定的车轮辋座，具有中央缺口和孔圈的毂部以及将车轮辋座与毂部相互连接的、尤其是在纵截面中偏心地接合在车轮辋座上的车轮辋中部。此外，本发明还涉及一种车轮辋。
背景技术
从现有技术中例如已知公开文献EP 0301 472 B1。其描述了一种用于轿车所用的轻质金属铸造车轮的制造方法，其中，使用近似共晶的精炼的AlSi合金，除了Al之外，该AlSi合金包含9.5％至12.5％重量百分比的硅和如下合金成分，例如最多0.2％重量百分比的铁，最多0.05％重量百分比的锰，最多0.1％重量百分比的钛，最多0.03％重量百分比的铜，最多0.05％重量百分比的锌，以及最多0.05％并且加起来最多0.15％重量百分比的其它杂质，并且其中，在凝固之后从铸型中取出并冷却车轮。在此规定，合金包含最少0.05％至最多0.15％重量百分比的镁，并且在从铸型中取出时将在内部区域确切的说具有质量集中的区域(例如轮毂和车轮的轮幅)上具有至少380℃的温度(在其表面上测得)的车轮直接在水中淬火。
此外，公开文献DE 69601 183 T2给出一种用于车轮盘的铝压铸合金，其包括：0.6％至1.0％重量百分比的Si；1.2％重量百分比的Mg；0.1％至0.5％重量百分比的Cu；0.4％至1.2％重量百分比的Zn；0.4％至1.2％重量百分比的Mn；0.01％至0.20％重量百分比的Ti；0.002％至0.04％重量百分比的B；以及其余的Al和不可避免的杂质。此外，专利公开文献EP3176275A1描述了一种铝硅压铸合金，一种用于由该合金制造压铸件的方法以及一种具有压铸件的车身部件。
发明内容
本发明的目的是，提出一种用于由铝合金制造用于机动车车轮的车轮辋的方法，与已知的这种类型的方法相比，该方法具有优点，尤其是实现了尤其快速且成本低廉地制造具有尤其精细的结构的车轮辋。
这通过具有权利要求1所述的特征的用于制造车轮辋的方法实现。在此规定，通过铸造材料的压铸一体式地且连续地在铸型中制造车轮辋，其中，作为铸造材料使用如下铝合金，该铝合金的成分是，6.5％至12.0％重量百分比的硅，最多0.80％、尤其是0.20％至0.80％或0.30％至0.80％重量百分比的锰，0.25％至0.60％、尤其是0.25％至0.50％重量百分比的镁，0.08％至0.50％、尤其是0.08％至0.35％重量百分比的锌，最多0.30％、尤其是0.05％至0.30％重量百分比的锆，最多0.025％、尤其是0.006％至0.025％重量百分比的锶，最多0.5％重量百分比的不可避免的杂质，以及其余的铝，并且在压铸之后对车轮辋进行热处理，其中，热处理包括单阶段的或多阶段的固溶退火，紧接着的淬火以及随后的单阶段的或多阶段的热时效。
车轮辋通常是机动车车轮的组成部分，其中，在机动车上布置多个车轮，这些车轮分别具有这种车轮辋。机动车是汽车的形式，并且由此具有多于两个车轮，尤其是刚好具有四个车轮。车轮辋明确地设置并构造成使用在这种构造成汽车的机动车中。因此，车轮辋不是一般的机动车轮辋，而是确定并且相应地构造成用于使用在汽车上。
作为重要的组成部分，车轮辋具有车轮辋座，车轮辋中部和毂部。车轮辋座和毂部通过车轮辋中部相互连接，其中，至少所述车轮辋座、车轮辋中部和毂部构造成一体式的并且彼此材料一致。在此，彼此同时构造，即，在唯一的制造步骤中，构造车轮辋座、车轮辋中部和毂部。即，不是设置成彼此独立地制造车轮辋座、车轮辋中部和毂部并且随后将其彼此固定。相反地，共同地，即通过在铸型中的铸造材料压铸一起进行制造。
车轮辋具有纵向中轴线，纵向中轴线尤其是相应于毂部的纵向中轴线并且优选地与稍后车轮的旋转轴线重合或者至少几乎重合。在相对于纵向中轴线的轴向方向上观察，车轮辋座在相对置的侧上被外缘部和内缘部限定。因此，外缘部和内缘部位于车轮辋座的相对置的侧上，并且在相对于纵向中轴线的纵截面中观察在它们自身之间包围车轮辋的轮胎接纳区域。轮胎接纳区域用于接纳轮胎，轮胎与车轮辋一起形成车轮。轮胎接纳区域在径向方向上向内被车轮辋座限定，并且在轴向方向上在相对置的侧上被外缘部和内缘部限定。
尤其优选地，整个车轮辋在轴向方向上或在纵截面中观察在第一方向上被外缘部限定并且在第二方向上被内缘部限定，从而，外缘部和内缘部在轴向方向上定义车轮辋的总延伸，这相应于车轮辋的宽度。在将车轮装配在机动车上时，车轮通过车轮轴承可旋转地支承在车轮架上。在将车轮装配在机动车上之后，外缘部位于车轮辋的背离车轮架的侧上并且内缘部位于车轮辋的面对车轮架的侧上。
