Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania ze stopu zelazo-weglowego obreczy jednoczesciowych lub czesci obreczy wraz z wnekami, obrzezami oporowymi lub pierscieniami oporowymi do kól pojazdów zaopatrzonych w opony pneumatyczne, zwlaszcza opony bezdetkowe.Obrecze do kól samochodów osobowych lub ciezarowych, zaopatrzonych w opony pneumatyczne obecnie wytwarza sie najczesciej z blachy stalowej. Pas blachy walcowanej o odpowiednich wymiarach wygina sie w pierscien i zespawa na jego koncach. Po wyrównaniu spoiny, zarys obreczy walcuje sie w wielu kolejnych operacjach, po czym w wielu operacjach prasowania w kierunku promieniowym (rozpecznlanie lub specznianie) i kierunku osiowym, obrabianej obreczy nadaje sie ksztalt ostateczny.Obrecze laczy sie nastepnie, zwykle za pomoca spawania w kola tarczowe albo zaopatruje sie w pierscienie w celu polaczenia z odlewanymi korpusami szprychowymi lub piastami kól.Opisany, w duzym uproszczeniu, sposób wytwarzania obejmuje duza ilosc poszczególnych operacji wymagajacych stosowania specjalnych i skomplikowanych urzadzen obróbczych, które wymagaja wysokich nakladów inwestycyjnych, kosztownej konserwacji i stalej kontroli. Ksztaltowanie za pomoca walców i rolek pozostawia stosunkowo maly luz dla zarysu obreczy i trudno jest utrzymac tolerancje na przyklad srednicy lub owalnosci. Operacja spawania powoduje powstawanie miejscowych zmian struktury i oslabien materialu, przy czym na skutek wyzwolenia naprezen wewnetrznych nastepuje odksztalcenie obrabianego przedmiotu. Poza tym, obrecze z blachy stalowej sa stosunkowo silnie podatne na korozje.Znane sa równiez sposoby odlewania obreczy wraz z wnekami i obrzezami oporowymi wykorzystujace zalety ksztaltowania bezposrednio z cieklego meta fu. Stosuje sie wtedy metale lekkie Zeliwo lub staliwo.W znanych tego rodzaju sposobach, w celu uzyskania odpowiedniej gladkosci powierzchni zapewniajacej2 94 534 wlasciwe przyleganie opony, surowy odlew obreczy obtacza sie, obróbka skrawaniem obrysu obreczy wymaga znacznych nakladów i stosowania odpowiednich naddatków na odlewach. Najpowazniejsza wada tego sposobu jest jednak to, ze na skutek owalnosci lub mimoosiowosci w pewnej czesci odlewu material nie jest zdejmowany równomiernie w czasie skrawania i na obwodzie obreczy otrzymuje sie scianki o niejednakowej grubosci. Na skutek tego obrecz jest niewywazona a pod obciazeniem wystepuje znaczne je] ugiecie.Przedstawione niedogodnosci silnie hamowaly dotychczas rozprzestrzenianie sie zastosowania odlewania do wytwarzania obreczy.Celem wynalazku jest usuniecie tych niedogodnosci i opracowanie ekonomicznego sposobu wytwarzania odlewanych obreczy lub czesci obreczy dzielonych podluznie, o wysokiej jakosci.Cel ten zostal osiagniety przez to, ze obrecz lub czesc obreczy ksztaltuje sie w formie odlewniczej z nadwymiarem i/lub podwymiarem, a powierzchnie zewnetrzna, zwrócona w strone opony ksztaltuje sie jako , powierzchnie niedzielona, przy czym wedlug wynalazku promieniowe odchylenie wymiarów odlewu w formie, \ na co najmniej czesci przekroju poprzecznego obreczy, rózni sie od normalnego naddatku wynikajacego ze 1 skurczu odlewu i naddatku, który stosuje sie na skrawanie. Wneke formy wypelnia sie cieklym stopem