CZ49299A3 - Způsob lineárního třecího svařování pro výrobu ráfků kol - Google Patents

Description

Způsob lineárního třecího svařování pro výrobu ráfků kol·

Oblast techniky

Vynález se obecně týká způsobu výroby ráfků kol pro motorová vozidla, který zahrnuje použití lineárního třecího svařování.

bosavadní stav techni ky

Ráfky kol pro motorová vozidla jsou obvykle vyráběny postupem, který zahrnuje odporové svařování natupo odtavením, které se provádí před operacemi obrubování či lemováni a tváření profilů mezi válci.

Konvenční známé způsoby svařování ráfků kol mají celou řadu výrazných nedostatků. Například odporové svařování natupo odtavením způsobuje nezbytnost dodatečného opracování a rovněž způsobuje možnost vytváření nežádoucích plochých míst. Tato nežádoucí plochá místa jsou při vytváření ráf ků kol velmi nebezpečná, neboť mohou vytvářel kontinuální netěsné dráhy, které mohou způsobit to, že ráfek kola bude zcela k nepotřebě.

V důsledku toho pak během výrobního procesu nebo po jeho ukončení musejí být ráfky kol podrobeny zkoušce těsnosti ponorem. Tento proces je velice časově náročný a může být i nadměrně nákladný v důsledku jeho vysoké pracnosti.

« ·· · · · · ·« ··« · * « · · · » · · « · · * * ···« 2 · · * * · · * ·····* · · « · ·· ti « MM · · »*♦» ·* «»

Navíc pak odporové svařování natupo odtavením vyžaduje vysokou energetickou spotřebu. Jinou jeho nevýhodou jsou pak opatření, která musejí být přijímána za účelem minimalizace rizik, spjatých s vypouštěním škodlivých látek do okolního ovzduší. Při odporovém svařování natupo odtavením dochází rovněž ke tvorbě přebytečných výronkú materiálu, které zvyšují náklady na počáteční vstupní surový materiál.

Kromě toho bývají moderní ráfky kol vyráběny z různých materiálů, přičemž může být velmi obtížné podrobovat takové materiály procesu odporového svařováni natupo odtavením. A navíc je nutno používat různých svařovacích strojů pro svařování různých materiálů, jako je například ocel nebo hliník.

A dále potom konvenční svařovací praktiky, jako je například odporové svařování natupo odtavením, mění konečnou mi krostrukturu materiálu nežádoucím způsobem, výsledkem čehož je pak snížená tvářitelnost materiálu.

Ze shora uvedeného vyplývá, že je velíce žádoucí vyvinout takový způsob výroby ráfků kol, který zvýši rychlost výroby, a který překoná i ostatní nedostatky, spřažené s konvenčními způsoby výroby.

Podstata vynálezu

Předmětem tohoto vynálezu je výrobní postup, který odstraňuje vady a nedostatky známých konvenčních výrobních postupů. U tohoto výrobního postupu je použito třecího svařování za účelem dosažení mnohem spolehlivějších * · » * · «4 svařovaných spojů a za účelem odstranění nedostatků, ke kterým dochází při odporovém svařování natupo odtavením.

Lineární třecí svařování je postupem, který byl používána je velmi dobře znám v kosmickém průmyslu. Obecně jde o uvedení dvou kovových předmětů do přímého styku pod osovým zatížením. Těmito kovovými předměty je poté pohybováno vzájemně vůči sobě obecně lineárním či přímočarým způsobem za účelem zvýšení teploty kovového materiálu. Ještě předtím, než teplota dosáhne bodu tání kovového materiálu, je relativní lineární přímočarý pohyb zastaven, načež je osové zatížení zvýšeno, takže jsou oba kovové předměty vzájemně proti sobě přitlačovány. Výsledkem je vysoce pevný spoj, který ;ná stejnoměrnou mikrokrystalickou strukturu, a který je vysoce spolehlivý.

Obecně řečeno jo způsob podle tohoto vynálezu určen pro výrobu ráfků kol pro motorová vozidla z obecně rovinných desek kovového materiálu.

Nejprve je rovinná deska kovového materiálu zpracována do obecně válcovitého nebo svinutého uspořádání. Tato rovinná deska kovového materiálu má dva konce, přičemž oba tyto konce jsou uspořádány tak, aby ležely čelně přímo proti sobě, když je rovinná deska kovového materiálu ve válcovitém uspořádání.

