CZ285723B6

CZ285723B6 - Způsob výroby celistvého vozidlového kola sestávajícího z nábojové části a ráfku

Info

Publication number: CZ285723B6
Application number: CS921214A
Authority: CZ
Inventors: Otto Berg
Original assignee: Norsk Hydro A. S.
Priority date: 1991-04-19
Filing date: 1992-04-21
Publication date: 1999-10-13
Also published as: ZA922652B; EP0509610B1; DE69206663T2; AU1491692A; EP0509610A1; PL294274A1; JPH05123805A; AU654179B2; SK279465B6; CA2066285A1; NO911551L; CS121492A3; DE69206663D1; NO911551D0

Abstract

Z vytlačeného špalku nebo podobného zaobleného celistvého kovového tělesa se vytvoří v podstatě kotoučovitý předrobek, který se zahřeje na vysokou válcovací teplotu a následně se orbitálně válcuje za účelem získání rotačně souměrného předtvarovaného tělesa. Dále se rozpoltí vnější části předtvarovaného tělesa a pak se vytvoří ráfkový povrch otáčením vnější, rozpoltěné části tělesa za jejího současného kování. Podle jiného provedení může být předrobek po orbitálním válcování a před rozpolcením lisován nebo kován za studena pro získání žádaného specifického utváření náboje, popřípadě disku kola.ŕ

Description

(57) Anotace:

Předtvarované těleso se po orbitálním válcování a před rozdělením na jeho ráfkové vnější části lisuje nebo ková za studená pro získání požadovaného určitého tvaru náboje kola.

CZ 285 723 B6

Způsob výroby celistvého vozidlového kola

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby celistvého vozidlového kola z lehkého kovu, které sestává z náboje a ráfkových částí.

Dosavadní stav techniky

V současnosti stále narůstá zájem o vozidlová kola vyrobená z lehkého kovu - především z hliníku, avšak také z hořčíku. Tento zájem vyplývá z výhod takových kol mezi něž patří zejména:

- snížená hmotnost, zejména neodpružené části,

- lepší rozptyl brzdného tepla,

- možnost atraktivnější konstrukce,

- lepší konečná úprava a odolnost vůči korozi,

- možnost recyklace.

Dnes se nejčastěji kola z lehkého kovu vyrábějí odléváním. Tato výroba je založena na velmi známé technologii, která je však velmi složitá a zdlouhavá.

Jiným již dříve známým postupem je výroba kol z lehkého kovu plastickým zpracováním ráfku kotouče, kde se ráfek nejdříve vyková a potom rozřízne a lisuje v průběhu rotačního, popřípadě zakrucovacího děje. Takový postup je popsán například v norském patentovém spisu č. 154 908 a švédských patentových spisech č. 414 592 a 414 593. Výroba kol z lehkého kovu s využitím ráfku jako výchozího bodu je však nákladný postup, při kterém dochází k velkým ztrátám materiálu. Navíc poskytuje tento postup málo možností pro konstruování tvaru kol a proto se ve velkém měřítku nepoužívá.

Další postup výroby kol z lehkého kovu je popsán například v US patentovém spisu č. 3 822 458. Podle tohoto postupu se vytvoří polotovar ve formě kotouče, který se vytvaruje do tvaru kola s nábojem obklopeným diskem a s ráfkem opatřeným válcovou obvodovou hranou. Takto vytvořený polotovar kola se upne do obráběcího stroje, kde se jedním válcem rozdělí ráfek tlakem na dvě příruby, které se dále upraví do požadovaného tvaru dalšími nezávislými válci.

Vynález si klade za cíl navrhnout způsob výroby kol z lehkého kovu, která budou mít lepší mechanické vlastnosti oproti dosavadnímu stavu techniky při současném snížení výrobních nákladů a zjednodušení celého výrobního postupu.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje způsob výroby celistvého vozidlového kola z lehkého kovu, které sestává z náboje a z ráfkových částí, při kterém se vytvoří v podstatě kotoučovitý polotovar z litého předvalku nebo z podobného kovového tělesa, tento polotovar se zahřeje na tvářecí teplotu a potom se orbitálně válcuje, pro získání rotačně souměrného přetvařovaného tělesa, jehož ráfková část se rozdělí a pak se vytvoří povrch ráfku rotačním kováním rozdělené ráfkové vnější části, podle vynálezu, jehož podstata spočívá vtom, že se předtvarované těleso po orbitálním válcování a před rozdělení na jeho ráfkové vnější části lisuje nebo ková za studená pro získání požadovaného určitého tvaru náboje kola.

