CS210650B2 - One-piece cast rim or cast section of rim and method of their manufacture - Google Patents

Description

Předmětem vynálezu je celistvý odlévaný ráfek nebo odlitá část ráfku s mísou kola, opěrným kruhem a opěrnými patkami pro obručová kola vozidel a způsob výroby celistvého odlévaného ráfku nebo odlité části ráfku. Podle vynálezu je tloušťka stán části ráfku v každé rovině vedená napříč osy otáčení po obvodu ráfku konstantní a obvod ráfku má tvar kruhového válce, přičemž odlévaný ráfek nebo odlitá část ráfku je z tvárné litiny. Způsob podle vynálezu spočívá v tom, že vnější plocha ráfku přivrácené k obruči se tvoří jako celistvá prstencová plocha a nejméně část průřezu ráfku se odlévá s radiálními rozměry, které se od konečných rozměrů odchylují až o 10 % více než kolik činí normální míra smrštění a odchylka u základu ráfku dosahuje až 2 %. Ztuhlý ráfek nebo jeho část se kalibruje radiálním plastickým tvářením za studená.

Vynález se týká celistvého· odlévaného ráfku nebo· odlité části ráfku s mísou kola, opěrným* kruhem a opěrnými patkami pro obručová kola vozidel a způsobu - jejich výroby.

Ráfky pro obručová kola osobních a nákladních vozidel se v současné době vyrábějí většinou z ocelového· plechu. Válcovaný pás plechu o vhodných rozměrech se ohne do kruhu a na koncích svaří. Po egalizaci svarového· švu se v několika stupních postupně válcuje profil ráfku, načež se obrobek několika lisovacími ' operacemi v radiálním rozhánění nebo pěchování a axiálním směru uvede do konečného tvaru. Ráfky se pak, obvykle svařováním, spojí s mísou kola do takzvaného diskového kola nebo se za účelem montáže na litou hvězdici kola opatří opěrným kroužkem.

Tento krátce popsaný výrobní postup sestává - z řady operací. Je k němu zapotřebí příslušně specializovaných a komplikovaných výrobních zařízení, jež vyžadují vysoké investice, drahou údržbu a průběžnou kontrolu. Tváření válcováním, -a zkružováním ponechává poměrně úzký toleranční prostor pro profil ráfku - a- je obtížné dodržet tolerance průměru, okrouhlosti a podobně. Svařovací operace , .vedou k místní změně struktury a zeslabení materiálu, přičemž se uvolňuje vnitřní napětí a křiví obrobek. Konečné ráfky . z ocelového plechu jsou také poměrně náchylné ke korozi.

Bylo· již také navrženo odlévat ráfky společně s mísou kola, popřípadě s opěrným kruhem. Používá se při tom buď lehkých kovů, litiny nebo oceli. U známých způsobů tohoto druhu je nutné pro dosažení jakosti povrchu zaí účelem bezvadného dosednutí pneumatiky, vyčnívající výronky po- lití a rozměrové úchylky surového odlitku na vnější straně ráfku přesoustružit. Toto· přesné a rozsáhlé třískové obrábění profilu ráfku je značně nákladné a předpokládá na ráfku příslušné přídavky na obrábění, Především- je nevýhodné, že v důsledku oválnosti, která se u odlitků často vyskytuje, se při přesoustružení . materiál odebírá nestejnoměrně, takže na obvodu ráfku vznikají nestejné tloušťky stěny. Důsledkem toho dochází k značné nevyváženosti hmoty a k rozdílnosti průhybů při zatížení. Uvedené okolnosti -dosud silně bránily širšímu použití -odlévání při výrobě ráfků.

Úkolem vynálezu je odstranit tyto - nedostatky a vyvinout hospodárný způsob výroby vysoce jakostních ráfků, popřípadě částí podélně dělených ráfků.