外缘部和内缘部以从车轮辋座伸出的径向突出部的形式存在，该径向突出部从车轮辋座开始在径向方向(再次相对于车轮辋的纵向中轴线)上向外延伸。显然，外缘部和内缘部也与车轮辋的剩余部分，尤其是车轮辋座、车轮辋中部和毂部构造成一体式且材料一致。因此，在压铸时，与车轮辋座、车轮辋中部和毂部同时构造外缘部和内缘部。
毂部具有中央缺口和孔圈。中央缺口是用于接纳机动车的轮毂的中央开口，在装配在机动车上时车轮固定在轮毂上。轮毂通过车轮轴承可旋转地支承在车轮架上。孔圈由多个沿着设想的圆布置的孔，这些孔分别用于接纳固定件，借助于固定件将车轮辋固定在轮毂上。固定件例如是螺栓、螺柱等的形式。
车轮辋座和毂部通过车轮辋中部相互连接。因此，车轮辋中部在相对于纵向中轴线的径向方向上观察位于车轮辋座和毂部之间。车轮辋中部在径向方向上观察从毂部延伸到车轮辋座。例如，车轮辋中部具有多个辐条，辐条布置或构造成在周向上彼此间隔开。然而，车轮辋中部也可在周向上设计成连续的，尤其是完整的。
车轮辋中部在轴向方向上或在纵截面中观察例如偏心地接合在车轮辋座上。这意味着，车轮辋中部在车轮辋座的中心旁边在轴向方向上过渡到车轮辋座中。优选地，车轮辋中部以在轴向方向上与车轮辋座的中心有距离的方式接合，该距离相对于车轮辋座在轴向方向上的总延伸为至少10％，至少20％，至少30％，至少40％或更多。例如，在轴向方向上观察，车轮辋中部在车轮辋座的端侧上过渡到车轮辋座中。在这种情况中，车轮辋中部在纵截面中观察以与外缘部或内缘部，优选地与外缘部重叠的方式通入到车轮辋座中。由于偏心地接合在车轮辋座上的车轮辋中部，在将车轮装配在机动车上之后，不仅在径向方向上的力，而且附加地在轴向方向上或在包含车轮辋的纵向中轴线的假想平面中的弯曲力矩作用到车轮辋中部上。由此目前为止不需要，以高的材料投入相应实心地构造车轮辋中部。然而备选地，车轮辋中部也可居中地搭接/接合在车轮辋座和/或毂部上。
在纵截面中观察，车轮辋座在轴向方向上优选地具有比车轮辋中部和毂部更长的延伸。尤其是，车轮辋座的轴向延伸大于毂部的轴向延伸，毂部的轴向延伸又大于车轮辋中部的轴向延伸。例如，毂部的轴向延伸相对于车轮辋座的轴向延伸为最大50％，最大40％，最大30％，最大25％或最大20％。车轮辋中部的轴向延伸相对于车轮辋座的轴向延伸例如为最大25％，最大20％，最大15％，最大10％或最大5％。通过所述尺寸实现被车轮辋座包围的用于轮毂和/或固定在车轮上的制动盘的接纳部，其中，在将车轮装配在机动车上之后，轮毂和/或制动盘位于该接纳部中。尤其是在车轮辋中部偏心地搭接在车轮辋座上时是这种情况。
车轮辋连续地且材料一致地由铸造材料，即铝或者优选铝合金制成。通过压铸处理该铸造材料。在压铸时使用铸型，借助于铸型构造车轮辋以及进而至少连同外缘部和内缘部的车轮辋座、车轮辋中部和毂部。优选地，在压铸时也至少部分地构造此外也可称为轮毂接纳部的中央缺口。
例如可在正常压力下或者优选以真空压铸进行压铸。真空压铸的突出之处在于，在将铸造材料引入铸型中之前和/或时至少部分地将铸型抽真空。这意味着，在引入铸造材料之前和/或时以负压加载铸型。在此，负压理解成相对于引入压力(在引入压力下将铸造材料引入铸型中)和/或在铸型的外部环境中的环境压力更低的压力。例如，负压相对于外部压力为最高50％，最高25％，最高10％或最高5％。例如，剩余压力在50mbar至200mbar之间。剩余压力理解成在铸型中的绝对压力。
例如，借助于负压源将铸型抽真空，为此将负压源与铸型流体连接。尤其是，在引入铸造材料之前已经将铸型抽真空。例如，在达到确定的负压或铸型中的剩余压力时，尤其是此时才引入铸造材料。附加地或备选地可规定，在引入铸造材料期间将铸型抽真空，即，在将铸造材料引入铸型中期间维持在负压源和铸型之间的流体连接并且继续运行负压源对铸型抽真空。由此，可制造车轮辋的尤其精细的结构。
例如规定，首先借助于至少一个密封件，例如借助于密封条，尤其是硅密封条密封铸型。紧接着，将铸造材料配给到铸造腔中，铸造腔与铸型流体技术方面连接地相连接。为此，铸造腔至少部分地与坩埚流体技术方面连接地相连接，在坩埚中储备熔化的铸造材料。随后，以负压加载铸型并且将位于铸造腔中的铸造材料挤压到铸型中，尤其是借助于压力加载的活塞。优选地，同时尤其是在铸造腔和坩埚之间还是存在流体连接。这意味着，在引入铸造材料期间也对铸造腔抽真空。