zelazo-weglowym o strukturze ciagliwej, a nastepnie odlew obreczy lub czesci obreczy kalibruje sie, za pomoca promieniowej obróbki plastycznej na zimno.Wedlug dwóch korzystnych przykladów zastosowania sposobu wedlug wynalazku stosuje sie albo ciekle zeliwo, które zostalo obrobione wstepnie aby wydzielil sie grafit w postaci kulistej, albo ciekle staliwo, które po zwyklej obróbce cieplnej czesci odlanych, uzyskuje strukture ciagliwa równjez nadajaca sie do nastepnej Obróbki plastycznej.W niniejszym opisie, pod pojeciem nadwymiar promieniowy rozumie sie nie zwykly naddatek technologiczny wynikajacy z uwzglednienia skurczu w zastyglych odlewach lub naddatek na dalsza obróbke, stosowany winnych przypadkach, lecz powiekszanie srednicy surowego odiewu w takim stopniu, aby w przypadku specznienia na gotowy wymiar zostala przekroczona granica plyniecia, lub plastycznosci przy sciskaniu. Analogicznie, pod pojeciem promieniowego podwymiaru rozumie sie taka srednice, dla której w czasie rozpeczniania na gotowy wymiar zostaje przekroczona granica plastycznosci.Sposób wedlug wynalazku umozliwia bardzo ekonomiczne wytwarzanie obreczy, przy czym zostaja wykorzystane wszystkie zalety odlewania, takie jak duza swoboda ksztaltowania, która umozliwia odstepstwa od ksztaltów obrotowych, umozliwia wytwarzanie jednoczesciowych obreczy wraz z wneka i obrzezem lub pierscieniem oporowym albo wystepem oporowym w jednej operacji roboczej, a takze wytwarzanie róznych rodzajów obreczy obrabianych za pomoca jednego urzadzenia, co umozliwia latwa zmiane typu obreczy.W przeciwienstwie do dotychczas stosowanych sposobów odlewniczych odpada koniecznosc czasochlonnego obtaczania powierzchni zewnetrznej, a to dzieki uksztaltowaniu powierzchni pierscieniowej jako niedzielonej, która nie ma zeber odlewniczych, a z drugiej strony ostatecznemu ksztaltowaniu za pomoca obróbki plastycznej na zimno. Promieniowe specznianie i/lub rozpecznianle obreczy powoduje wzmocnienie ciagliwego materialu odlewu i powstanie naprezen wlasnych sciskajacych lub rozciagajacych, spelniajacych zadanie pozytecznych naprezen wstepnych w czasie obciazania kola. Obrecze wytworzone w ten sposób odznaczaja sie mala gruboscia scianki ale równomierna na calym obwodzie. Dzieki nienaruszaniu naskórka odlewu obrecze te sa bardziej odporne na korozje od obreczy blaszanych lub odlewanych i nastepnie obtaczanyeh.Przedmiot wynalazku przeestawiony jest w przykladzie zastosowania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w postaci ukladu blokowego sposób wedlug wynalazku, fig. 2 - forme odlewnicza do obreczy wraz z wneka, w przekroju pionowym wzdluz osi obreczy, fig. 3-obrecz kola tarczowego wraz z wneka odlana w formie wedlug fig. 2, w przekroju polówkowym, fig. 4 — odlana obrecz wraz z pierscieniem oporowym lub wystepami oporowymi, w podobnym widoku, fig. 6 - obrecz w przekroju wzdlfcz linii V- V wedlug fig. 3, fig. 6-obrecz w przekroju wzdluz linii VI - VI wedlug fig. 4, fig. 7, 6 I 9 przedstawiaja urzadzenie do speczniania odlanych obreczy w trzech kolejnych fazach, fig. 10 p-£edstawia forme odlewnicza, analogicznie do fig. 2, lecz przeznaczona do czesci obreczy wraz z pierscieniem oporowym dzielonej wzdluznie, a fig. 11 -dzielona wzdluznie, zlozona z czesci