CN118434887A - 具有弯曲轮辐的非充气轮胎及其制造方法 - Google Patents

具有弯曲轮辐的非充气轮胎及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN118434887A
CN118434887A CN202280085543.0A CN202280085543A CN118434887A CN 118434887 A CN118434887 A CN 118434887A CN 202280085543 A CN202280085543 A CN 202280085543A CN 118434887 A CN118434887 A CN 118434887A
Authority
CN
China
Prior art keywords
blank
steel
spokes
pneumatic tire
steel sheet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202280085543.0A
Other languages
English (en)
Inventor
J·W·菲斯克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bridgestone Americas Tire Operations LLC
Original Assignee
Bridgestone Americas Tire Operations LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bridgestone Americas Tire Operations LLC filed Critical Bridgestone Americas Tire Operations LLC
Publication of CN118434887A publication Critical patent/CN118434887A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/34Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tyres; for rims
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D43/00Feeding, positioning or storing devices combined with, or arranged in, or specially adapted for use in connection with, apparatus for working or processing sheet metal, metal tubes or metal profiles; Associations therewith of cutting devices
    • B21D43/28Associations of cutting devices therewith
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D5/00Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
    • B21D5/008Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves combined with heating or cooling of the bends
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D5/00Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
    • B21D5/06Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves by drawing procedure making use of dies or forming-rollers, e.g. making profiles
    • B21D5/08Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves by drawing procedure making use of dies or forming-rollers, e.g. making profiles making use of forming-rollers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60CVEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C7/00Non-inflatable or solid tyres