作为铸造材料，使用铝合金，该铝合金具有的成分是，6.5％至12.0％重量百分比的硅(Si)，最多0.80％、尤其是0.30％至0.80％重量百分比的锰(Mn)，0.25％至0.60％、尤其是0.25％至0.50％重量百分比的镁(Mg)，0.08％至0.50％、尤其是0.08％至0.35％重量百分比的锌(Zn)，最多0.30％、尤其是0.05％至0.30％重量百分比的锆(Zr)，最多0.25％、尤其是0.006％至0.025％重量百分比的锶(Sr)，最多0.5％重量百分比的不可避免的杂质，以及其余的铝(Al)。尤其优选地，铝合金仅仅包含所述成分，即，硅，(可选的)锰，镁，锌，(可选的)铬，(可选的)锶，铝和(可选的)具有最多0.5％重量百分比或更少份额的不可避免的杂质。尤其优选地，铝合金包含铬(Cr)，即最多0.3％的重量百分比。尤其优选地，不可避免的杂质具有最多0.25％，最多0.1％或最多0.05％重量百分比的份额。杂质理解成元素周期表中的至少一种并非有目的地添加在合金中的元素。显然，杂质也可包含这些元素中的多种。
这种铝合金通常尤其好地适合用于机动车的车身部件，因为该铝合金具有好的流动性并且进而可铸造出非常薄壁的结构。然而，在车轮辋中，并不需要或期望这种性能，尤其是因为该结构通常通过金属型铸造制成。然而，现在出人意料地发现，该铝合金也适合制造尺寸特别的车轮辋，其中，尤其是且优选地仅仅当通过压铸制造车轮辋时，是这种情况。
通过最少6.5％重量百分比的硅的含量，保证铝合金的充分的可铸造性。此外，避免了凝固收缩。通过将硅的份额限定在最多12.0％重量百分比，避免出现初级硅相。最多0.80％重量百分比的锰含量改善了从铸型中的可脱模性，尤其是在最多0.3％重量百分比的低的铁含量时。最少0.25％重量百分比的镁含量导致形成硬化的Mg2Si相；最多0.60％重量百分比的镁的上极限防止了车轮辋的过度脆化。
铝合金的锌份额用于通过混合晶体硬化提高强度。因为高的锌份额提高了制成的车轮辋的腐蚀倾向，所以将锌的份额限定到最多0.5％重量百分比，尤其是最多0.3％重量百分比。可选地添加锆用于改善铝合金的机械性能。已表明，可选的铬份额为最多0.30％重量百分比，尤其是0.05％至0.30％重量百分比。最多0.025％尤其是0.006％至0.025％重量百分比的可选的锶份额用于铝合金的精炼。
在压铸之后，对车轮辋进行热处理，以实现车轮辋的尤其好的机械性能。在此，热处理包括固溶退火，紧接着固溶退火的淬火以及在淬火之后的热时效。可单阶段地或多阶段地进行固溶退火以及热时效。单阶段的固溶退火或热时效理解成这样的热处理，即，在其中，将车轮辋从初始温度开始加热到确定的热处理温度并且在确定的持续时间上保持在该热处理温度上。随后，使车轮辋从热处理温度向初始温度的方向冷却，尤其是冷却到初始温度，并且结束固溶退火或热时效。相对于多阶段的过程，单阶段的固溶退火和单阶段的热时效是优选的，因为这带来低的车轮辋的制造成本。
相反地，多阶段的固溶退火或热时效称为这样的热处理，在其中，将车轮辋从初始温度开始加热到第一热处理温度并且在确定的第一持续时间上保持在第一热处理温度上。紧接着，将车轮辋加热或冷却到第二热处理温度并且在确定的第二持续时间上保持在第二热处理温度上。同样可对于其它热处理温度进行方法，从而通常来讲在多阶段的固溶退火或多阶段的热时效期间将车轮辋置于多个热处理温度上并且分别在确定的持续时间上保持在这些热处理温度上，随后将车轮辋再次向初始温度的方向冷却，尤其是冷却到初始温度。在此，所述多个热处理温度彼此不同并且分别高于初始温度。
通常，在可实现的机械性能，首先在可实现的强度，0.2％的屈服强度和抗拉强度下，多阶段的处理具有优势。此外，通过多阶段的固溶处理，在可实现的尺寸稳定性中存在优势，因为与在可比较的单阶段热处理中相比，此时将通常更低的热负荷施加到部件上。
(可选地)可规定，车轮辋至少部分地具有最大15mm的小的壁厚，和/或具有最大4mm的小的曲率半径的弯曲，和/或在相对于车轮辋的纵向中轴线的轴向方向和径向方向上和/或轴向方向和切向方向上伸延的、完全位于假想平面中的脱模面，其中，所述平面与纵向中轴线包夹大于0°且最大4°的角度。