-1 CZ 285723 B6

Výhodně se přitom polotovar vytvoří z vytlačeného špalku slitiny hořčíku.

Kola vyrobená způsobem podle vynálezu mají následující výhodné vlastnosti:

- vyšší mechanickou pevnost, což vede ke snížení hmotnosti asi o 15 až 30 %,

- zlepšenou odolnost proti korozi,

- více možností povrchových úprav,

- zlepšené využití materiálu,

- kapacitu pro automatickou výrobu s krátkou výrobní dobou,

- vysokou reprodukovatelnost.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále podrobněji popsán za pomoci výhodných příkladů provedení ve spojení s přiloženými výkresy, na kterých obr. 1 znázorňuje náčrt výrobního kroku 2 způsobu podle vynálezu, na kterém obr. Ia schematicky v řezu znázorňuje počáteční fázi kroku 2 podle vynálezu, kterým je orbitální válcování za tepla, a obr. Ib schematicky v řezu znázorňuje konečnou fázi výrobního kroku 2.

Obr. 2 schematicky znázorňuje výrobní krok plastické deformace za studená, na kterém obr. 2a ilustruje počáteční fázi zpracování za studená, obr. 2b ilustruje střední fázi zpracování za studená, a obr. 2c ilustruje konečnou fázi zpracování za studená.

Obr. 3 pak znázorňuje 3 krok způsobu podle vynálezu, na kterém obr. 3a schematicky ilustruje počáteční fázi kroku 3, to jest rozdělení vnější ráfkové části kola, a obr. 3b ilustruje konečnou fázi kroku 3.

Obr. 4 znázorňuje 4 krok způsobu podle vynálezu, na kterém obr. 4a schematicky ilustruje počáteční fázi výrobního kroku 4, to jest rotační kování do konečné konstrukce kola, a obr. 4b znázorňuje konečnou fázi kroku 4.

Příklady provedení vynálezu

Jak je uvedeno shora je v dosavadním stavu techniky známo vyrábět kola z lehkého kovu tak, že se plasticky tvaruje ráfek kotouče, přičemž se ráfek nejdříve vyková a pak rozštěpí a lisuje při souběžném otáčení. Pro výrobu kol tímto známým postupem je kritická žádaná přesnost tloušťky a zaoblení tohoto ráfku.

Způsobem podle vynálezu mohou být kola vyrobena bez takové žádané přesnosti základního odlitku. Prvním krokem způsobu podle vynálezu je vyrobení v podstatě kotoučovitého polotovaru z odlitku, sochoru nebo podobně zaobleného kovového tělesa. To je podstatně účinnější řešení, než které je doposud známé, neboť odlitý materiál může být použit bez předchozího zpracování. Tím se dosáhne nejen nižší spotřeby materiálu, nýbrž také značně nižší ceny materiálu.

Ve druhém kroku se polotovar 1 zpracuje rotačním kovacím válcem, jak je znázorněno na obr. Ia, na rotačně souměrné těleso 2 s určitou geometrií průřezu, jak je znázorněno na obr. Ib. Otáčení nastává mezi provozně rotujícím dolním nástrojem 3 a volně pohyblivým horním

-2 CZ 285723 B6 nástrojem 4, tak zvaným razníkem. Osy otáčení obou nástrojů 3, 4 svírají spolu pevný úhel, nejčastěji v rozmezí 1 až 10 stupňů. Nástroje 3,4 jsou vytvarovány tak, aby udělily výrobku jeho charakteristický tvar. Je-li to žádoucí, je dolní nástroj 3 opatřen plunžry 5 pro usnadnění manipulace s předvalkem, popřípadě ingotem. Při orbitálním válcování je předvalek zahříván na válcovací teplotu v závislosti na jeho materiálu (například na 450-520 °C). Takto zahřátý polotovar 1 se uloží na dolní nástroj 3 (obr. la), který se pak uvede do otáčení. Horní nástroj 4 se pohybuje směrem dolů a začne se otáčet, když se setká s materiálem polotovaru 1. Když se polotovar 1 přestane otáčet, horní nástroj 4 se vrátí do původní polohy a výrobek lze vyjmout.

Pro kola s rotačně souměrnou konstrukcí disku kola (náboje), představuje orbitální válcování celé plastifikační zpracování náboje (disku kola) výsledného výrobku, to jest kola.