    • B60C7/06Non-inflatable or solid tyres made of metal
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60CVEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C7/00Non-inflatable or solid tyres
    • B60C7/10Non-inflatable or solid tyres characterised by means for increasing resiliency
    • B60C7/14Non-inflatable or solid tyres characterised by means for increasing resiliency using springs
    • B60C7/146Non-inflatable or solid tyres characterised by means for increasing resiliency using springs extending substantially radially, e.g. like spokes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60CVEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C7/00Non-inflatable or solid tyres
    • B60C7/10Non-inflatable or solid tyres characterised by means for increasing resiliency
    • B60C7/14Non-inflatable or solid tyres characterised by means for increasing resiliency using springs
    • B60C7/16Non-inflatable or solid tyres characterised by means for increasing resiliency using springs of helical or flat coil form
    • B60C7/18Non-inflatable or solid tyres characterised by means for increasing resiliency using springs of helical or flat coil form disposed radially relative to wheel axis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/26Methods of annealing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/34Methods of heating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/56General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering characterised by the quenching agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D7/00Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/02Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
    • C21D7/04Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface
    • C21D7/06Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface by shot-peening or the like
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D7/00Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/02Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
    • C21D7/10Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the whole cross-section, e.g. of concrete reinforcing bars
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0205Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips of ferrous alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0221Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0236Cold rolling
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0247Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0247Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment
    • C21D8/0273Final recrystallisation annealing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/46Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2261/00Machining or cutting being involved

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

一种非充气轮胎,该非充气轮胎包括具有第一直径的下环和具有大于第一直径的第二直径的上环。上环与下环基本上同轴。该非充气轮胎还包括在下环与上环之间延伸的多个弯曲钢轮辐。多个弯曲钢轮辐中的每个弯曲钢轮辐具有至少1300MPA的0.2%屈服强度、至少1400MPa的拉伸强度和至少50HRC的硬度。

Description

具有弯曲轮辐的非充气轮胎及其制造方法
技术领域
本公开涉及一种具有弯曲轮辐的非充气轮胎及其制造方法。更具体地,本公开涉及一种具有弯曲钢轮辐的非充气轮胎及其制造方法。
背景技术
已开发出各种能使轮胎在未充气或充气不足状态下行驶的轮胎构造。非充气轮胎不需要充气,而“防爆轮胎”在被刺穿和损失全部或部分加压空气后可以继续在相对高速下行驶延长的时间。非充气轮胎可包括多个轮辐、腹板或将内环连接到外环的其他支撑结构。
发明内容
在一个实施方案中,一种制造非充气轮胎的方法包括提供碳含量介于0.20%和0.60%之间的轧制钢板。该钢板具有介于1.5mm和7mm之间的厚度。该方法还包括将轧制钢板展开并且定制辊轧该钢板,使得钢板的厚度沿着其长度在最小厚度与最大厚度之间周期性地变化。最小厚度为至少1.2mm,并且最大厚度不超过4.5mm。该方法还包括将钢板切割成含有一个或多个厚钢段和一个或多个薄钢段的坯件。每个坯件的长度等于钢板的宽度。该方法还包括将每个坯件旋转90度并且将每个坯件辊轧成形以沿着其宽度形成曲线,其中一个或多个厚段和一个或多个薄段沿着坯件的长度平行。该方法还包括在2秒至10秒的时间段内将每个坯件加热至介于950℃和1400℃之间的温度,并且在10秒内将每个坯件冷却至低于200℃的温度。该方法还包括将每个坯件切割成宽度介于80mm和400mm之间的多个钢轮辐。该方法还包括提供下环和上环并且将多个钢轮辐布置在下环与上环之间。
在另一个实施方案中,一种非充气轮胎包括具有第一直径的下环和具有大于第一直径的第二直径的上环。上环与下环基本上同轴。该非充气轮胎还包括在下环与上环之间延伸的多个弯曲钢轮辐。多个弯曲钢轮辐中的每个弯曲钢轮辐具有至少1300MPA的0.2%屈服强度、至少1400MPa的拉伸强度和至少50HRC的硬度。
在又另一个实施方案中,一种制造用于非充气轮胎的轮辐的方法包括:提供碳含量介于0.28%和0.50%之间的轧制钢板;将轧制钢板展开;以及将钢板辊轧成形以沿着其宽度形成曲线。该方法还包括在2秒至10秒的时间段内将钢板加热至介于950℃和1400℃之间的温度,并且在10秒内将钢板冷却至低于200℃的温度。该方法还包括从钢板中切割钢轮辐,该钢轮辐具有介于80mm和400mm之间的宽度。
附图说明
在附图中,示出了结构,该结构与下文提供的详细描述一起描述了受权利要求书保护的本发明的示例性实施方案。类似的元件用相同的附图标号标示。应当理解,被示出为单个部件的元件可以用多个部件替换,并且被示出为多个部件的元件可以用单个部件替换。附图未按比例绘制,并且出于说明性目的,可能放大了某些元件的比例。
图1是非充气轮胎的一个实施方案的前视图;
图2是示出制造用于非充气轮胎的轮辐的方法的一个实施方案的流程图;
图3是图2的流程图中所示的方法的立体说明图;
图4是示出制造用于非充气轮胎的轮辐的方法的另选实施方案的流程图;并且
图5是图4的流程图中所示的方法的立体说明图。
具体实施方式
下文包括本文所采用的所选择的术语的定义。这些定义包括落入术语范围内且可用于实施的部件的各种示例和/或形式。示例并非旨在进行限制。术语的单数形式和复数形式均可在定义内。
“轴向”和“轴向地”是指平行于轮胎的旋转轴线的方向。
“周向”和“周向地”是指沿胎面的表面的圆周延伸的与轴向方向垂直的方向。
“径向”和“径向地”是指垂直于轮胎旋转轴线的方向。
如本文所用的“胎面”是指在正常充气和正常负载情况下与道路或地面接触的轮胎部分。