První konec je poté přitlačován proti druhému konci. Jedním koncem je potom pohybováno v obecně lineárním či přímočarém směru vzhledem k druhému konci, přičemž jsou oba konce udržovány vzájemně proti sobě. V důsledku tohoto relativního lineárního přímočarého pohybu dochází ke zvýšení teploty kovového materiálu na každém konci. Po dosažení « · 4 4 4 4 4 • 4 4 4 4 4 · · · 4 « 4

4 4 4 4 4 zvýšení teploty na požadovanou hodnotu, avšak bez dosažení teploty tání kovového materiálu, je relativní lineární přímočarý pohyb zastaven.

Poté je jeden konec velmi přesně vyrovnán s druhým koncem a je proti tomuto druhému konci přitlačován s použitím síly, která má větší velikost, než síla, použitá k udržování obou konců u sebe v předcházejících krocích. V důsledku zvýšené teploty kovového materiálu a v důsledku zvýšené přítlačné síly jsou oba konce spolu vzájemně pevně spojeny.

Přehled obrázků na výkresech

Různé znaky a výhody předmětu tohoto vynálezu budou zřejmé pro odborníka z. dané oblasti techniky z následujícího podrobnějšího popisu jeho příkladných provedení. Tento popis bude proveden s přihlédnutím k přiloženým výkresům, kde:

obr. 1 znázorňuje axonometrický pohled na rovinnou desku kovového materiálu, která bude použita pro výrobu ráfku kola v souladu s předmětem tohoto vynálezu;

obr. 2 znázorňuje materiál podle obr. 1 již ve svinutém uspořádání;

obr. 3A znázorňuje část provedení podle obr. 2 a schematicky zobrazuje počáteční fázi spojovacího procesu podle předmětu tohoto vynálezu;

obr. 3B znázorňuje pozdější fázi spojovacího procesu podle předmětu tohoto vynálezu;

» · · · • · · · ) * * ♦ » v · · • · · · · · obr. 3C znázorňuje schematicky dokončení spojovacího procesu podle předmětu tohoto vynálezu; a obr. 4 znázorňuje hotové kolo.

Přiklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněna obecně rovinná deska 20 kovového materiálu. Vhodnými kovovými materiály pro použití u způsobu podle tohoto vynálezu jsou hliníkové slitiny, ocelové slitiny nebo jiné kovové materiály.

Rovinná deska 20 kovového materiálu má tloušťku 2 6, šířku 27 a délku 28 . Tloušťka 26 a šířka 27 určuje velikost čelní plochy na každém konci 22 a 2 4 . U jednoho výhoónéhc provedení je doporučovaná tloušťka 26 přibližně 3 mm, přičemž doporučovaná šířka 27 je přibližně 170 mm. Rozměry materiálu se pochopitelně mění v závislosti na požadavcích, týkajících se ráfku kola.

Na obr. 2 je znázorněna rovinná deska 20 kovového materiálu v obecně válcovém neboli svinutém uspořádání. Čelní plochy prvního konce 22 a druhého konce 24 jsou umístěny vzájemně přímo proti sobě. V souladu se způsobem podle tohoto vynálezu je čelní plocha prvního podélného konce 22 uvedena do přímého styku s čelní plochou druhého konce 24.

Konstrukce zařízení pro zpracování rovinné desky 20 kovového materiálu z obecně plochého uspořádání, znázorněného na obr. 1, do svinutého uspořádání, znázorněného na obr. 2, je pro odborníka z dané oblasti techniky zcela zřejmá, takže se jí není třeba v tomto popisu již nadále zabývat. Na obr. 2

	• · 4 • « · * 6 : .·’ ·	· ·· · · ·« * · · * · · · * • » * · · · ♦ • · * · · · · · · ·
« · · «	•
je schematicky znázorněna	přídržovaci	konstrukce	H, která
může sloužit k přidržování	konců 22 a	24 u sebe,	a rovněž

může sloužit pro účely pohybování jedním koncem vzhledem k druhému konci.

Na obr. 3 je schematicky znázorněna počáteční fáze spojovacího procesu podle tohoto vynálezu. První konec 22 je umístěn do přímého styku s druhým koncem 24. Velmi důležité je, že celá čelní plocha prvního konce 22 je perfektně vyrovnána s celou čelní plochou druhého konce 24. Oba konce 22 a 24 jsou k sobě přitlačovány s použitím síly, která je na obr. 3A schematicky znázorněna šipkami 30 směru působící síly.