obrecz odlana w formie wedlug fig. 10 a nastepnie obrobiona plastycznie nazimno. ' v Na schemacie przedstawionym na fig. 1 prostokatem A oznaczone jest wytwarzanie form odlewniczych.Korzystnie stosuje sie znane formy na przyklad piaskowe z modelem traconym, zawierajace skrzynki formierskie lub bezskrzynkowe, blizej wyjasnione na dwóch przykladach wedlug fig. 2 110. Obróbka wstepna cieklego zeliwa potrzebnego do zalewania formy, przedstawiona prostokatem B, dokonywana jest jednym ze znanych sposobów na przyklad magnezem, w tym celu aby po odlaniu, która to operacje przedstawia prostokat C i po zastygnieciu odlewu otrzymac wegiel w postaci kulistego grafitu oraz ciagliwa strukture materialu.94 534 3 Po zastygnieciu odlewu przeprowadza sie szereg operacji stosowanych zwykle w odlewni, anie przedstawionych na fig. 1 takich jak wyjmowanie, czyszczenie oddzielanie ukladu wlewowego oraz usuwanie wyplywek. Istotne znaczenie ma natomiast obróbka plastyczna na zimno, na fig. 1 przedstawiona prostokatem D, polegajaca na kalibrowaniu, za pomoca promieniowego speczniania lub rozpeczniania, obreczy odlanych z promieniowymi nadwymiarami i/lub podwymiarami. Operacja ta bedzie blizej opisana w odniesieniu do fig. 7 —9 jak równiez 5, 6 i 11. Ksztaltowanie obreczy lub czesci obreczy, konczy zasadniczo operacja przedstawiona prostokatem D. Nalezy jeszcze tylko obrobic kolnierz montazowy znajdujacy sie we wnece kola oraz wywiercic otwory montazowe lub tez obrobic wystepy oporowe lub kolnierz oporowy.Nieco inny przyklad zastosowania sposobu wedlug wynalazku nieodbiegajacy od schematu przedstawionego na fig. 1, rózni sie tylko co do wyboru materialu przeznaczonego na odlew, i tak w miejsce cieklego zeliwa stosuje sie ciekle staliwo. W tym przypadku odpada obróbka wstepna cieklego stopu, która na fig. 1 symbolizuje prostokat B, natomiast z reguly konieczne jest zastosowanie znanej obróbki cieplnej do odlewów staliwnych, w celu zmiany pierwotnej struktury drobnoziarnistej na strukture wtórna ociagliwosci dostatecznej do dalszej obróbki plastycznej na zimno. W przypadku stosowania staliwa stosuje sie w identyczny sposób operacje symbolizowane prostokatami A, C i D.Istotne cechy wytwarzania form sa opisane na podstawie fig. 2, która przedstawia forme piaskowa w przekroju, zawierajaca czesc dolna 1, czesc górna 2 oraz rdzen pierscieniowy 3, korzystnie pusty, umieszczony w zakresie powierzchni dzialowej 4. Czesc górna 2 formy zawiera wlew 5 prowadzacy do ukladu wlewowego 6.W formie znajduje sie wneka 8 formy wraz z przelewami 7. W tym przypadku jest to forma do obreczy 10 kola tarczowego przedstawionej na fig. 3 i 6, zawierajacej jednoczesciowa plaskobarkowa, gleboka obrecz 11 oraz wneke 12 obreczy. We wnece 12 znajduja sie wyciecia 13, a w kolnierzu 14 przylaczonym do wneki 12 uksztaltowane sa wglebienia 15. Otwory montazowe 16 korzystnie wierci sie w odlewie dopiero pózniej.W podobny sposób ksztaltuje sie równiez obrecz 20 przedstawiona na fig. 4 i 6, a której czesci sa identyczne z czesciami obreczy wedlug fig. 3 i 5, lecz która jest laczona z korpusem szprychowym lub tarcza kola i w tym celu ma wiele wystepów oporowych 21. W ich miejsce mozna równiez stosowac znany pierscien podtrzymujacy, zaznaczony na