借助于压铸制造的车轮辋的突出之处在于，尤其小的壁厚和/或具有尤其小的曲率半径的弯曲部和/或存在脱模面。壁厚理解为在至少一个部位处的车轮辋壁的厚度。因此，例如可在车轮辋座、外缘部、内缘部、车轮辋中部和/或毂部上存在小的壁厚。尤其优选地，在车轮辋中部上存在小的壁厚。相当尤其优选地，所述小的壁厚代表最大壁厚，例如外缘部的最大壁厚，内缘部的最大壁厚和/或车轮辋中部的最大壁厚。显然，所述小的壁厚也可为车轮辋座和/或毂部的最大壁厚。
所述小的壁厚为最大15mm，最大10mm，最大7.5mm，或最大5mm，然而优选地更小。由此，所述小的壁厚例如为最大4mm，最大3mm，最大2mm或最大1.5mm。相反地，所述小的壁厚尤其优选地为最小1.5mm或最小2mm。换句话说，所述小的壁厚例如为最小1.5mm且最大5mm，最小1.5mm且最大4mm，最小1.5mm且最大3mm，最小1.5mm且最大2mm，或者几乎或者刚好为1.5mm。然而，所述小的壁厚也可为最小2mm且最大5mm，最小2mm且最大4mm，最小2mm且最大3mm，或者刚好2mm。
作为小的壁厚的附加或备选，存在具有小的曲率半径的弯曲部。所述弯曲部是车轮辋的外面确切的说外周面的弯曲。该外面向外限定车轮辋的壁。该弯曲可在车轮辋的任意部位上存在，例如在车轮辋座、外缘部、内缘部、车轮辋中部和/或毂部上。该弯曲尤其是为在两个面之间的过渡弯曲，这两个面(在截面中观察)彼此成角度并且例如为平的面。
该弯曲部优选地在最小30°，最小45°，最小60°或最小90°的角度上延伸。该弯曲部具有最大为4mm，然而优选地更小的小的曲率半径。因此，例如，所述小的曲率半径例如相应于最大3mm，最大2mm，最大1.5mm或最大1mm的曲率半径。优选地，所述曲率半径为最大2mm或更小。相反地，所述曲率半径附加地可为至少0.25mm，至少0.5mm或至少0.75mm。
作为所述小的壁厚和/或具有小的曲率半径的弯曲部的附加或备选，车轮辋可具有脱模面。脱模面理解成平的面，在压铸时该平的面直接贴靠在铸型上，并且在压铸之后沿着该平的面进行车轮辋从铸型中的脱模。脱模面具有相对于车轮辋的纵向中轴线分别至少在轴向方向上和在径向方向上和/或(附加地或备选地)在轴向方向上和切向方向上的延伸。即，无论如何，脱模面在两个彼此垂直的方向上具有延伸并且由此完全位于假想平面中。
在相同的方向上进行车轮辋的脱模。例如，在压铸之后，使铸型的一部分在纵向中轴线的方向上即在轴向方向上移动，以打开铸型并且从铸型中取出车轮辋。这意味着，在压铸之后，使在压铸期间贴靠在脱模面上并且形成脱模面的铸型的铸型面沿着纵向中轴线移动。在用于制造车轮辋的传统的方法中，为了保证正常脱模，脱模角度，即在脱模面和纵向中轴线之间的角度必须为最小5°。
然而，由于通过压铸由铝或铝合金一体式地且连续地构造车轮辋，可实现显著更小的角度。因此，在脱模面之间的或在完全包含脱模面的平面和纵向中轴线之间的角度在大于0°的无穷小至4°之间，并且包含0°和4°。因此可规定，脱模面几乎平行于纵向中轴线伸延，从而在脱模时，出现铸型面和脱模面的几乎平行移动。0°的角度理解成，所述平面和纵向中轴线位于彼此中或者彼此平行地伸延。该角度例如为最小0.5°，最小1°或最小1.5°。然而，规定角度最大为4°。例如，该角度为最大3°，最大2.0°，最大1.5°，最大1.0°或最大0.5°。优选地，在此较小的角度为最大2.0°且小于2.0°。
所述在制造车轮辋时的方法步骤实现了简单地、快速地且成本低廉地构造车轮辋，该车轮辋同时具有极其精细的结构。尤其是通过压铸实现快速制造，与在通常用于制造车轮辋的金属型铸造或低压铸造时相比，在压铸时实现显著更快速地填充铸型。因此，整体地通过压铸可显著提高在制造车轮辋时的节拍，从而在相同的持续时间中可制造数量更多的车轮辋。与金属型铸造相比，用于压铸的凝固时间也显著更短。
本发明的一种改进方案规定，车轮辋中部构造成具有多个在相对于车轮辋的纵向中轴线的周向上彼此间隔开的辐条。车轮辋中部的这种设计方案尤其是用于降低车轮辋的重量，然而也用于实现更好的减振。由此，车轮辋中部不是设计成实心的并且在周向上连续的，而是由多个布置成在周向上彼此间隔开的辐条组成。优选地，多个辐条中的每一个从毂部开始在径向方向上延伸到车轮辋座，即，将毂部和车轮辋座相互连接。例如，设置至少3个辐条，至少4个辐条，至少5个辐条或至少6个辐条。例如，实现至少10个，至少14个，或至少18个辐条。优选地，存在最多30个辐条或最多15个辐条。例如，辐条中的每一个在周向上在最大30°或小于30°，优选地最大15°或最大10°上延伸。