虽然用于以下说明的类似术语描述常用轮胎部件,但应当理解,由于这些术语带有略微不同的含义,本领域的普通技术人员不会认为下列术语中的任何一者可与用于描述常用轮胎部件的另一个术语完全地互换。
方向在本文中参考轮胎的旋转轴线来阐明。术语“向上”和“向上地”是指朝向轮胎的胎面的总体方向,而“向下”和“向下地”是指朝向轮胎的旋转轴线的总体方向。因此,当相对的方向性术语诸如“上部”和“下部”或“顶部”和“底部”结合元件使用时,“上部”或“顶部”元件比“下部”或“底部”元件在空间上更靠近胎面。此外,当相对的方向性术语诸如“上方”或“下方”结合元件使用时,如果某一元件位于另一元件的“上方”,则意味着该元件比其他元件更靠近胎面。
术语“向内”和“向内地”是指朝向轮胎的赤道面的总体方向,而“向外”和“向外地”是指远离轮胎的赤道面并且朝向轮胎的侧壁的总体方向。因此,当相对的方向性术语诸如“内部”和“外部”结合元件使用时,“内部”元件比“外部”元件在空间上更靠近轮胎的赤道面。
图1示出了非充气轮胎100的一个实施方案的前视图。非充气轮胎100包括具有第一直径的下环130和具有大于第一直径的第二直径的上环140。上环140与下环130同轴。下环130可接合车辆轮毂(未示出),以将非充气轮胎100附接到车辆。
轮辐200在下环130与上环140之间延伸并将该下环连接到该上环。在所示实施方案中,轮辐200是弯曲的。在另选实施方案中,轮辐可具有更明显的曲线,使得它们为大致C形。在其他另选实施方案中,轮辐可具有任何期望的形状。例如,轮辐可为大致V形或蛇形的。在仍其他另选实施方案中,非充气轮胎可包括两种或更多种不同形状的轮辐。例如,非充气轮胎可包括沿着非充气轮胎的周向方向与V形轮辐交替的C形轮辐。在又另一个另选实施方案中,轮辐可由腹板或其他支撑结构代替。
周向胎面210附接到上环140。周向胎面210可由橡胶或其他弹性材料构造而成,并且可包括胎面元件(未示出),诸如凹槽、肋、块、凸耳、刀槽花纹、防滑钉或任何其他期望的元件。在另选实施方案中,可省略胎面层,并且胎面元件可直接形成在上环上。
非充气轮胎100的其他部件可由各种材料制成。下环130或上环140可由弹性材料、塑料、复合材料或金属制成。轮辐200也可由弹性材料、塑料、复合材料或金属制成。在另选实施方案中,下环、上环或胎面带可由任何期望的材料制成。可为某些部件选择某些材料,以便为非充气轮胎提供期望的性能特性。
在一些实施方案中,期望由非常高强度的钢来构造轮辐。然而,将非常高强度的钢成形为弯曲形状(诸如恒定半径)是困难的,因为钢在弯曲之后倾向于恢复到其先前的形状。这种性质可被称为钢的“回弹”。随着钢的强度增加,这种趋势变得越来越严重。极高强度钢的成形需要比常规钢高得多的压力,并且因此需要使用专门的高吨位压机或辊轧成形设备。这种对专用设备的需要可能显著地增加加工成本,并且因此可能限制具有生产此类零件的能力的公司的数量。
由于其回弹趋势,非常高强度的钢通常过度弯曲超过期望的形状,以允许它们松弛回到期望的形状。实际上,不同钢卷之间的松弛经常是不一致的,从而导致较差的尺寸控制。因此,过度弯曲的钢部件必须经常重新调整。还必须调节成形操作以补偿钢卷之间的回弹差异。来自成形过程的残余应力也可由于成形和再调整过程而变化,从而导致疲劳耐久性的不一致。
该问题的一种已知的解决方案是使用热成形级钢,这种钢可以在热时成形并且然后淬火以形成具有所需机械特性的马氏体结构。热成形级钢的一个示例是来自ArcelorMittal的Usibor级压制硬化钢。这种钢只能在热冲压过程中使用,在热冲压过程中,单个平坦坯件被加热至大约950℃,然后在模具中快速冲压并快速冷却至低于200℃,同时在模具中处于压力下以形成单独的轮辐。由于模具中所需的冷却系统的高温和复杂性,所以该过程非常缓慢且昂贵。
另一种已知的解决方案是使钢形成为低强度结构,并且然后使用热处理过程通过将钢的晶体结构改变为马氏体或贝氏体来增加强度。对于被分类为高强度的具有大约400MPa至600MPa的极限拉伸强度的常规钢,能够在连续区段中辊轧成形弯曲或C形并且实现一致的结果。可使用激光测量系统和直接反馈来收紧或松开成形辊,从而进行调节以补偿钢卷之间的微小强度差异。该过程可从钢卷起作为连续过程来进行。然后可将所形成的通道切割成单独的部件或作为更长的长度。由于实际原因,大于4m或5m的长度的处理变得非常困难。
对钢进行辊轧成形并且然后对辊轧成形的钢进行热处理的现有过程可引起部件的热变形,因为部件会逐渐被加热并且残余应力被释放。快速冷却以“凝固”微观结构然后可诱导进一步的残余应力,这可引起变形或由于局部区域中的残余拉伸应力集中而导致过早疲劳失效。采取诸如夹持和支撑部件以防止变形等步骤可以是成功的,但是这对于大量生产而言是昂贵且不实用的。
本文公开了对回弹问题的改进的解决方案。在该改进的解决方案中,使用感应加热来快速加热部件,并且然后通过水冷却或淬火来快速冷却。在几秒内快速加热和冷却部件的过程会在钢内产生贝氏体结构。快速加热和快速冷却——或闪蒸处理——减少了产生热变形或残余应力的机会。在使用4140钢部件的一个测试中,如表1中所示,与常规过程相比,上述闪蒸过程导致强度的大幅增加:
常规过程 闪蒸过程