Poté, co byly oba konce 22 a 2 4 uvedeny do vzájemného' styku, je první konec 22_ rozkmitán nebo je s ním pohybováno' po obecně lineární dráze vzhledem k druhému konci 24 . První konec 22 s výhodou kmitá zpět a vpřed, jak je schematicky znázorněno na obr. 3A šipkami 32 směru kmitání. Prvním koncem 22 je s výhodou pohybováno na vzdálenost přibližně 3 mm v každém směru s kmitočtem přibližně 70 až 100 Hz. Tento proces pokračuje až do té doby, kdy se na prvním konci 22 a na druhém konci 2 4 projeví teplotní zvýšení.

Na obr. 3B je schematicky znázorněna následující část výrobního procesu. Poté, co dojde k přiměřenému zvýšení teploty kovového materiálu na prvním konci 22 a na druhém konci 24, je relativní lineární nebo kmitavý pohyb zastaven. Důležité je, že lineární pohyb je zastaven ještě předtím, než teplota kovového materiálu dosáhne jeho bodu tání.

• 4 4 4 ·4 44 4 4 • · · · 44·· • · 4 · ··*·

4 · · · 4 4 · 4 4 4 * • 4 4 4 4 *

444 ·4 4444 *· 44

Po zastavení relativního lineárního pohybu je prvním koncem 22 pohybováno tak, aby byl perfektně vyrovnán s čelní plochou druhého konce 24 . Poté zvýšená síla, která je schematicky znázorněna na obr. 3B šipkami 34 směru působící zvýšené síly, přitlačuje první konec 22 proti druhému konci 24. V důsledku zvýšené teploty na prvním konci 22 a na druhém konci 24, dochází k vytlačování výronků 36 materiálu mezi prvním koncem 22 a druhým koncem 24 . Veškeré tyto nežádoucí výronky 36 materiálu mohou být odstraněny ještě před vychladnutím anebo až po vychladnutí kovového materiálu. Po vychladnutí kovového materiálu je první konec 22 trvalo připojen k druhému konci 24.

Na obr. 3C je schematicky znázorněn hotový spoj 40 mezi prvním koncem 22 a druhým koncem 24. Po dokončení shora uvedeného procesu může být ráfek kola rozválcován nebo opracován tvářením profilů mezi válci v souladu se známými konvenčními metodami za účelem uvedení ráfku kola do· požadovaného tvaru.

Výroba ráfků kol způsobem podle tohoto vynálezu poskytuje velmi významné výhody. Tyto výhody zahrnují relativně velké úspory nákladů na surový materiál z důvodu snížených výronků materiálu, odstraněni nutnosti provádění zkušebních testů těsnosti. v důsledku přesnosti a spolehlivosti shora popsaného procesu lineárního třecího svařování, snížení spotřeby energie, jakož i snížení množství škodlivin, vypouštěných do ovzduší.

Λ navíc výrobní proces podle tohoto vynálezu poskytuje jemnozrnnou plně rekrystalizovanou mikrostrukturu, která nemá žádné kazy. A dále má válec ráfku kola výbornou tvářítelnost • φ « · · φ« • •Φ φ φ · · · φ φ φ * · φ · φ φ · φ φ · φφφ φφφφφφφ φφ «φφφ φ · · • φ φ φ φφφ φ · během procesu rozválcování nebo tváření profilů mezi válci. Kromě toho není nutno používat pro různé materiály různá zařízení. Jinými slovy lze říci, že ocelové slitiny a hliníkové slitiny mohou být zpracovávány stejným zařízením, pokud je ráfek kola vyráběn v souladu se způsobem podle tohoto vynálezu.

Na obr. 4 je vyobrazeno hotové kolo 5_0, které má ráfek 51, opatřený mezi válci tvářenými okraji 52, přičemž je na ráfku 51 namontována pneumatika 54 . Jak již bylo shora uvedeno, dochází při použití způsobu podle tohoto vynálezu ke zvýšení kvality hotového kola 50.

Shora uvedený popis je pouze příkladným a nikoli omezujícím. Různé varianty a modifikace shora popsaného provedení budou zcela zřejmé pro odborníka z dané oblasti techniky, a to aniž by došlo k úniku z celkové myšlenky tohoto vynálezu. Proto tedy právní rozsah předmětu tohoto vynálezu může být vymezen pouze následujícími patentovými nároky.

Claims (8)

1. »··

   PATE Ν T 0 V É N Á ROKY 1. Způsob výroby ráfku (51) kola pro motorová vozidla vyznačuj ící následující kroky: s e tím, že obsahuj e (a) zpracování obecně rovinné desky (20) kovového

   materiálu, která má první podélný konec (22) a druhý podélný konec (24), do obecně válcovitého uspořádání, kdy první konec (22) leží čelně proti druhému konci (24), (b) přitlačování prvního konce (22) proti druhému konci (24) s použitím první síly (30), mající první velikost a směr, který je obecně tangenciální vzhledem k uvedenému válcovitému uspořádání, když jsou uvedené konce (22, 24) vzájemně proti sobě přitlačovány, (c) pohybování prvního konce (22) vzhledem k druhému konci (24) při současném udržování prvního kor.ce (22) proti druhému konci (24) za účelem zvýšení teploty každého konce (22, 24), a (d) přitlačování prvního konce (22) proti druhému konci (24) s použitím, druhé síly (34), mající shora uvedený směr a druhou velikost, která je větší, než první velikost, takže oba konce (22, 24) jsou spolu pevně spojeny.
2. 2. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že krok(c) je prováděn pohybováním prvního konce (22) podél obecně lineární dráhy.

   ι !

   10 * • Φ • · » Φ · • •4 ·»·* · · 4 1 » * ! 1 • *· · · ·· « * · · · · « 4 • * · « » »1 »·· 1 · · 9 « »· Ι·ΙΙ ·« »| 3. Způsob podle nároku 2 v y z n a č u j ící se t í m , že krok (c) je prováděn opakovaným pohybováními prvního konce (22} podél· obecně lineární dráhy v prvním směru na předem stanovenou vzdálenost a v opačném směru na předem stanovenou vzdálenost. 4 . Způsob podle nároku 3 v y z n a č u j ící se t í m , že obecně lineární dráha j< 2 obecně rovnoběžná s osou válcovitého uspořádání. 5. Způsob podle nároku 1 v y z n a č u j ící s e t. i m , že krok (d) zahrnuje

   podružný krok zastavení pohybu kroku (c}, vyrovnání prvního konce (22) a druhého konce (24) do předem stanoveného nastavení, přitlačování prvního konce (22) proti druhému konci (24) a poté ponechání prvního konce (22) a druhého konce (24) vychladnout.
3. 6. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že rovinná deska (20) kovového materiálu obsahuje hliníkovou slitinu.
4. 7. Způsob podle nároku í vyznačující se tím, že rovinná deska (20) kovového materiálu obsahuje ocelovou slitinu.
5. 8. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že dále obsahujíc krok obrábění ráfku za účelem vytvoření okrajů po provedení krok u (d) .

   • ···· · · * * • · · · »··· « · · · · · ·»···· • · ♦ · · · ·· Μ ··* * ·· · ·
6. 9. Způsob výroby ráfku vyznačující se následující kroky:

   (51) kola pro motorová vozidla tím, že obsahuje (a) zpracování obecně rovinné desky (20) kovového materiálu, která má první podélný konec (22) a druhý podélný konec (24) s délkou (27), do obecně válcovitého uspořádání, kdy první konec (22) leží čelně proti druhému konci (24), (b) přitlačování prvního konce (22) proti druhému konci (24) s použitím první sily (30), mající první velikost a směr, který je obecně tangenciální vzhledem k uvedenému válcovitému uspořádání, když je uvedený první konec (22) umístěn čelně proti uvedenému druhému konci (24), (c) pohybování prvního konce (22) vzhledem k druhému konci (24) při současném udržování prvního konce (22) proti druhému konci (24) za účelem zvýšení teploty každého konce (22, 24), (d) zastaveni pohybu kroku (c), (e) přidržování prvního konce (22) proti druhému konci (24) tak, že celá délka prvního konce (22) je ve styku a vyrovnána s celou délkou (27) druhého konce (24), (f) přítlačování prvního konce (22) proti druhému konci (24) s použitím druhé síly (34), mající shora uvedený směr a druhou velikost, která je větší, než první velikost, a • · φ I Φ Φ · φφφ φφφ

   (g) umožnění snížení teploty prvního konce (22) a druhého konce (24) tak, že oba konce (22, 24) jsou spolu pevně spojeny.
7. 10. Způsob podle nároku 9 vyznačující se tím, že krok (d) je proveden předtím, než teplota v kroku (c) dosáhne předem stanovenou teplotu tání kovového materiálu.
8. 11. Způsob podle nároku 9 vyznačující se tím, že dále obsahuje krok (h) zpracování ráfku tvářením profilů mezi válci po provedení kroku (g) za účelem tvarování okrajů na ráfku.