可规定，辐条在周向上具有恒定的延伸，即，从车轮辋座开始延伸到毂部。然而，也可设置辐条中的至少一个或辐条中的多个或每一个的分支，从而因此相应的辐条分成多个子辐条。例如，辐条首先从毂部开始在径向方向上向外延伸并且在分离部位处分成多个子辐条，子辐条彼此分开地尤其是向周向方向前进。即，在分离部位之后，子辐条彼此间隔开地伸延到车轮辋座，并且彼此间隔开地搭接在车轮辋座处。可规定，辐条中的至少一个的纵向中轴线，多个或所有辐条的纵向中轴线，与车轮辋的纵向中轴线相交，或者甚至与其垂直。由此，实现了从车轮辋中部或辐条到毂部中尤其最优的力传递。
本发明的一种改进方案规定，使用具有最少0.35％至最多0.50％重量百分比的镁、尤其是最少0.38％至最多0.45％重量百分比的镁的铝合金。出人意料地表明，在制造车轮辋时在铝合金中的所述镁份额也导致尤其耐久的车轮辋，尤其是由于硬化的Mg2Si相。
本发明的一种改进方案规定，使用具有最多0.05％重量百分比的铜(Cu)、最多0.002％重量百分比的磷(P)、最多0.002％重量百分比的钙(Ca)、最多0.002％重量百分比的钠(Na)和/或最多0.30％重量百分比的铁(Fe)作为杂质的铝合金。以上已经解释了，铝合金总共包含最多0.5％重量百分比的杂质。该杂质尤其是或者仅仅由铜、磷、钙、钠/或铁组成，其中，杂质例如可包含或至少包含所述元素中的仅仅刚好一个，所述元素中的多个或所述元素中的所有。通过所述单个元素的所述最大份额，实现了车轮辋的尤其好的耐久性。显然，除了所述元素中的至少一个之外，备选地或附加地，杂质可具有至少另一元素，尤其是在遵守最多0.5％重量百分比的杂质的最大总量的条件下。
本发明的一种改进方案规定，为铝合金附加地添加最多0.2％重量百分比的钒(V)，最多0.2％重量百分比的钼(Mo)，最多0.3％重量百分比的锡(Sn)，最多0.3％重量百分比的钴(Ko)和/或最多0.2％重量百分比的钛(Ti)。因此，除了已经述及的元素之外，铝合金附加地包含此处所述的元素中的至少一种，所述元素中的多种或所述元素中的所有。换句话说，为铝合金混入以下所述元素中的刚好一种、多种或者所有：钒、钼、锡、钴、和钛。然而，显然铝合金也可没有这些元素。
通过添加锡和/或钴，可进一步改善车轮辋的强度。在此，混入锡提高在淬火之后的空位数量，其结果是加速沉淀动力。然而，将锡和钴的含量分别限定在最多0.3％重量百分比，因为否则在钴的情况中可能出现或至少出现变脆的金属间相并且在锡的情况中出现或至少出现低融点的组织成分。通过添加钒和/或钼和/或钛(单独地或者彼此组合地，分别具有最多0.2％重量百分比的含量)，可实现铝合金的尤其好的晶粒细化。
如果指定，为铝合金添加具有相应所述份额的所述元素，则理解成，实际上混入相应的元素，即，元素的份额大于0.0％重量百分比。例如，铝合金附加地包含以下元素：0.05％至0.2％重量百分比的钒和/或0.05％至0.2％重量百分比的钼和/或0.1％至0.3％重量百分比的锡和/或0.1％至0.3％重量百分比的钴和/或0.05％至0.2％重量百分比的钛。由此，实现了车轮辋的尤其有利的性能。
本发明的一种改进方案规定，在最低510℃至最高540℃的，尤其是最高535℃的温度下，在最少25分钟，尤其是35分钟直至最多180分钟的持续时间上进行单阶段的固溶退火。单阶段的固溶退火理解成这样的固溶退火，即，在没有另一次固溶退火的情况下在该固溶退火之后进行淬火。即，优选地，在单阶段的固溶退火之后直接进行淬火，尤其是不再从为了单阶段的固溶退火使用的温度开始继续加热车轮辋。
通过能以非常低的成本进行的单阶段的固溶退火，实现了车轮辋的尤其有利的强度值。尤其优选地，单阶段的固溶退火中的温度为最低520℃，最低525℃或者最低530℃并且分别最高540℃或者分别最高535℃。更为优选地，在最少45分钟，最少60分钟，最少90分钟或最少120分钟并且分别最多180分钟的持续时间上进行单阶段的固溶退火。通过长的持续时间，实现车轮辋的尤其均匀的组织结构。