拉伸强度 655MPa 1945MPa
0.2%屈服强度 415MPa 1596MPa
伸长率 25% 9%
硬度(HRC) 13 54
硬度(维氏硬度) 207 600
图2是示出制造用于非充气轮胎的轮辐的此类方法300的一个实施方案的流程图。方法300包括提供可热处理钢的轧制钢板(310)。该钢板具有介于1.5mm和7mm之间的厚度。在一个实施方案中,该钢板的宽度为1.5m或更小。
在一个实施方案中,可热处理钢是4130钢。在另选实施方案中,可热处理钢可以是4140或4150钢。可热处理钢可具有介于0.28%和0.50%之间的碳含量。在另选实施方案中,可热处理钢可具有介于0.20%和0.55%之间的碳含量。在另一个另选实施方案中,可热处理钢可具有介于0.20%和0.60%之间的碳含量。可热处理钢还可具有介于0.40%和1.0%之间的锰含量。
虽然所公开的过程被描述为用于非常高强度的钢,但是应当理解,可以使用其他钢选项,诸如1080钢。因此,在另选实施方案中,该过程可与碳含量介于0.001%和4.0%之间的钢一起使用。另外,该过程可与锰含量为0.30%至1.0%的钢一起使用。
将轧制钢板展开,并且然后将其辊轧成形以沿着其宽度赋予曲线、弯曲或其他几何形状。辊轧成形过程可在带材中形成任何期望的轮辐几何形状(320)。在一个实施方案中,在带材中形成弧形,其中该弧形由单个半径限定。在另选实施方案中,在带材中形成曲线,其中该曲线由多个半径限定。在另一个另选实施方案中,在带材中形成V形弯曲。应当理解,可以在带材中形成多个弧形或弯曲。
然后任选地预热该带材。在一个实施方案中,将带材预热至介于450℃和650℃之间的温度。预热可以在电炉或燃气炉中执行。也可以省略预热步骤。
然后将该带材加热至介于950℃和1400℃之间的温度(330)。该带材可在2秒至10秒的时间段内被加热至该温度。因此,该步骤可被称为快速加热步骤。加热步骤可在加热单元中执行。示例性加热单元包括但不限于电阻加热器、流化床、电炉、等离子炉、微波炉、开放环境丙烷炉、气体燃烧单元、固体燃料、高温盐浴、火炬、感应加热器以及它们的任何组合。
在将带材加热至介于950℃和1400℃之间的温度之后,然后将其冷却至低于200℃的温度(340)。带材可在10秒内被冷却至该温度。因此,该步骤可被称为快速冷却步骤。在一个实施方案中,通过在淬火剂中对带材淬火来冷却带材。示例性淬火剂包括但不限于水、含水水溶液、油、盐水溶液、空气和粉末。
在带材被快速加热并且然后快速冷却之后,将其切割成多个钢轮辐(350)。在一个实施方案中,每个轮辐具有介于80mm和400mm之间的宽度。然而,应当理解,带材可被切割成任何期望的宽度。
在带材已被切割之后,可进行任选的精加工过程。例如,可对轮辐的至少一个边缘进行机加工(360)。机加工过程可赋予圆形或斜面边缘。另选地,机械加工可为边缘赋予直角或任何几何形状。作为另一个示例,可对一个或多个表面进行喷丸处理,诸如通过喷丸强化处理或激光喷丸处理过程来进行(370)。本领域的普通技术人员将理解,可对每个轮辐应用其他已知的精加工过程。
由该过程得到的轮辐已表明具有至少1400MPa的拉伸强度、至少1300MPA的0.2%屈服强度和至少50HRC的硬度。这些特性可通过调整闪蒸过程中的任何数量的步骤来改变。
在已经形成多个轮辐之后,轮胎制造商可提供具有第一直径的下环和具有大于第一直径的第二直径的上环。轮胎制造商然后可将下环和上环布置成使得它们同轴,并且在下环与上环之间延伸多个钢轮辐。该多个轮辐可通过焊接或铜焊过程固定到下环和上环。任选地,多个轮辐可通过销、粘合剂或其他紧固件连接到下环和上环。例如,多个轮辐可铰接地连接到下环和上环中的一者或两者。在一个已知的实施方案中,上环和下环中的一者或多者可具有狭槽以接收轮辐。
在将轮辐与上环和下环组装起来时,每个轮辐可轴向地延伸跨过下环的整个宽度和上环的整个宽度。另选地,轮辐中的一个或多个轮辐可延伸跨过小于下环的整个宽度和上环的整个宽度。在某些实施方案中,两排或更多排轮辐可轴向地延伸跨过上环和下环。在采用两排或更多排轮辐的情况下,相邻排的轮辐可具有沿相反方向的弯曲。另选地,在采用两排或更多排轮辐的情况下,相邻排的轮辐可具有沿相同方向的弯曲。
然后可使弹性体胎面围绕上环延伸。所得到的非充气轮胎可类似于图1中所示的非充气轮胎100。
图3是制造轮辐的方法(400)的立体说明图。该方法与图2的流程图所示的方法300基本上相同。如在该图中可以看到的,方法400包括提供钢卷的步骤(410)。该钢卷可具有与上文关于图2描述的特性相同的特性。然后对钢进行辊轧成形(420)、快速加热(430)和淬火(440)。然后将钢切割成期望的轮辐长度(450)。
图4是示出制造用于非充气轮胎的轮辐的方法500的另选实施方案的流程图。方法500包括提供可热处理钢的轧制板材(510)。该板材具有介于1.5mm和7mm之间的厚度。在一个实施方案中,该板材的宽度为2.0m或更小。
在一个实施方案中,可热处理钢是4130钢。在另选实施方案中,可热处理钢可以是4140或4150钢。可热处理钢可具有介于0.28%和0.50%之间的碳含量。在另选实施方案中,可热处理钢可具有介于0.20%和0.55%之间的碳含量。在另一个另选实施方案中,可热处理钢可具有介于0.20%和0.60%之间的碳含量。可热处理钢还可具有介于0.40%和1.0%之间的锰含量。