Úkol je vyřešen celistvým odlévaným ráfkem nebo odlitím částí ráfku s mísou kola, opěrným kruhem a opěrnými patkami pro obručová kola vozidel podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že tloušťka stěn částí ráfku je v každé rovině, vedené napříč osy otáčení po- obvodu ráfku konstantní a obvod ráfku má tvar kruhového válce, přičemž odlévaný ráfek nebo odlitá část ráf ku je z tvárné litiny. Podstatou způsobu- výroby celistvého odlévaného ráfku nebo· odlité části ráfku podle něhož se ráfek nebo jeho- část odlévá v licí, formě podle vynálezu je, že vnější plocha přivrácená k obruči se tvoří jako celistvá prstencová plocha, přičemž nejméně část průřezu ráfku se odlévá s radiálními rozměry, , které se od konečných rozměrů odchylují až o 10-% více než kolik činí normální míra -smrštění a odchylka u základu ráfku dosahuje - až 2%, načež ztuhlý ráfek nebo část ráfku kalibruje- radiálním. plastickým tvářením - za -studená.

Výhodou vynálezu je dokonalý - výrobek, jehož tloušťka stěn je v každé rovině vedené napříč osy otáčení po obvodu ráfku konstantní, takže je vyloučeno nestejnoměrné zatížení otáčejícího - se ráfku a nepříznivé jevy, které jsou -s tím spojeny. Odpadnutímobrábění se odstraňuje i nebezpečí koroze. Způsobem podle vynálezu se snižuje počet výrobních operací, čímž -se výroba ráfků zjednodušuje. Způsobem podle vynálezu se uplatňují všechny přednosti lití, jako je větší volnost při tvarování, jež připouští také odchylky od čistě rotačního tělesa, výrobu ráfku a mísy kola z jednoho kusu, popřípadě opěrného- kruhu nebo- opěrných patek v téže -operaci, výrobu různých typů obrobků na- jediném zařízení, jednoduchou přeměnu typů a podobně. Proti dosavadním -slévárenským způsobům odpadá nákladné a zdlouhavé přesoustružování vnější plochy odlitku, který je bez licích žeber. Konečným vytvarováním kalibrací, prováděnou radiálním plastickým tvářením za studená se tažný odlitý materiál zpevňuje a vznikají tlaková, popřípadě tažná - napětí, která působí z hlediska zatížení kola jako· žádoucí předpětí.

Vynález a to ráfek a způsob jeho- výroby bude blíže -vysvětlen na příkladech provedení ve spojení s výkresy, kde značí obr. 1 schematicky blokové schéma výhodné varianty způsobu podle vynálezu, obr. 2 svislý řez podél osy ráfku licí formou pro ráfek -s mísou kola, -obr. 3 poloviční pohled na diskové kolo, odlité ve formě podle obr. 2, - obr. 4 příslušný pohled na odlitý ráfek -s opěrným kruhem, popřípadě -opěrnými patkami, obr. 5 řez podél roviny V—V na obr. 3, obr. 6 řez podél roviny VI—VI na obr. 4, obr. 7, 8 a 9 zařízení k radiálnímu pěchování odlitých ráfků ve třech za sebou jdoucích fázích, obr. 10 svislý řez licí formou analogicky k obr. - -2, avšak - pro část podélně děleného ráfku s opěrným Kruhem a obr. 11 rez podélně -děleným ráfkem, složeným za použití části ráfku, odlité ve formě -podle -obr. 10 a pak tvářené za -studená.

Podle dvou různých výhodných - variant způsobu podle vynálezu se použije bud tvárná litina nebo tavenina ocelolitiny, která po obvyklém tepelném- zpracování odlitků rovněž poskytuje tvárnou - strukturu, vhodnou pro následující trvalou deformaci.

Je třeba zdůraznit, že zvětšením radiálních rozměrů přídavkem materiálu se- ne210650 rozumí obvyklé přihlédnutí ke smršťování při tuhnutí odlitků nebo přídavek na obrábění, které je v jiných případech nutné, nýbrž průměr surového· odlitku zvětšený tak, že se· při pěchování na konečný rozměr překročí · mez tečení materiálu. Analogicky se pod radiálním menším rozměrem rozumí průměr, u něhož se při šíření na konečný rozměr překročí mez tečení.

Podle obr. 1 budou uvedeny nejprve krátce· v souvislosti podstatné kroky A až D varianty způsobu výroby, než budou podrobněji popsány jednotlivé kroky a konečný výrobek. Varianta podle obr. 1 je charakterizována. použitím tvárné litiny.

Blokem A je naznačena výroba licí formy. Přednostně se používají obvyklé formy se ztraceným modelem, například pískové formy s· · formovacím rámem nebo· bez rámu, pro něž budou dále vysvětleny dva příklady s odvoláním na· obr. 2 a 10. Tavenina litiny, potřebná k zaplnění forem, se podle bloku B známým způsobem předběžně zpracovává, například zpracováním hořčíkem, aby se po odlití — blok C popřípadě při tuhnutí uhlík vyloučil převážně jako· kuličkový grafit a vzniklá tvárná struktura litiny.

Po ztuhnutí odlitků následující operace obvyklé ve slévárenském provozu jako· vytloukání, čištění, odřezávání licí soustavy a odstraňování výronků, které nejsou blíže nevysvětleny. Zvláštní význam má konečně podle bloku D trvalá deformace za studená, přičemž se ráfky, odlité s radiálním přídavkem a/nebo s menším rozměrem než je jmenovitý rozměr kalibrují radiálním pěchováním, popřípadě rozháněním. Tento postup bude · blíže popsán podle obr. 7 až 9, jakož i 5, 6 a 11. Krokem D je podstatné tvarování ráfků nebo částí ráfků uzavřeno; je jen ještě třeba opracovat montážní přírubu u mísy kola a vyvrtat montážní otvory popřípadě nahotovo· opracovat opěrné patky 21 nebo přírubu 14.

Druhá varianta způsobu podle vynálezu se odlišuje od obr. 1 jen volbou materiálu tím, že se místo taveniny z litiny používá tavenina z ocelolitiny. Tím odpadá předběžné zpracování taveniny, to je blok B, naproti tomu je však zpravidla nutné podrobit ztuhlé ocelové odlitky známému tepelnému zpracování, aby se primární struktura převedla na jemnozrnou sekundární strukturu, která disponuje tažností, potřebnou pro· následující tváření za studená. Pokud jde o kroky A, C a D je postup stejný i u varianty s ocelolitinou.

Hlediska, podstatná při výrobě formy, budou nyní popsána s přihlédnutím k obr. 2, který ukazuje v řezu pískovou formu, sestávající z dolní části 1 formy, horní části · 2 formy a z kruhového jádra 3, s výhodou dutého, vloženého· v prostoru dělicí roviny 4 formy. Horní část 2 obsahuje horní vtok 5, který vede k licí soustavě 6. Ve formě je· vytvořena dutina 8, s vtoky 7. U daného příkladu · se jedná . o formu pro diskové kolo 10 pod le obr. 3· a 5, sestávající z ráfku 11 s plochým osazením a hlubokým ložem· a z mísy 12 diskového kola 10. Na míse 12 jsou současně zaformovány otvory 13 a v přírubě 14, navazující na mísu 12 diskového· kola 10 zahloubení 15; montážní otvory 16 na přírubě 14 se naproti tomu do odlitku s výhodou vrtají teprve dodatečně. Stejným· způsobem lze vytvořit také prstencový ráfek 2o podle obr. 4 a 6, jehož partie ráfku 11 je totožná s partií podle obr. 3 a 5,je však uvažován pro montáž na hvězdicové kolo a je proto opatřen opěrnými patkami 21. Na jejich místě může být také vytvořen o sobě známý, průběžný opěrný kruh, jak je naznačeno čeřchovanou čarou 22 na obr. 4 a 6.

Při formování takových ráfků je v souvislosti s tímto způsobem podstatné, aby vnější plocha 19 ráfku 11, přivrácená k pneumatice (obr. 2, 5 a 6), byla formována jako· nedělená prstencová plocha, aby na ní nevznikly žádné příčné licí výronky nebo zatekliny a žádné přesazení. Toho se dosáhne u formy podle obr. 2 neděleným, uzavřeným- kruhovým jádrem 3. Přitom mohou nanejvýš vzniknout u okrajů ráfku 11 mimo dosedací plochu pneumatiky obvodové zatekliny 9 — obr. 2 —, které se dají snadno odstranit například odstřižením.

Kromě toho se ráfek 11 vzhledem k pozdější trvalé deformaci formuje s radiálním přídavkem·, který přesahuje obvyklé přihlédnutí při tuhnutí a přídavek na obrábění, kterého zde není zapotřebí. K objasnění tohoto přídavku je na obr. 5 a 6 obrys ztuhlého odlitku ráfku 11 zakreslen čerchovaně a obrys hotového, radiálně zpěchovaného ráfku 11 plnou čarou s příslušnými poloměry R1 — stav po odlití a R2 — konečný rozměr na okrajích 18 ráfku 11. Jak je patrno, tento· přídavek popřípadě následující trvalou deformaci u okraje 18 ráfku 11 lze zvolit větší než u základu 17 ráfku 11, kde ráfek 11 přechází do mísy 12 diskového kola 10, popřípadě do- opěrných patek 21 nebo· opěrného kruhu u prstencového ráfku 20. Přídavek musí být dimenzován tak, aby při tváření tažného materiálu litiny za studená byla zřetelně překročena jeho mez tečení. Má proto· na okraji 18 ráfku 11 být v rozmezí 1 až 10%, s výhodou asi 1,5 až 2%. Tak například u ráfku 520 mm s hlubokým lůžkem jmenovitý průměr 571,5 mm podle obr. 15 nebo 6 z litiny se zrnitým grafitem· činí rozdíl průměrů na okraji 18 ráfku 11 10 mm· a u základu 17 ráfku 11 6 mm. Podobné hodnoty jsou vhodné také při použití ocelolitiny.

Velmi vhodný materiál pro tento· postup je litina se zrnitým grafitem. Tavenina litiny může být s výhodou zpracována známým způsobem· pomocí kovového· hořčíku. Takto předběžně upravená tavenina, například s

3,6 až 3,8 % uhlíku a přibližně 2,4 %o křemíku, se po předběžném zpracování vyznačuje ferritickou, tvárnou strukturou, převážně s kuličkovým· vylučováním uhlíku, což od povídá materiálovým údajům pevnosti v tahu minimálně 42 kp/mm², mezi průtažnosti minimálně 28 kp/mm2, tažnosti minimálně 12%, a tvrdosti 140 až 190 HB.

Vhodný druh ocelolitiny má například taveninu oceli s asi 0,21 % uhlíku, 0,7 % manganu a 0,4 % křemíku a po· obvyklém tepelném zpracování odlitků, to· je žíhání při 900 až 1000 °'C, má tažnou strukturu s následujícími minimálními parametry: pevnost v tahu 45 kp/mm², mez průtažnosti 23 kp/mm2, tažnost 22%, tvrdost 125 až 165 HB.

Takové odlitky, s tloušťkami stěn asi 7 až 8 mm· v oblasti profilu ráfku — vztaženo na výše uvedený příklad rozměrů, se dají potřebným způsobem velmi dobře tvářet za studená.

Vhodný druh tváření za studená ráfků, odlitých popsaným způsobem, bude dále vysvětlen na podkladě obr. 7 až 9. Jako příklad jsou znázorněna disková kola 10 podle obr. 3 a 5; přesto však zásadně lze stejné zařízení použít pro ráfky podle obr. 4 a 6. Předpokládá se, že disková kola 10 jsou za sebou přerušovaně posouvána na průběžných kolejnicích 30 tvářecí linky, přičemž procházejí tvářecím zařízením podle obr. 7 až 9; obrobek 10’ je na obrázku znázorněn ještě mimo· zařízení. V oblasti tvářecího· zařízení jsou mezi kolejnicemi 30 umístěny zvedací tyče 31, které lze například pneumatickým pohonem zvedat a spouštět. Zvedací tyče 31 jsou na horním konci opatřeny vodorovnými příčníky 32, které mohou být spuštěny do· vybrání 33 kolejnic 30, takže horní hrana vodorovných příčníků 32 se kryje s horní hranou kolejnic 30. V této neznázorněné poloze zvedacích tyčí 31 je vždy jeden obrobek 10 diskového kola 10 posunut na vodorovné příčníky 32. Pak se obrobek 10 diskového kola 10’ zvedne pomocí zvedacích tyčí 31 do výše jak je patrno· z obr.

7.

Tvářecí zařízení podle obr. 7 až 9 je vytvořeno podobně jako· o sobě známá zařízení k tváření zakružených plechových součástí. Na podstavci 34 je na sloupcích 35 podepřen masivní vodicí kruh 36, opatřený na vnitřní straně větším počtem rovinných, nakloněných vodicích ploch 37. Podél těchto vodicích ploch 37 jsou posuvně uloženy segmenty 40- zápustky, opatřené na vnitřní straně zápustkovou plochou, přizpůsobenou konkrétnímu obrobku 10’ diskového kola 10. Segmenty 40 zápustky dosedají na prstenec 39, který spočívá na raznicích několika zvedacích hydraulických agregátů 38, rozdělených po· obvodu prstence 39.

V dolní mezní poloze prstence 39 a segmentů 40, znázorněné na obr, 7, vykazují segmenty 40. ke svislé ose zařízení největší radiální vzdálenost. Do· tohoto . otevřeného věnce segmentů 40 zápustky, jak byl-θ' uvedeno, se zvedne obrobek 10’ diskového kola 10 pomocí zvedacích tyčí 31. Nato· se prstenec 39 dále nadzvedne hydraulickými agregáty 38 a současně i obrobek 10 diskového kola 10 zvedacími tyčemi 31. Segmenty 40 přitom kloužou po vodicích plochách 37 vzhůru a přibližují se radiálně k obrobku 10’ diskového kola 10. Obr. 8 ukazuje polohu zdvihu, v níž segmenty 40 zápustky právě dosedají k okrajům diskového· kola 10.

Pokud je radiální přídavek odlitých ráfků, jak bylo vysvětleno na podkladě obr. 5 a 6, u základu 17 ráfku 11 · menší než u okrajů 18, je v poloze podle obr. 8 mezi základem 17 ráfku 11 a odpovídající partií segmentů 40, obrobených na konečný profil, ještě jistá vzdálenost. V důsledku toho jsou prstenec 39 a segmenty 40 vytlačeny nahoru až do>' polohy podle obr. 9, přičemž věnec segmentů 40 se zcela· uzavře a ráfek 11 se trvalou deformací za studená radiálně- · lisuje, případně kalibruje na · konečný rozměr.

Poté, když · ráfek 11 takto dostal svůj konečný profil, se odlehčením hydraulických agregátů 38 prstenec 39 se segmenty 40 sníží do polohy podle obr. 7, přičemž věnec segmentů 40 se otevře; současně se vylisovaný obrobek 10 diskového kola 10 pomocí zvedacích tyčí 31 · odsune po kolejnicích 30. Zpracovaný obrobek 10‘ pak vyjede ze zařízení, zatímco další obrobek 10’ následuje k tváření.

Další příklad provedení, vztahující se na část podélně děleného· ráfku se strmým osazením, bude popsán na podkladě obr. 10 a 11. Uzavřená část 50 ráfku podle obr· Ш zahrnující opěrnou stěnu 52 ráfku a rotační opěrný kruh 53 s kuželovou plochou,- se po montáži pneumatiky s kruhovým obloukem 51 například sešroubuje. Takto složený ráfek · je určen k montáži na hvězdici 54 kola pomocí svěracích součástí 55 na obr. 11 znázorněno· čerchovaně.

Obr. · 10 · znázorňuje . vertikální řez vhodnou licí formou, například pískovou formou pro uzavřenou část 50 ráfku. · Forma sestává z dolní části 41· a horní části 42, které se dotýkají v dělicí ploše 44- a uzavírají dutinu 48 formy. S · · dutinou 48 jsou opět spojeny vtok 47 v dělicí ploše 44, licí soustava 46 a horní vtok 45. Na rozdíl od výše popsaných, nedělených · ráfků podle obr. 3 až 6 může být část ráfku tvářena bez kruhového jádra. Dělicí plocha 44 licí formy ·podle · obr. 10 je však rovněž volena tak, že · vnější plocha 49 uzavřené části 50 ráfku, přivrácená pneumatice, je tvářena jako nedělená kruhová plocha.

Na obr. 11 je opět profil odlitku zakreslen čerchovaně a konečný profil uzavřené části 50 ráfku plnou čarou. Z toho vyplývá, že část průřezu ráfku, umístěná vpravo na obr. 11, které zahrnuje opěrnou stěnu 52 ráfku, je tvářena s radiálním· přídavkem. Pro dimenzování tohoto přídavku to · jest rozdíl poloměrů · R1—R2 s ohledem na použitou tvárnou litinu platí totéž, co bylo· uvedeno u předchozího příkladu. Z hlediska techniky tváření může· být účelné tvářet další část 56 průřezu uzavřené části 50 umístěnou vlevo na obr. 11 s menším radiálním rozměrem· než jmenovitým, část průřezu ráfku, tvářená s přídavkem, se tváří za studená a kalibruje radiálním pěchováním v zařízení podle obr. 7 až 9. Tato další část 56 uzavřené části 50 průřezu litá na menší rozměr, jež je pro přilehnutí pneumatiky v daném případě bezvýznamná, musí být naproti tomu rozšířena na konečný rozměr. To lze provést známým, blíže neznázorněným rozpínacím zařízením, například ve stejné operaci, jako radiální pěchování.

Může být také účelné u některých provedení ráfku odlévat celý ráfek na menší radiální rozměr než jmenovitý a rozšiřovat jej na konečný rozměr, к čemuž jsou zmíněná rozpínací zařízení rovněž vhodná.

Vysvětlivky a příkladné údaje o tvárných litinách uvedené к příkladům s neděleným ráfkem podle obr. 3 až 6, přiměřeně platí také pro uzavřenou část 50 ráfku.

Claims (2)

1. Celistvý odlévaný ráfek nebo odlitá část ráfku s mísou kola, opěrným kruhem a opěrnými patkami pro obručová kola vozidel, vyznačující se tím, že tloušťka stěn části ráfku je v každé rovině, vedené napříč osy otáčení po obvodu ráfku konstantní a obvod ráfku má tvar kruhového válce, přičemž odlévaný ráfek nebo odlitá část ráfku je z tvárné litiny.

2. Způsob výroby celistvého odlévaného ráfku nebo odlité části ráfku podle bodu 1,

VYNALEZU podle něhož se ráfek nebo jeho část odlévá v licí formě, vyznačující se tím, že vnější plocha přivrácená к obruči se tvoří jako celistvá prstencová plocha, přičemž nejméně část průřezu ráfku se odlévá s radiálními rozměry, které se od konečných rozměrů odchylují až o 10 % více než kolik činí normální míra smrštění a odchylka u základu ráfku dosahuje až 2 °/o, načež se ztuhlý ráfek nebo· část ráfku kalibruje radiálním plastickým tvářením za studená.