本发明的一种改进方案规定，多阶段的固溶退火包括第一固溶退火和第二固溶退火，其中，在第一温度下在第一持续时间上进行第一固溶退火并且在第二温度下在第二持续时间上进行第二固溶退火，其中，第二温度高于第一温度，和/或第二持续时间短于第一持续时间。优选地，第二固溶退火在时间上直接接着第一固溶退火。因此，在第二固溶退火开始时，使车轮辋的温度从第一温度开始升高，即，升高到第二温度。
尤其是，在第一固溶退火和第二固溶退火之间不进行淬火，也就是说，在多阶段的固溶退火期间，车轮辋的温度始终至少相应于第一温度和第二温度中较低的温度，即，始终高于或等于该温度。这样的用于多阶段的固溶退火的过程是尤其优选的，即，在其中，第二温度高于第一温度。附加地或备选地，第二持续时间短于第一持续时间。在此尤其是规定，直接在第二固溶退火之后，即，在第二持续时间结束之后将车轮辋进行淬火。
例如规定，第一固溶退火在最低440℃至最高480℃的温度下进行，并且第二固溶退火在最低500℃至最高540℃的温度下进行。附加地或备选地，第一固溶退火在最少30分钟至最多150分钟、尤其是最多90分钟的持续时间上进行，并且第二固溶退火在最少20分钟至最多90分钟的持续时间上进行。换句话说，第一固溶退火的第一温度为440℃至480℃，并且第二固溶退火的第二温度为500℃至540℃。备选地或附加地，第一固溶退火的第一持续时间为30分钟至150分钟，尤其是30分钟至90分钟，并且第二固溶退火的第二持续时间为20分钟至90分钟。尤其优选地第一温度为450℃至470℃并且第二温度为520℃至530℃。附加地或备选地，第一持续时间为45分钟至75分钟，并且第二持续时间为35分钟至45分钟。通过所述值，实现了车轮辋的高的强度。
本发明的一种改进方案规定，以至少20K/s的温度梯度进行淬火。在此，优选地借助于流体，尤其是借助于水进行淬火。在此，将流体冲刷到车轮辋上以进行淬火。备选地，至少部分地或者甚至完全将车轮辋浸入流体中。备选地，可借助于流体化的介质进行淬火。尤其优选地，温度梯度为至少40K/s，至少70K/s或者至少100K/s。
例如，温度梯度限定在最大150K/s，最大200K/s或者最大300K/s上，从而整体地温度梯度为20K/s至200K/s。也可规定，在借助于流体或流体化的介质淬火时，温度梯度始终为最大60K/s，最大40K/s或最大20K/s。为此，例如相应地调整流体或介质的温度。所述过程导致具有尤其好的机械性能的车轮辋。
本发明的一种改进方案规定，在最低135℃，尤其最低150℃至230℃、尤其是至220℃的温度下，在最少90分钟，尤其是最少120分钟至最多420分钟的持续时间上进行单阶段的热时效。优选地，直接紧接着单阶段的热时效，向环境温度的方向降低车轮辋的温度，尤其是直至环境温度。单阶段的热时效的温度优选地为最低150℃，最低175℃或最低200℃，并且分别最高220℃。在最少120分钟，最少180分钟，最少240分钟，最少300分钟或最少360分钟，然而分别最多420分钟的持续时间上进行。由此，实现了车轮辋的尤其好的机械性能。
本发明的一种改进方案规定，多阶段的热时效包括第一热时效和第二热时效，其中，第一热时效在第一温度下在第一持续时间上进行，并且第二热时效在第二温度下在第二持续时间上进行，其中，第二温度高于第一温度，和/或第二持续时间短于、等于或长于第一持续时间。在温度和持续时间方面，对于多阶段的热时效的适用性与多阶段的固溶退火相同，从而参考相应的实施方案。
第二热时效优选地直接紧接着第一热时效，从而在第二热时效开始时，将车轮辋的温度从第一温度开始直接调整到第二温度上。直接在第二热时效之后，将车轮辋的温度优选地向环境温度的方向降低，尤其是直至环境温度。当第二温度选择成高于第一温度时，实现车轮辋的尤其有利的性能。附加地或备选地，第二持续时间可短于或长于第一持续时间或与其同样长。
例如，第一热时效在最低100℃至最高170℃的温度下在最少60分钟至最多200分钟的持续时间上进行，第二热时效在最低170℃至最高230℃的温度下在最少60分钟至最多400分钟的持续时间上进行。换句话说这意味着，第一温度为100℃至180℃并且第二温度为120℃至200℃。附加地或备选地，第一持续时间为45分钟至300分钟，尤其是60分钟至200分钟，并且第二持续时间为60分钟至400分钟。当第一温度为140℃至170℃时，实现车轮辋的尤其有利的性能。相同的适用于长度为90分钟至150分钟的持续时间。
本发明还涉及一种用于机动车车轮的由铝合金制成的车轮辋，该车轮辋尤其是根据说明书中的实施方式制造，其中，车轮辋具有在相对置的侧上由外缘部和内缘部限定的车轮辋座，具有中央缺口和孔圈的毂部以及将车轮辋座和毂部相互连接的尤其是在纵截面中偏心地接合在车轮辋座上的车轮辋中部。
在此规定，通过铸造材料的压铸一体式地且连续地在铸型中制造车轮辋，其中，作为铸造材料使用铝合金，该铝合金具有的成分是，6.5％至12.0％重量百分比的硅，最多0.80％尤其是0.30％至0.80％重量百分比的锰，0.25％至0.60％尤其是0.25％至0.50％重量百分比的镁，0.08％至0.50％尤其是0.08％至0.35％重量百分比的锌，最多0.30％尤其是0.05％至0.30％重量百分比的锆，最多0.025％尤其是0.006％至0.025％重量百分比的锶，最多0.5％重量百分比的不可避免的杂质，以及其余的铝，并且在压铸之后对车轮辋进行热处理，其中，热处理包括单阶段的或多阶段的固溶退火，紧接着的淬火以及随后的单阶段的或多阶段的热时效。
以上已经指出了车轮辋的这种类型的设计方案和在制造车轮辋时的这种方法的优点。不仅车轮辋而且其制造方法可根据在说明书范围内的实施方案改进，从而参考这些实施方案。
附图说明
接下来在不限定本发明的情况下，根据在图中示出的实施例详细解释本发明。其中：
唯一的附图示出了沿着车轮辋的纵向中轴线穿过车轮辋的示意性的纵截面。
具体实施方式
图1示出了用于机动车车轮的车轮辋1的示意性的纵截面。作为重要的组成部分，车轮辋1具有车轮辋座2，车轮辋中部3和毂部4。在相对于车轮辋1的纵向中轴线5的纵截面中示出了车轮辋1。车轮辋座2在轴向方向上一方面被外缘部6限定并且另一方面被内缘部7限定，两个角状部从车轮辋座2开始在相对于纵向中轴线5的径向方向上向外延伸。补充地应说明的是，车轮辋座2的轴向伸展延伸到外缘部6和内缘部7的相应的外侧的端部。因此，车轮辋座2的轴向延伸与外缘部6和内缘部7的轴向延伸一起结束。
车轮辋座2和毂部4通过车轮辋中部3相互连接。因此，车轮辋中部3不仅搭接在车轮辋座2上而且搭接在毂部4上，并且从毂部4开始延伸到车轮辋座2。毂部4具有中央缺口8，中央缺口相对于纵向中轴线5位于毂部4的中心并且在轴向方向上完全穿过毂部。附加地，毂部4具有孔圈9，孔圈具有多个孔10，这些孔分别用于接纳固定件，车轮辋1借助于该固定件可固定或固定在机动车的轮毂上。
在此处示出的实施例中，车轮辋中部3具有多个布置成在周向上彼此间隔开的辐条11。辐条11中的每一个从毂部4开始延伸到车轮辋座2。在周向上在辐条11之间存在中间辐条区域，中间辐条区域在周向上从辐条11在径向方向上向内被毂部4限定并且在径向方向上向外被车轮辋座2限定。在该中间辐条区域中，可构造可选的中间辐条元件，中间辐条元件例如完全填充中间辐条区域。至少所述中间辐条元件具有最大5mm的小的壁厚。尤其是，为了实现这种情况，通过铸造材料的压铸一体式地且连续地在铸型中制造车轮辋1。作为铸造材料，使用铝或铝合金。
在此处示出的实施例中，在内缘部7中构造有凹口12。附加地或备选地，可在外缘部6中存在这种类型的凹口12。凹口12在周向上延伸，例如凹口在周向上构造成连续的。这尤其是理解成，凹口12在周向上连续地具有相同的深度。凹口12在相对于纵向中轴线5的轴向方向上被轮辋边缘壁13限定，其中，轮辋边缘壁13在轴向方向上布置在车轮辋1的轮胎接纳区域14和凹口12之间。凹口12在径向方向上向外被车轮辋边缘部15限定，并且在径向方向上向内被车轮辋边缘部16限定。凹口12如此构造在内缘部7中，使得在压铸之后轮辋边缘壁13直接具有最大为10mm的减小的壁厚。
此外，在车轮辋座2上构造穹形部17，穹形部以在径向方向上向外延伸的径向突出部的形式存在。穹形部17在轴向方向上限定轮胎接纳区域14，从而轮胎接纳区域14(同样在轴向方向上观察)位于穹形部17和内缘部7之间。
所述的车轮辋1的设计方案实现了极其精致的外观，并且同时由于通过压铸制造车轮辋1保证了成本低廉且快速地制造车轮辋1。此外，借助于铝或铝合金的压铸实现了突出的强度值。
附图标记清单
1 车轮辋
2 车轮辋座
3 车轮辋中部
4 毂部
5 纵向中轴线
6 外缘部
7 内缘部
8 中央缺口
9 孔圈
10 孔
11 辐条
12 凹口
13 轮辋边缘壁
14 轮胎接纳区域
15 车轮辋边缘部
16 车轮辋边缘部