虽然所公开的过程被描述为用于非常高强度的钢,但是应当理解,可以使用其他钢选项,诸如1080钢。因此,在另选实施方案中,该过程可与碳含量介于0.001%和4.0%之间的钢一起使用。另外,该过程可与锰含量为0.30%至1.0%的钢一起使用。
将轧制钢板展开,并且然后进行定制辊轧(520)。定制辊轧过程赋予最小厚度与最大厚度之间的连续厚度转变。在一个实施方案中,定制辊轧的钢板使得厚度沿着其长度在1.2mm的最小厚度与4.5mm的最大厚度之间周期性地变化。
然后将钢板切割成含有一个或多个厚钢段和一个或多个薄钢段的坯件(530)。该坯件可被切割成使得其长度等于钢卷的宽度。在切割每个坯件之后,将其旋转90度(540)。
然后将经旋转的坯件辊轧成形以沿着其宽度赋予曲线、弯曲或其他几何形状。辊轧成形过程可在坯件中形成任何期望的轮辐几何形状(550)。在一个实施方案中,在坯件中形成弧形,其中该弧形由单个半径限定。在另选实施方案中,在坯件中形成曲线,其中该曲线由多个半径限定。在另一个另选实施方案中,在坯件中形成V形弯曲。应当理解,可以在坯件中形成多个弧形或弯曲。
然后任选地预热该坯件。在一个实施方案中,将坯件预热至介于450℃和650℃之间的温度。预热可以在电炉或燃气炉中执行。也可以省略预热步骤。
然后将该坯件加热至介于950℃和1400℃之间的温度(560)。该坯件可在2秒至10秒的时间段内被加热至该温度。因此,该步骤可被称为快速加热步骤。加热步骤可在加热单元中执行。示例性加热单元包括但不限于电阻加热器、流化床、电炉、等离子炉、微波炉、开放环境丙烷炉、气体燃烧单元、固体燃料、高温盐浴、火炬、感应加热器以及它们的任何组合。
在将坯件加热至介于950℃和1400℃之间的温度之后,然后将其冷却至低于200℃的温度(570)。坯件可在10秒内被冷却至该温度。因此,该步骤可被称为快速冷却步骤。在一个实施方案中,通过在淬火材料中对坯件淬火来冷却坯件。示例性淬火材料包括但不限于水、含水水溶液、油、盐水溶液、空气和粉末。
在坯件被快速加热并且然后快速冷却之后,将其切割成多个钢轮辐(580)。在一个实施方案中,每个轮辐具有介于80mm和400mm之间的宽度。然而,应当理解,坯件可被切割成任何期望的宽度。
由于在辊轧成形过程之前对坯件进行定制辊轧和使其旋转,所以每个坯件具有沿着其长度变化的厚度。在一个实施方案中,厚度从1.2mm的最小厚度到4.5mm的最大厚度变化。
在坯件已被切割之后,可进行任选的精加工过程。例如,可对轮辐的至少一个边缘进行机加工(590)。机加工过程可赋予圆形或斜面边缘。另选地,机械加工可为边缘赋予直角或任何几何形状。作为另一个示例,可对一个或多个表面进行喷丸处理,诸如通过喷丸强化处理或激光喷丸处理过程来进行(595)。本领域的普通技术人员将理解,可对每个轮辐应用其他已知的精加工过程。
由该过程得到的轮辐已表明具有至少1400MPa的拉伸应力、至少1300MPA的0.2%屈服强度和至少50HRC的硬度。这些特性可通过调整闪蒸过程中的任何数量的步骤来改变。
在已经形成多个轮辐之后,轮胎制造商可提供具有第一直径的下环和具有大于第一直径的第二直径的上环。轮胎制造商然后可将下环和上环布置成使得它们同轴,并且在下环与上环之间延伸多个钢轮辐。该多个轮辐可通过焊接或铜焊过程固定到下环和上环。任选地,多个轮辐可通过销、粘合剂或其他紧固件连接到下环和上环。例如,多个轮辐可铰接地连接到下环和上环中的一者或两者。在一个已知的实施方案中,上环和下环中的一者或多者可具有狭槽以接收轮辐。
在将轮辐与上环和下环组装起来时,每个轮辐可轴向地延伸跨过下环的整个宽度和上环的整个宽度。另选地,轮辐中的一个或多个轮辐可延伸跨过小于下环的整个宽度和上环的整个宽度。在某些实施方案中,两排或更多排轮辐可轴向地延伸跨过上环和下环。在采用两排或更多排轮辐的情况下,相邻排的轮辐可具有沿相反方向的弯曲。另选地,在采用两排或更多排轮辐的情况下,相邻排的轮辐可具有沿相同方向的弯曲。
然后可使弹性体胎面围绕上环延伸。所得到的非充气轮胎可类似于图1中所示的非充气轮胎100。应当理解,图4的方法500仅仅是示例性的。在另选实施方案中,可以省略某些步骤。例如,可在不执行定制辊轧过程的情况下将带材切割成坯件。
图5是制造轮辐的方法(600)的立体说明图。该方法与图4的流程图所示的方法500基本上相同。如在该图中可以看到的,方法600包括提供钢卷的步骤(610)。该钢卷可具有与上文关于图4描述的特性相同的特性。对钢卷进行定制辊轧(620)、切割(630)并且使其旋转(640)。然后对钢进行辊轧成形(650)、快速加热(660)和淬火(670)。然后将钢切割成期望的轮辐长度(680)。