Slitiny hliníku se ovšem velmi dobře hodí pro dodatečné plastifikační zpracování za studená, neboť se dají snadno tvarovat v měkkém stavu. Takto je různými způsoby zpracování, zejména kováním za studená, umožněno použít způsobů, které vedou k větší pružnosti volby a mnoha možnostem tvaru, přičemž současně jsou zlepšeny strukturální i mechanické vlastnosti. Postup může být prováděn v jednom nebo několika krocích a umožňuje velmi složité tvarování, velkou přesnost geometrie a vynikající povrchovou úpravu. Pomocí kování za studená se otevírají konstrukční možnosti, které značně přesahují pouhou rotační symetrii. V praxi poskytuje způsob podle vynálezu velké možnosti a pouze nepatrná omezení volnosti konstruktéra.

Na obr. 2a, 2b, 2c jsou znázorněny příklady kování za studená. Těleso 2 se po orbitálním válcování lisuje mezi horní formou 6 a dolní formou 7, aby mu byl dodán požadovaný tvar.

Po orbitálním válcování nebo lisování/kování za studená tělesa 2 se rozdělí jeho vnější část, která bude tvořit povrch ráfku kola. To je třetí krok způsobu podle vynálezu, který je blíže znázorněn na obr. 3a a 3b. Jak je znázorněno, upevní se těleso 2 v otáčivém držáku 8 a rozdělí se podél obvodu rozdělovacím válcem 9 na dva prstence 10 a 11.

Z rozděleného materiálu 13 se potom v lisu rotačně vyková povrch ráfku, jak je znázorněno na obr. 4a a 4b. Těleso 2 je drženo v rotujícím nástroji, zahrnujícím horní zápustku 16 a dolní zápustku 17.

Válec 12 se otáčí a protahuje prstence 10 a 11 (obr. 3b, případně obr. 4a) směrem ven na ráfkové příruby 14, 15, které mají různé délky (obr. 4b). Tento čtvrtý a konečný krok způsobu podle vynálezu usnadňuje optimální rozložení materiálu, což vede k jeho nízké spotřebě a snížení hmotnosti. V důsledku zlepšené rovnoměrnosti v přivádění materiálu má rotačně kovaný povrch výhodnou strukturu a jakost ve srovnání s litými a obráběnými povrchy.

Příklad 1

Z litého nebo vytlačovaného předvalku ze slitiny AlMgSi se vyrobí (vyřízne) polotovar ve formě disku (krok 1). Tento kotoučovitý polotovar se zahřeje na vhodnou teplotu válcování za tepla, to jest 520 °C, a potom se orbitálně válcuje válcovacím ústrojím (krok 2), aby získal určitý tvar a velikost před dalším zpracováním.

Válcovaný polotovar může být nyní dále zpracován podle kroků 3 a 4 způsobu podle vynálezu. Jelikož je však žádoucí dodat kolu určitý tvar odchylující se od rotační symetrie, je válcovaný polotovar kován za studená. Po kování za studená je polotovar upevněn do rozdělovacího ústrojí a je rozdělen podél obvodu (krok 3). Poté se rotačně ková povrch ráfku (krok 4), čímž kolo obdrží svůj konečný tvar.

-3 CZ 285723 B6

Kolo je pak podrobeno tepelnému zpracování, obrábění a povrchové úpravě, avšak tyto kroky nejsou součástí způsobu podle vynálezu.

Příklad 2

Z litého nebo vytlačeného hořčíkového špalku ze slitiny AZ31 (krok 1) je vyroben kotoučovitý polotovar. Tento polotovar se zahřeje na teplotu 480 °C a orbitálně se válcuje (krok 2). V souvislosti s tímto tepelným zpracováním předvalku dojde k rekrystalizaci. Tím bude mít předtvarované těleso přiměřenou houževnatost při kování za studená, kdy materiál musí být udržován při teplotě nejméně 220 °C. Po kování za studená se obrobek rozdělí (krok 3) a žíhá pod zatížením při teplotě 450 °C. Rotace povrchu ráfku (krok 4) nastává konečně při teplotě vyšší než 220 °C.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

1. Způsob výroby celistvého vozidlového kola z lehkého kovu, které sestává z náboje azráfkových částí, při kterém se nejprve vytvoří v podstatě kotoučovitý polotovar zlitého předvalku nebo z podobného zaobleného kovového tělesa, načež se polotovar zahřeje na tvářecí teplotu a potom se orbitálně válcuje pro získání rotačně souměrného předtvarovaného tělesa, jehož ráfková část se nejprve rozdělí a pak se teprve vytvoří povrch ráfku rotačním kováním rozdělené ráfkové vnější části, vyznačující se tím, že se předtvarované těleso po orbitálním válcování a před rozdělením jeho ráfkové vnější části lisuje nebo ková za studená pro získání požadovaného určitého tvaru náboje kola.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se polotovar vytvoří z vytlačeného špalku slitiny hořčíku.