17 穹形部
Claims (10)
1.一种用于由铝合金制造用于机动车车轮的车轮辋(1)的方法，其中，车轮辋(1)具有在相对置的侧上被外缘部(6)和内缘部(7)限定的车轮辋座(2)，具有中央缺口(8)和孔圈(9)的毂部(4)以及将车轮辋座(2)与毂部(4)相互连接的车轮辋中部(3)，其特征在于，通过铸造材料的压铸一体式地且连续地在铸型中制造车轮辋(1)，其中，作为铸造材料使用如下铝合金，所述铝合金的成分为：6.5％至12.0％重量百分比的硅，最多0.80％重量百分比的锰，0.25％至0.60％重量百分比的镁，0.08％至0.50％重量百分比的锌，最多0.30％重量百分比的锆，最多0.025％重量百分比的锶，最多0.5％重量百分比的不可避免的杂质，以及其余的铝，在压铸之后对车轮辋(1)进行热处理，其中，热处理包括单阶段的或多阶段的固溶退火，紧接着的淬火以及随后的单阶段的或多阶段的热时效。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用具有最少0.35％至最多0.50％重量百分比的镁的铝合金。
3.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，使用具有最多0.05％重量百分比的铜、最多0.002％重量百分比的磷、最多0.002％重量百分比的钙、最多0.002％重量百分比的钠和/或最多0.30％重量百分比的铁作为杂质的铝合金。
4.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，为铝合金附加地添加最多0.2％重量百分比的钒，最多0.2％重量百分比的钼，最多0.3％重量百分比的锡，最多0.3％重量百分比的钴和/或最多0.2％重量百分比的钛。
5.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在最低510℃至最高540℃的温度下进行单阶段的固溶退火，持续时间为最少25分钟至最多180分钟。
6.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，多阶段的固溶退火包括第一固溶退火和第二固溶退火，其中，在第一温度下在第一持续时间上进行第一固溶退火以及在第二温度下在第二持续时间上进行第二固溶退火，其中，第二温度高于第一温度，和/或第二持续时间短于、等于或长于第一持续时间。
7.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，以至少20K/s的温度梯度进行淬火。
8.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在最低135℃至230℃的温度下，进行单阶段的热时效，持续时间为最少90分钟至最多420分钟。
9.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，多阶段的热时效包括第一热时效和第二热时效，其中，第一热时效在第一温度下进行第一持续时间，第二热时效在第二温度下进行第二持续时间，其中，第二温度高于第一温度，和/或第二持续时间短于第一持续时间。
10.一种用于机动车车轮的由铝合金制成的车轮辋(1)，所述车轮辋尤其是根据上述权利要求中的一项或多项所述的方法制造，其中，车轮辋(1)具有在相对置的侧上由外缘部(6)和内缘部(7)限定的车轮辋座(2)，具有中央缺口(8)和孔圈(9)的毂部(4)以及将车轮辋座(2)和毂部(4)相互连接的车轮辋中部(3)，其特征在于，通过铸造材料的压铸一体式地且连续地在铸型中制造车轮辋(1)，其中，作为铸造材料使用如下铝合金，所述铝合金的成分为：6.5％至12.0％重量百分比的硅，最多0.80％重量百分比的锰，0.25％至0.60％重量百分比的镁，0.08％至0.50％重量百分比的锌，最多0.30％重量百分比的锆，最多0.025％重量百分比的锶，最多0.5％重量百分比的不可避免的杂质，以及其余的铝，在压铸之后对车轮辋(1)进行热处理，其中，热处理包括单阶段的固溶退火或多阶段的固溶退火，紧接着的淬火以及随后的单阶段的或多阶段的热时效。
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