就在说明书或权利要求书中使用术语“包括”或“具有”而言,其旨在以类似于术语“包含”在权利要求书中用作过渡词时所理解的方式来具有包容性。此外,就采用术语“或”(例如,A或B)而言,该术语旨在表示“A或B或两者”。当申请人旨在指示“仅A或B但不是两者”时,则将采用术语“仅A或B但不是两者”。因此,本文中术语“或”的使用具有包容性,不具有排他性用途。参见Bryan A.Garner,《现代法律用语词典》第624页(第二版,1995年)(BryanA.Garner,A Dictionary of Modern Legal Usage 624(2d.Ed.1995))。此外,就在说明书和权利要求书中使用术语“在……中”或“到……中”而言,该术语旨在另外表示“在……上”或“到……上”。此外,就在说明书或权利要求书中使用术语“连接”而言,该术语旨在不仅表示“直接连接到”,而且也表示“间接连接到”,诸如通过另外的一个或多个部件进行连接。
虽然本申请已通过其实施方案的描述进行了说明,并且虽然已相当详细地对所述实施方案进行了描述,但申请人并非意图将所附权利要求书的范围约束为这样的细节或以任何方式限制为这样的细节。附加的优点和修改对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。因此,在其更广泛的方面,本申请并不限于所示和所述的特定细节、代表性设备和方法,以及示例性示例。因此,可以在不脱离申请人的总体发明构思的实质或范围的情况下偏离此类细节。

Claims (15)

1.一种制造非充气轮胎的方法,所述方法包括:
提供碳含量介于0.20%和0.60%之间的轧制钢板,所述钢板具有介于1.5mm和7mm之间的厚度;
将所述轧制钢板展开;
定制辊轧所述钢板,使得所述钢板的所述厚度沿着其长度在最小厚度与最大厚度之间周期性地变化,
其中所述最小厚度为至少1.2mm,并且
其中所述最大厚度不超过4.5mm;
将所述钢板切割成含有一个或多个厚钢段和一个或多个薄钢段的坯件,其中每个坯件的长度等于所述钢板的宽度;
将每个坯件旋转90度;
将每个坯件辊轧成形以沿着其宽度形成曲线,其中一个或多个厚段和一个或多个薄段沿着所述坯件的所述长度平行;
在2秒至10秒的时间段内将每个坯件加热至介于950℃和1400℃之间的温度;
在10秒内将每个坯件冷却至低于200℃的温度;
将每个坯件切割成宽度介于80mm和400mm之间的多个钢轮辐;
提供下环和上环;
将所述多个钢轮辐布置在所述下环与所述上环之间。
2.根据权利要求1所述的方法,其中加热每个坯件的步骤包括利用选自由以下项组成的组的加热单元来加热每个坯件:电阻加热器、流化床、电炉、等离子炉、微波炉、开放环境丙烷炉、气体燃烧单元、固体燃料、高温盐浴、火炬、感应加热器以及它们的任何组合。
3.根据权利要求1所述的方法,其中冷却每个坯件的步骤包括利用选自由以下项组成的组的淬火材料来快速淬火所述坯件:水、含水水溶液、油、盐水溶液、空气和粉末。
4.根据权利要求1所述的方法,所述方法还包括机加工所述多个钢轮辐中的每个钢轮辐的至少一个边缘的步骤。
5.根据权利要求1所述的方法,所述方法还包括对所述多个钢轮辐中的每个钢轮辐的至少一个表面进行喷丸处理的步骤。
6.根据权利要求1所述的方法,其中加热和冷却每个坯件的步骤产生拉伸强度为至少1400MPa的坯件。
7.根据权利要求1所述的方法,其中加热和冷却每个坯件的步骤产生0.2%屈服强度为至少1300MPA的坯件。
8.根据权利要求1所述的方法,其中加热和冷却每个坯件的步骤产生硬度为至少50HRC的钢板。
9.根据权利要求1所述的方法,所述方法还包括周向地围绕所述上环放置胎面。
10.根据权利要求1所述的方法,所述方法还包括在将每个坯件加热至介于950℃和1400℃之间的温度之前,将每个坯件预热至介于450℃和650℃之间的温度。
11.根据权利要求10所述的方法,其中将所述坯件预热至介于450℃和650℃之间的温度是利用电炉和燃气炉中的一者来执行的。
12.一种非充气轮胎,所述非充气轮胎包括:
下环,所述下环具有第一直径;
上环,所述上环具有大于所述第一直径的第二直径,所述上环与所述下环基本上同轴;和
多个弯曲钢轮辐,所述多个弯曲钢轮辐在所述下环与所述上环之间延伸,
其中所述多个弯曲钢轮辐中的每个弯曲钢轮辐具有至少1300MPA的0.2%屈服强度、至少1400MPa的拉伸强度和至少50HRC的硬度。
13.根据权利要求12所述的非充气轮胎,其中所述多个弯曲钢轮辐中的每个弯曲钢轮辐具有介于0.28%和0.50%之间的碳含量。
14.根据权利要求12所述的非充气轮胎,其中所述多个弯曲钢轮辐中的至少一个弯曲钢轮辐具有可变厚度。
15.根据权利要求14所述的非充气轮胎,其中所述多个弯曲钢轮辐中的具有可变厚度的所述至少一个弯曲钢轮辐具有1.2mm的最小厚度和4.5mm的最大厚度。
CN202280085543.0A 2021-12-29 2022-12-06 具有弯曲轮辐的非充气轮胎及其制造方法 Pending CN118434887A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202163294515P 2021-12-29 2021-12-29
US63/294,515 2021-12-29