fig. 4 i 6, linia 22 kreska - dwie kropki.Przy formowaniu obreczy przedstawionym sposobem istotne jest, aby powierzchnia zewnetrzna 19 obreczy zwrócona w strone opony byla wykonywana jako niedzielona, fig. 2, 6 i 6, oraz aby nie miala ona wyplywów odlewniczych {piór odlewniczych) ani przesadzen. Osiaga sie to dzieki zastosowaniu w formie wedlug fig. 2 jednoczesciowego, zamknietego rdzenia pierscieniowego 3. W tym przypadku obwodowe wyplywy odlewnicze moga powstawac jedynie na obrzezach obreczy poza powierzchnia dolegania opony w miejscu 9 (fig. 2), które mozna latwo usunac, np. za pomoca odcinania.Poza tym, obrecz formuje sie, ze wzgledu na pózniejsza obróbke plastyczna na zimno, z nadwymiarem promieniowym, który wykracza poza zwykle uwzglednienie skurczu powstajacego przy zastyganiu odlewu, oraz zbednego tu naddatku na obróbke. W celu uwypuklania tego nadwymiaru zarys zastyglego odlewu obreczy jest przedstawiony na fig. 5 i 6 linia kretka-kropka, a zarys gotowej obreczy specznlonej promieniowo plastycznie jest przedstawiony linia ciagla wraz z odpowiednimi promieniami R1 (stan odlewu) oraz R2 (wymiar gotowy) na obrzezach 18 obreczy. Korzystnie, do dalszej obróbki plastycznej na zimno dobiera sie wiekszy nadwymiar na obrzezu 18 obreczy niz na obrzezu 17, gdzie obrecz 11 przechodzi we wneke 12 kola lub w wystepy oporowe 21 albo pierscien podtrzymujacy.Nadwymiar powinien byc tak dobrany, aby w przypadku obróbki plastycznej na zimno ciagliwego materialu odlewu, jago granica plastycznosci zostala wyraznie przekroczona, powinien wiec na obrzezu obreczy wynosic okolo 1-10%, korzystnie okolo 1,5-2%. Itak na przyklad w przypadku glebokiej obreczy - 22,6 calowej (srednica znamionowa 571,5 mm) przedstawionej na fig. 5 lub 6, wykonanej z zeliwa sferoidalnego GGG — 42, róznica srednic na obrzezu obreczy wynosi 10 mm a we wnece obreczy 6 mm. Podobne wartosci sa stosowane równiez dla odlewów staliwnych.W sposobie wedlug wynalazku do odlewania obreczy nadaje sie zwlaszcza zeliwo sferoidalne. Ciekle zeliwo moze byc obrabiane wstepnie za pomoca metalicznego magnezu korzystnie sposobem opracowanym przez zglaszajacego. Ciekle zeliwo tak obrobione wstepnie, zawierajace na przyklad 3,6—3,8% C i okolo 2,4% Si, po obróbce wstepnej, na strukture ferrytyczna; ciagliwa z weglem wydzielonym przewaznie w postaci kulistej. Dane materialowe odpowiadaja klasie GGG - 42 wedlug DIN 1963, wytrzymalosc na rozciaganie minimum 42 kg/mm2, granica plastycznosci minimum 28 kg/mm2, wydluzenie minimum 12%, twardosc wedlug skali Brinella 140-190°- 45,3, wedlug DIN, przy czym ciekle staliwo zawiera okolo 0,21% C, 0,7% Mn i 0,4% Si i po zwyklej obróbce cieplnej, to jest po wyzarzeniu odiewu w temperaturze 900-1000°C, otrzymuje sie strukture ciagliwa o nastepujacych minimalnych wartosciach znamionowych -wytrzymalosc na rozciaganie 45 kG/mm2, granica plastycznosci 23 kG/mm2, wydluzenie 22%, twardosc wedlug skali Brinella 125-165°.4 04 634 Takie odlewy obreczy o grubosci 7—8 mm, wedlug wyzej wymienionego przykladu wymiarowego, daja sie bardzo latwo obrabiac plastycznie na zimno w wymagany sposób.Korzystny sposób obrabiania plastycznego na zimno obreczy odlanych w przedstawiony sposób opisany jest na podstawie fig. 7—9. Jako przyklad przyjeta jest obrecz 10 kola tarczowego z fig. 3 i 5, lecz to samo urzadzenie moze byc stosowane do obreczy przedstawionych na fig. 4 16. Zaklada sie, ze obrecze 10 sa podsuwane okresowo, jedna za druga po przelotowych szynach 30 linii obróbczej, przy czym przechodza one przez urzadzenie do speczniania przedstawione na fig. 7—9, na których przedmiot obrabiany 10' pokazany jest jako znajdujacy sie poza urzadzeniem. W urzadzeniu do speczniania, pomiedzy szynami 30 znajduja sie drazki podnosnikowe 31, które sa unoszone I opuszczane za pomoca nie pokazanego napedu pneumatycznego lub w inny podobny sposób. Drazki 31 na górnych koncach sa zaopatrzone w poziome poprzeczki 32, które sa opuszczane do wewnatrz wnek 33 szyn 30, w którym to polozeniu górne krawedzie poprzeczek pokrywaja sie , z górnymi krawedziami szyn 30. W tym (nie przedstawionym) polozeniu drazków podnosnikowych 31 zostaje ¦ kazdorazowo nasuniety jeden przedmiot obrabiany 10 na poprzeczki 32. Nastepnie przedmiot obrabiany 10 zostaje uniesiony za pomoca drazków podnosnikowych 31 na wysokosc przedstawiona na fig. 7.Urzadzenie do speczniania przedstawione na fig. 7—9 jest skonstruowane podobnie jak znane urzadzenia do odksztalcania pierscieniowych czesci z blachy. f\fa podstawie 34 wsparty jest za pomoca kolumn 35 masywny pierscien prowadniczy 36, który po stronie wewnetrznej ma wiele plaskich, nachylonych powierzchni prowadniczych 37. Przesuwanie wzgledem tych powierzchni prowadniczych 37 umieszczone sa segmenty matrycowe 40, które po stronie wewnetrznej maja powierzchnie matrycowe dostosowane ksztaltem, w kazdym przypadku, do przedmiotu obrabianego, Segmenty matrycowe 40 dolegaja do pierscienia 39, który spoczywa na tlocznikach wielu agregatów podnosnikowych hydraulicznych 38 rozmieszczonych na jego obwodzie.Wedlug fig. 7 w skrajnym dolnym polozeniu pierscienia 39 segmenty matrycowe 40 znajduja sie w najwiekszej odleglosci promieniowej wzgledem pionowej, srodkowej osi urzadzenia. Przedmiot obrabiany 10 jest jak juz wspomniano, za pomoca drazków podnosnikowych 31 uniesiony do wewnatrz otwartego wienca segmentów matrycowych 40. Nastepnie pierscien 39 za pomoca agregatów hydraulicznych 38 i równoczesnie przedmiot obrabiany 10 za pomoca drazków podnosnikowych 31 zostaja uniesione wyzej. Segmenty matrycowe 40 slizgaja sie przy tym do góry wzdluz powierzchni prowadniczych 37 i zblizaja sie promieniowo do przed miotu obrablanego 10, Na fig. 8 przedstawione jest takie polozenie uniesienia, w którym segmenty matrycowe 40 dolegaja do obrzeza obreczy. O ile, jak to wyjasniono w odniesieniu do fig. 6 i 6, promieniowy nadwymiar obreczy przy wnece 17 obreczy jest mniejszy niz na obrzezach 18, to w polozeniu wedlug fig. 8 pomiedzy podstawa obreczy a odpowiednia czescia segmentów matrycowych 40 speczniajacych ja do gotowego zarysu, istnieje pewna odleglosc. Nastepnie pierscien 39 i segmenty matrycowe 40 sa zaciskana az do polozenia przedstawionego na fig. 9, przy czym wieniec segmentów zostaje ostatecznie zamkniety a obrecz za pomoca promieniowej obróbki plastycznej na zimno zostaje sprasowana i skallbrowana na gotowy wymiar.Po nadaniu obreczy ostatecznego zarysu, poprzez odciazenie agregatów podnosnikowych 38, pierscien 39 wraz z segmentami matrycowymi 40 zostaje opuszczony do polozenia przedstawionego na fig. 7, przy czym wieniec segmentowy otwiera sie. Równoczesnie gotowy przedmiot obrabiany zostaje opuszczony na szyny 30 za pomoca drazków podnosnikowych 31. Gotowy przedmiot obrabiany zostaje nastepnie wyjety z urzadzenia do speczniania, po czym nastepny przedmiot przeznaczony do obróbki zostaje doprowadzony w miejsce wyjetego.Na fig-10 i 11 przedstawiony jest dalszy przyklad zastosowania sposobu wedlug wynalazku, do wykonania jednej czesci dzielonej wzdluznie, glebokiej obreczy o stromych barkach. Gleboka czesc 50 obreczy przedstawiona na fig. 11, majaca obrzeze 52 oraz obwodowy pierscien przytrzymujacy 53 o powierzchni stozkowej, jest po zalozeniu opony, laczona z drugim pierscieniowym obrzezem 51 np. za pomoca srub. Obrecz zestawiona w ten sposób jest przeznaczona do polaczenia z tarcza 54 kola za pomoca czeset zaciskowych 55, z których jedna na fig. 11 jest przedstawiona linia kreska kropka.Na fig. 10 przedstawiona jest w przekroju pionowym forma odlewnicza na przyklad forma piaskowa o modelu traconym, do odlewania czesci 50 obreczy. Forma ta zawiera czesc dolna 41 i czesc górna 42, z których jedna spoczywa na drugiej na powierzchni dzialovyaj,44 i k$rezawierajawneke 48. Z wneka 48 formy polaczone sa przelewy 47, uklad wlewowy 46 i wlew 45. W przeciwienstwie do obreczy nredzielonych przedstawionych na fig. 3 — 6, czesc obreczy jest odlewana bez rdzenia pierscieniowego. Powierzchnia dzialowa 44 formy odlewniczej przedstawionej na fig. 10 stanowi powierzchnie zewnetrzna 49 czesci 50 obreczy, zwróconej w strone opony i tworzy niedzielona powierzchnie pierscieniowa.Na fig. 11 zarys odlewu jest przedstawiony linia kreska kropka a gotowy zarys czesci 50 obreczy linia ciagla. Jak przedstawiono na fig. 11 po jej prawej stronie, czesc obreczy obejmujaca obrzeze 52 jest uksztaltowana z promieniowym nadwymiarem. Do metody wymiarowania tego nadwymiaru (róznica promieni R1-R2), zaleznego od ciagliwosci materialu odlewniczego, odnosza sie te same rozwazania, które zostaly przedstawione w poprzednim przykladzie. Ze wzgledu na technike ksztaltowania, moze okazac sie korzystne94 534 5 aby druga czesc 56 przekroju poprzecznego obreczy, na fig. 11 po lewej stronie, uformowac z promieniowym podwymiarem.Czesc przekroju poprzecznego obreczy uformowana z nadwymiarem obrabia sie plastycznie na zimno i kalibruje poprzez specznianie za pomoca urzadzenia przedstawionego na fig. 7—0. Czesc 56 obreczy odlana z podwymiarem, która nie ma istotnego znaczenia dla dolegania opony jest natomiast rozpeczniana na gotowy wymiar. Do tego celu mozna stosowac znane urzadzenie do rozpeczniania, nie przedstawione na rysunku, w czasie tej samej operacji roboczej, w której jest przeprowadzane promieniowo specznianie.W niektórych rozwiazaniach obreczy, moze okazac sie korzystne odlewanie calej obreczy z podwymiarem i rozpecznianie jej na gotowy wymiar, do czego równiez nadaja sie urzadzenia do rozpeczniania.Wyjasnienia i dane przykladowe dotyczace materialów ciagliwych uzytych na odlewy podane w odniesieniu do przykladów obreczy jednoczesciowych przedstawionych _ na fig. 3-6, maja zastosowanie równiez do czesci 50 obreczy i nie wymagaja powtórzenia. \„ ~:.y * PL