PCT/US2022/080957 WO2023129793A1 (en) 2021-12-29 2022-12-06 Non-pneumatic tire having curved spokes and method of making same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN118434887A true CN118434887A (zh) 2024-08-02

Family

ID=87000196

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202280085543.0A Pending CN118434887A (zh) 2021-12-29 2022-12-06 具有弯曲轮辐的非充气轮胎及其制造方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN118434887A (zh)
WO (1) WO2023129793A1 (zh)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2570518C1 (ru) * 2012-04-05 2015-12-10 Компани Женераль Дез Этаблиссман Мишлен Спица для шины с оптимизированной толщиной для повышенной долговечности
CN110225833A (zh) * 2016-12-22 2019-09-10 米其林集团总公司 非充气车轮和轮毂
CN107052720B (zh) * 2017-04-12 2019-11-08 浙江金固股份有限公司 一种钢制车轮的制造方法及其采用该方法成型的车轮
US12043070B2 (en) * 2018-12-28 2024-07-23 Bridgestone Americas Tire Operations, Llc Flexible metallic web elements for non-pneumatic tire
CN112226691B (zh) * 2020-09-30 2022-02-15 鞍钢股份有限公司 1800MPa级热冲压车轮轮辐用热轧钢板及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023129793A1 (en) 2023-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2610378C (en) Method for producing a metallic component comprising adjoining portions having differing material properties
CN108453175A (zh) 热冲压成型方法
KR101792176B1 (ko) 금속 부품의 제조 방법 및 장치
US20100252150A1 (en) Method for heat treatment of columnar work
CN102317001A (zh) 用于制造压力淬火的金属部件的方法
JP2014503360A (ja) 異物性部品の製造方法
JPH09176740A (ja) 玉軸受用軌道輪の製造方法
CN107009102B (zh) 用于制造传动轴的方法
CN112368410B (zh) 中空稳定器制造用电阻焊钢管、中空稳定器以及它们的制造方法
CN100387447C (zh) 泄气保用轮胎用的支承体和泄气保用轮胎
KR20140048429A (ko) 상용차용 중공 스테빌라이저 바의 제조방법
EP2654984A1 (en) Method of manufacturing a metal vehicle wheel and vehicle wheel
CN118434887A (zh) 具有弯曲轮辐的非充气轮胎及其制造方法
CN112020400B (zh) 用于制造轮辋的方法和装置
CN103128151B (zh) 用于热冲压的加热装置、高频热炉和辊子单元
CN102965591A (zh) 一种高强钢辊压热成形工艺
CN103459618A (zh) 用于制造在使用中经受疲劳应力的高强度钢板部件的方法
US10207307B2 (en) Rotary slide with cooling and temperature-controlled zones
CN101598172A (zh) 一种偏心轴及其制造方法
CN109338234B (zh) 一种1100MPa级别热处理车轮的制备方法
CN111655394B (zh) 用于制造轮盘的方法
CN113260520B (zh) 用于非充气轮胎的金属腹板及其制造方法
JP5424298B2 (ja) 円柱状部品の熱処理方法
KR20080010098A (ko) 내열충격 특성이 우수한 냉간 압연용 단조 워크롤 및 그제조방법
KR100713292B1 (ko) 고 강도 강 평판 블랭크를 구조 부재로 냉간 성형하는 방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination