RU2248857C2 - Method for making metallic part such as part of wheel designed for motion of transport vehicle and wheel - Google Patents
Method for making metallic part such as part of wheel designed for motion of transport vehicle and wheel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2248857C2 RU2248857C2 RU2000129898/02A RU2000129898A RU2248857C2 RU 2248857 C2 RU2248857 C2 RU 2248857C2 RU 2000129898/02 A RU2000129898/02 A RU 2000129898/02A RU 2000129898 A RU2000129898 A RU 2000129898A RU 2248857 C2 RU2248857 C2 RU 2248857C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wheel
- rim
- molding
- disk
- particles
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение касается способа изготовления металлической детали, например части колеса для транспортного средства, и колеса, изготовленного этим способом. Изобретение используется, в частности, для изготовления металлической части колеса типа колесного диска из легкого металла, например из алюминия или магния, или из металла, позволяющего обеспечить существенное снижение веса детали, например из титана, или из сплава одного из упомянутых выше металлов./The present invention relates to a method for manufacturing a metal part, for example, a part of a wheel for a vehicle, and a wheel made in this way. The invention is used, in particular, for the manufacture of a metal part of a wheel such as a light disk of a light metal, for example aluminum or magnesium, or of a metal, which allows a substantial reduction in the weight of the part, for example, titanium, or an alloy of one of the above-mentioned metals.
Колесные диски из металлического сплава, например из алюминиевого сплава, изготавливаются при помощи ковки или путем литья или формования.Metal alloy wheels, such as aluminum alloy, are forged or forged or molded.
Первый из указанных выше способов, хотя и обеспечивает получение колесных дисков, имеющих удовлетворительные механические и эстетические характеристики, обладает весьма существенным недостатком, заключающимся в высокой стоимости.The first of the above methods, although it ensures the production of rims having satisfactory mechanical and aesthetic characteristics, has a very significant drawback, which is its high cost.
На протяжении многих лет для осуществления второго из упомянутых способов предпочтительно используют материал, который представляет собой металлический сплав, предварительно переведенный в полутвердое и тиксотропное металлографическое состояние. Тиксотропное состояние может быть охарактеризовано структурой сплава, которая содержит первичную недендритную фазу, образованную структурными частицами, имеющими по существу сферическую форму.Over the years, for the implementation of the second of the above methods, it is preferable to use a material that is a metal alloy previously converted to a semi-solid and thixotropic metallographic state. The thixotropic state can be characterized by the structure of the alloy, which contains the primary non-dendritic phase formed by structural particles having a substantially spherical shape.
В Европейском патенте ЕР-А-710515 дается описание такого способа формовки для литья с использованием исходного материала в виде тиксотропного и полутвердого сплава и формовочной матрицы для осуществления этого способа.European patent EP-A-710515 describes such a molding method for casting using a starting material in the form of a thixotropic and semi-solid alloy and a molding matrix for implementing this method.
В Европейском патенте ЕР-А-439981 описан способ получения упомянутого выше тиксотропного состояния.European Patent EP-A-439981 describes a process for the preparation of the aforementioned thixotropic state.
Этот способ формовки часто называется "тиксоформовка", включает одновременно принцип формовки или литья под давлением (называемый тиксолитьем) и принцип формовки/ковки на вертикальной машине (называемый тиксоковкой).This molding method, often called "thixoforming," includes both the principle of molding or injection molding (called thixolithing) and the principle of molding / forging on a vertical machine (called thixo molding).
Колесные диски, отформованные при помощи упомянутого способа, имеют перечисленные ниже преимущества именно вследствие металлографического состояния сплава, которое может быть определено сферическими структурными частицами уменьшенных размеров (обычно менее 120 мкм), распределенными в массе практически однородно.Wheel disks molded using the aforementioned method have the following advantages precisely because of the metallographic state of the alloy, which can be determined by spherical structural particles of reduced size (usually less than 120 microns) distributed almost uniformly in the mass.
Эти колесные диски могут иметь уменьшенную толщину и, следовательно, уменьшенный собственный вес по сравнению с колесными дисками из отлитых или отформованных сплавов, находящихся в другом состоянии.These rims can have a reduced thickness and, therefore, reduced dead weight compared to rims of cast or molded alloys in a different state.
Кроме того, такие колесные диски обладают уменьшенной пористостью, т.е. компактностью и повышенной однородной механической прочностью, а также улучшенной способностью к термической обработке.In addition, such rims have reduced porosity, i.e. compactness and increased uniform mechanical strength, as well as improved ability to heat treatment.
Этот способ формования имеет также и другие преимущества:This molding method also has other advantages:
широкий диапазон возможностей для придания получаемым колесным дискам эстетического внешнего вида, например, получение тонких стенок или значительных изменений поперечного сечения;a wide range of possibilities for giving the resulting rims an aesthetic appearance, for example, obtaining thin walls or significant changes in the cross section;
высокая точность размеренных параметров получаемых колесных дисков, что обеспечивает минимизацию необходимых последующих операций механической обработки;high accuracy of measured parameters of the obtained rims, which minimizes the necessary subsequent machining operations;
высокая производительность вследствие короткого времени технологического цикла и возможности автоматизации технологических операций;high productivity due to the short time of the technological cycle and the possibility of automating technological operations;
существенно увеличенный срок службы формовочных матриц по сравнению со сроком службы литейных форм, которые используются в обычных процессах литья при подаче под давлением жидкого металла типа алюминия.significantly increased service life of molding dies in comparison with the service life of foundry molds, which are used in conventional casting processes when a liquid metal such as aluminum is supplied under pressure.
Задачей данного изобретения является создание способа изготовления металлической детали, который содержит на первоначальном этапе формование детали из металлического материала, имеющего тиксотропную структуру и полутвердое состояние, чтобы деталь обладала улучшенными механическими свойствами и пониженным весом по сравнению с упомянутыми выше одноименными характеристиками.The objective of the invention is to provide a method for manufacturing a metal part, which initially comprises forming a part from a metal material having a thixotropic structure and semi-solid state, so that the part has improved mechanical properties and reduced weight compared to the above-mentioned characteristics.
Для решения поставленной задачи способ изготовления в соответствии с предлагаемым изобретением содержит на последующем этапе холодной обработки холодную обработку детали посредством соударений бомбардирующих частиц с, по меньшей мере, частью детали для ее пластической деформации.To solve this problem, the manufacturing method in accordance with the invention comprises, at a subsequent stage of cold working, cold working of the part by means of collisions of the bombarding particles with at least part of the part for its plastic deformation.
В соответствии с вариантом реализации предлагаемого изобретения способ изготовления содержит на этапе, следующем за первоначальным этапом, дисперсионное упрочнение структуры формуемой детали.In accordance with an embodiment of the invention, the manufacturing method comprises, at the stage following the initial stage, dispersion hardening of the structure of the moldable part.
В соответствии со специфическим способом реализации предлагаемого изобретения способ содержит промежуточный этап штамповки формуемой детали, выполняемый после первоначального этапа, но перед дисперсионным упрочнением структуры.In accordance with a specific method of implementing the present invention, the method comprises an intermediate step of stamping the moldable part, performed after the initial stage, but before dispersion hardening of the structure.
Предпочтительно используют для осуществления первоначального этапа формовки сплав на основе металла, выбранного из группы, состоящей из алюминия, магния, титана, железа, хрома, кобальта, никеля, меди, цинка, серебра, олова, свинца и сурьмы.An alloy based on a metal selected from the group consisting of aluminum, magnesium, titanium, iron, chromium, cobalt, nickel, copper, zinc, silver, tin, lead and antimony is preferably used for the initial molding step.
В предпочтительном варианте реализации используют сплав на основе алюминия, например, сплав, содержащий, в дополнение к алюминию, от 6,5% до 7,5% по весу кремния и от 0,5% до 0,6% по весу магния.In a preferred embodiment, an aluminum-based alloy is used, for example, an alloy containing, in addition to aluminum, from 6.5% to 7.5% by weight of silicon and from 0.5% to 0.6% by weight of magnesium.
Такой сплав на основе алюминия позволяет уменьшить процесс коррозии.Such an aluminum-based alloy reduces the corrosion process.
В соответствии с другой отличительной характеристикой предлагаемого изобретения первоначальный этап формовки состоит в тиксоформовке, которая может представлять собой либо тиксолитье, либо реолитье или литье в полутвердой фазе.In accordance with another distinguishing characteristic of the invention, the initial molding step consists in thixoforming, which may be either thixol casting, or casting or casting in semi-solid phase.
Следует отметить, что способ тиксолитья содержит первый этап, который состоит в заполнении литьевой формы тиксотропным металлическим материалом в полутвердом состоянии, и второй этап, который состоит в уплотнении этого материала в литьевой форме под высоким давлением, имеющим величину порядка 100 МПа.It should be noted that the thixolithic method comprises a first stage, which consists in filling the injection mold with a thixotropic metal material in a semi-solid state, and a second stage, which consists in compacting this material in the injection mold under high pressure, having a value of the order of 100 MPa.
"Реолитье" состоит в механическом перемешивании жидкого сплава для получения полутвердого состояния и в последующем непосредственном литье полученного таким образом полутвердого сплава без этапа охлаждения, предшествующего формовке."Re-casting" consists in mechanically mixing a liquid alloy to obtain a semi-solid state and in subsequent direct casting of the semi-solid alloy thus obtained without the cooling step prior to molding.
В соответствии с другой характеристикой предлагаемого изобретения способ включает закалку с последующим отпуском на этапе дисперсионного упрочнения структуры.In accordance with another characteristic of the invention, the method includes quenching followed by tempering at the stage of dispersion hardening of the structure.
В соответствии с рассмотренным здесь примером осуществления способа по данному изобретению по меньшей мере одна из операций холодной обработки состоит в использовании в качестве бомбардирующих частиц зерен корунда, имеющих размеры в диапазоне от 75 до 150 мкм.According to an exemplary embodiment of the method of this invention, at least one of the cold work operations is to use corundum grains having bombardment particles ranging in size from 75 to 150 microns.
В соответствии с другим примером реализации данного изобретения по меньшей мере одна операция холодной обработки состоит в использовании в качестве бамбардирующих частиц стеклянных микрошариков.According to another embodiment of the present invention, at least one cold working operation consists in using glass beads as bambarding particles.
В соответствии с еще одним возможным вариантом реализации данного изобретения, по меньшей мере, одна операция холодной обработки состоит в использовании в качестве бомбардирующих частиц стальной или чугунной дроби с размером дробинок в диапазоне от 200 мкм до 800 мкм.In accordance with yet another possible embodiment of the present invention, at least one cold working operation consists in using steel or cast iron shots with a grain size in the range of 200 μm to 800 μm as bombarding particles.
В соответствии с предпочтительной характеристикой предлагаемого изобретения первоначальный этап формования состоит в формовании колеса для транспортного средства, причем колесо содержит колесный диск и обод таким образом, чтобы колесо представляло собой изготовляемую металлическую деталь, и этап холодной обработки состоит в обработке путем соударений с использованием бомбардирующих частиц всей или части по меньшей мере одной поверхности колесного диска и/или обода.According to a preferred characteristic of the invention, the initial molding step is to form a wheel for the vehicle, the wheel comprising a wheel disk and a rim so that the wheel is a metal part to be manufactured, and the cold working step consists in processing by means of collisions using bombarding particles throughout or parts of at least one surface of the rim and / or rim.
В соответствии с еще одним вариантом реализации изобретения первоначальный этап формовки состоит в формовке части колеса для транспортного средства, причем часть колеса образована колесным диском или ободом таким образом, чтобы часть колеса представляла собой изготавливаемую металлическую деталь, а холодная обработка осуществляется путем обработки соударениями с бомбардирующими частицами всей или только части, по меньшей мере, одной поверхности колесного диска или колесного обода.According to another embodiment of the invention, the initial molding step is to form a part of the wheel for the vehicle, the part of the wheel being formed by the rim or rim so that the part of the wheel is a metal part to be manufactured, and cold working is carried out by impact processing with bombarding particles the entire or only part of at least one surface of the rim or rim.
Колесо в соответствии с предлагаемым изобретением для транспортного средства содержит обод, на котором закреплен при помощи сварки металлический диск, который выполнен способом, определенным в одном из пунктов формулы изобретения.The wheel in accordance with the invention for a vehicle comprises a rim on which a metal disk is fixed by welding, which is made by the method defined in one of the claims.
Другие характеристики и преимущества предлагаемого изобретения будут лучше поняты из приведенного ниже описания, не являющегося ограничительным, со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:Other characteristics and advantages of the invention will be better understood from the following description, which is not restrictive, with reference to the accompanying drawings, in which:
фиг.1а и 1б изображают схемы алгоритмов способа изготовления металлической детали в соответствии с двумя вариантами осуществления предлагаемого изобретения;figa and 1b depict flowcharts of a method for manufacturing a metal part in accordance with two variants of implementation of the invention;
фиг.2 - устройство для выброса бомбардирующих частиц, используемое для осуществления способа изготовления в соответствии с предлагаемым изобретением;figure 2 - device for the ejection of bombarding particles used to implement the manufacturing method in accordance with the invention;
фиг.3 - колесный диск и обод колеса (разрез) в положении их соединения таким образом, чтобы сформировать колесо, представляющее собой металлическую деталь в соответствии с предлагаемым изобретением.figure 3 - the rim and rim of the wheel (section) in the position of their connection in such a way as to form a wheel, which is a metal part in accordance with the invention.
Способ изготовления металлической детали в соответствии с первым вариантом реализации (фиг.1а) предлагаемого изобретения состоит на первом этапе 10 в формовании детали путем тиксолитья металлического материала, имеющего тиксотропную структуру и полутвердое состояние, затем на втором этапе 20 по выбору в осуществлении операции дисперсионного упрочнения структуры отформованной детали и затем при осуществлении следующего третьего этапа 30 в обработке по меньшей мере части металлической детали при помощи соударений с бомбардирующими частицами.A method of manufacturing a metal part in accordance with the first embodiment (Fig. 1a) of the present invention consists in the first step 10 of molding the part by thixolithic metal material having a thixotropic structure and semi-solid state, then in the second step 20 of the choice in the implementation of the operation of dispersion hardening of the structure the molded part and then, during the next third step 30, processing at least a part of the metal part by means of collisions with bombarding parts Tsami.
На фиг.1б схематически представлен второй вариант реализации способа в соответствии с предлагаемым изобретением, который состоит в осуществлении первого этапа 110, аналогичного или подобного первому этапу 10, в осуществлении затем второго этапа 120, состоящего в штамповке отформованной таким образом детали, и в последующем осуществлении третьего этапа 130 по выбору, который состоит в реализации дисперсионного упрочнения структуры детали, отличающегося от аналогичной операции на этапе 20, и последующего осуществления четвертого этапа 140 холодной обработки при помощи соударений с бомбардирующими частицами, который идентичен или подобен этапу 30.On figb schematically presents a second embodiment of the method in accordance with the invention, which consists in the implementation of the
Для осуществления первого этапа 10 или 110 вводят в литейную форму (не показанную на приведенных в приложении фигурах, поскольку она подробно описана в Европейском патенте ЕР-А-710515) цилиндрические стержни предварительно определенной длины или заготовки из сплава на основе легкого металла, такого, например, как алюминий или магний.To carry out the first step, 10 or 110 are introduced into a mold (not shown in the figures given in the appendix, since it is described in detail in European patent EP-A-710515), cylindrical rods of a predetermined length or a blank of an alloy based on light metal, such as like aluminum or magnesium.
В предпочтительном варианте реализации используют сплав на основе алюминия. Алюминиевый сплав предпочтительно представляет собой сплав, принадлежащий к семейству сплавов алюминия с кремнием.In a preferred embodiment, an aluminum based alloy is used. The aluminum alloy is preferably an alloy belonging to the family of aluminum-silicon alloys.
В качестве наиболее предпочтительного варианта реализации этот сплав отвечает обозначению A-S7GO,6 в соответствии с требованием стандарта NF А 02-004. Этот сплав кроме алюминия имеет в своем составе следующие компоненты в вес.%:As the most preferred embodiment, this alloy meets the designation A-S7GO, 6 in accordance with the requirement of standard NF A 02-004. This alloy, in addition to aluminum, contains the following components in wt.%:
от 6,5% до 7,5% кремнияfrom 6.5% to 7.5% silicon
0,15% железа;0.15% iron;
0,03% меди;0.03% copper;
0,03% марганца;0.03% manganese;
0,90% магния;0.90% magnesium;
0,03% никеля;0.03% nickel;
0,05% цинка;0.05% zinc;
0,03% свинца и олова;0.03% lead and tin;
0,20% титана и0.20% titanium and
0,05% стронция.0.05% strontium.
В последующем изложении будут даваться ссылки именно на этот сплав марки A-S7G0,6 для описания второго варианта реализации и для сравнения результатов испытаний механической прочности и снижения веса, полученных с использованием первого варианта или второго варианта.In the following presentation, references will be made specifically to this alloy of the A-S7G0.6 grade to describe the second embodiment and to compare the results of mechanical strength and weight reduction tests obtained using the first variant or second variant.
Перед подачей в литьевую форму на первом этапе предварительно придают предназначенному для введения в нее металлическому сплаву тиксотропную металлографическую структуру, а затем, на втором этапе, переводят этот сплав в полутвердое состояние.Before being fed into the injection mold, at the first stage, the thixotropic metallographic structure intended for introducing into the metal alloy is preliminarily given, and then, at the second stage, this alloy is transferred to the semi-solid state.
Первый этап осуществляют, например, подвергая заготовку из сплава перемешиванию с использованием электромагнитной индукции в соответствии со способом и при использовании устройства, которые описаны в Европейском патенте ЕР-А-439981, для получения тиксотропных заготовок.The first stage is carried out, for example, by subjecting the alloy billet to stirring using electromagnetic induction in accordance with the method and using the devices described in European patent EP-A-439981 to obtain thixotropic blanks.
Для получения на втором этапе тиксотропных заготовок, находящихся в полутвердом состоянии, осуществляют индукционный нагрев заготовок до температуры Т в °С, которая удовлетворяет следующему неравенству:To obtain at the second stage thixotropic preforms in a semi-solid state, induction heating of the preforms to a temperature of T in ° C is carried out, which satisfies the following inequality:
Tfe<Т<Tfe+10, где Tfe представляет собой температуру плавления эвтектики (которая в данном случае, для предпочтительно используемого сплава марки A-S7G0,6, составляет 577°С).T fe <T <T fe +10, where T fe is the melting point of the eutectic (which in this case, for the preferably used alloy grade A-S7G0.6, is 577 ° C).
Тиксотропия сплава, вводимого в литейную форму, такова, что максимальней размер сферических частиц, характеризующих его, составляет менее 120 мкм.The thixotropy of the alloy introduced into the mold is such that the maximum size of the spherical particles characterizing it is less than 120 microns.
Можно использовать и другие способы для получения тиксотропной структуры и полутвердого состояния. В частности, можно упомянуть способ, известный специалистам в данной области техники под названием "реолитье" или литье в полутвердой фазе, который состоит в основном в перемешивании сплава, связанном или несвязанном с процессом химического рафинирования дендритных зерен.Other methods can be used to obtain a thixotropic structure and semi-solid state. In particular, mention may be made of a method known to those skilled in the art as "re-casting" or semi-solid casting, which consists mainly in mixing an alloy, whether or not associated with the chemical refining of dendritic grains.
В процессе формования материал, введенный в литьевую форму, уплотняется под давлением, имеющим величину, например, порядка 100 МПа. Величина давления уплотнения может быть различной в зависимости от используемого сплава или применяемого способа.In the molding process, the material introduced into the injection mold is compacted under pressure having, for example, a value of about 100 MPa. The magnitude of the seal pressure may vary depending on the alloy used or the method used.
Затем отформованный материал оставляют для охлаждения до достижения твердого состояния, после чего извлекают изготовленную деталь из формы. Таким образом получают металлическую деталь, которая отформована в соответствии с рабочей полостью литейной формы.Then the molded material is left to cool until a solid state is reached, after which the manufactured part is removed from the mold. In this way, a metal part is obtained which is molded in accordance with the working cavity of the mold.
В соответствии с вторым этапом 20 первого варианта осуществления способа по данному изобретению производят предпочтительно сразу после извлечения из формы дисперсионное упрочнение структуры, состоящее последовательно в закалке детали и в ее отпуске. Дисперсионное упрочнение структуры может и не проводиться.In accordance with the second step 20 of the first embodiment of the method according to the invention, it is preferable to immediately after removing from the mold the dispersion hardening of the structure, consisting successively in hardening the part and in its tempering. Dispersion hardening of the structure may not be carried out.
В процесса закалки, которая осуществляется при помощи соответствующей жидкости, например воды, и которая длится несколько секунд, жидкость поддерживается при температуре диапазоне от 30° до 60°С и предпочтительно в диапазоне от 30° до 40°С.In the quenching process, which is carried out using an appropriate liquid, such as water, and which lasts several seconds, the liquid is maintained at a temperature in the range of 30 ° to 60 ° C and preferably in the range of 30 ° to 40 ° C.
Что касается отпуска, то он осуществляется при температуре 170°С и продолжается в течение 6 часов.As for the vacation, it is carried out at a temperature of 170 ° C and lasts for 6 hours.
Температурные параметры и продолжительность термообработки, которые используются для дисперсионного упрочнения структуры детали, адаптируются для получения заданных значений пары характеристик прочность/пластичность.The temperature parameters and the duration of the heat treatment, which are used for the dispersion hardening of the part structure, are adapted to obtain the specified values of the strength / ductility pair.
На третьем этапе 30 первого варианта реализации способа в соответствии с предлагаемым изобретением выполняют обработку металлической детали путем холодной пластической деформации, подвергая эту деталь соударениям с бомбардирующими частицами при обычной окружающей температуре.In the third step 30 of the first embodiment of the method in accordance with the invention, the metal part is processed by cold plastic deformation, subjecting this part to collisions with bombarding particles at normal ambient temperature.
Эти соударения с бомбардирующими частицами обеспечиваются, например, при помощи устройства 1 (фиг.2) для выброса бомбардирующих частиц 2, конструкция которого схематически представлена на фиг.2.These collisions with bombarding particles are provided, for example, by means of a device 1 (FIG. 2) for ejecting bombarding particles 2, the construction of which is shown schematically in FIG. 2.
Устройство 1 содержит по меньшей мере одну входную часть 3а, связанную с бункером 4 хранения бомбардирующих частиц 2, и по меньшей мере одну выходную часть 3б для выброса струи J.The
Используется устройство 1 с всасыванием воздуха, содержащегося в бункере 4, таким образом, чтобы создать в нем разрежение. Это устройство известно под названием "Giffard".A
Устройство 1, используемое в этом примере реализации, содержит первый гибкий трубопровод 5а, концы которого образуют соответственно вход 3а и выход 3б. Вход За связан с нижней частью бункера 4, которая содержит воздухозаборник Р, снабженный средством R регулирования расхода всасываемого воздуха.The
Второй трубопровод 5б подачи сжатого воздуха (по стрелке А) связан с выходом 3б в его передней части. Воздух, подаваемый по этому трубопроводу 5б, предназначен для выбрасывания через выход 3б бомбардирующих частиц 2, которые непрерывно извлекаются из донной части бункера 4 (по стрелке В) при помощи создания разрежения в этом бункере 4. Регулятор 5с расхода сжатого воздуха и, следовательно, расхода выбрасываемых бомбардирующих частиц установлен на трубопроводе 5б.The second compressed air supply pipe 5b (in the direction of arrow A) is connected to the outlet 3b in its front part. The air supplied through this pipeline 5b is designed to eject bombarding particles 2 through the outlet 3b, which are continuously removed from the bottom of the hopper 4 (in the direction of arrow B) by creating a vacuum in this hopper 4. The
Выход 3б трубопровода 5а и задний конец трубопровода 5б герметично присоединены к пистолету 6, завершающемуся на выходе соплом выброса 6а, предназначенным для испускания струй J.The outlet 3b of the
Следует отметить, что можно применять устройство 1, используя вместо воздуха жидкость, например воду, в качестве несущей текучей среды.It should be noted that the
Можно использовать устройство 1 другой конструкции, чем то, которое показано на фиг.2, например устройство, создающее гравитацию, избыточное давление, прямое давление внутри бункера 7 или машину с турбиной, предусмотренной для механического выбрасывания бомбардирующих частиц 2.You can use the
Можно также использовать устройство 1 ультразвукового или электромагнитного типа для ускорения бомбардирующих частиц, или создавать интенсивную вибрацию этих частиц против обрабатываемой детали, или использовать устройство взрывного типа, или устройство, генерирующее лазерный удар.You can also use the
В общем случае понятно, что можно использовать любое устройство, обеспечивающее выбрасывание бомбардирующих частиц на обрабатываемую поверхность. При этом устройство должно быть таким, чтобы его механические, термические и баллистические параметры были адаптированы к характеру и интенсивности требуемой обработки.In the General case, it is clear that you can use any device that ejects bombarding particles on the treated surface. Moreover, the device must be such that its mechanical, thermal and ballistic parameters are adapted to the nature and intensity of the required processing.
ПРИМЕР ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ЭТАПОВ 30, 140EXAMPLE OF IMPLEMENTATION OF
На этапах 30, 140 подвергают холодной обработке при помощи устройства 1 поверхность 7а колесного диска 7 (см. фиг.3). При этом колесный диск 7 изготовлен из упомянутого выше сплава марки A-S7G0,6 и представляет собой металлическую деталь, которая предварительно была отформована в соответствии с этапом 10, 110.At
В этом примере были использованы бомбардирующие частицы 2, представляющие собой зерна бурого корунда (окись алюминия). Бурый корунд, который был использован в данном случае, имеет следующий химический состав в вес.%:In this example, bombarding particles 2 were used, which are brown corundum grains (alumina). Brown corundum, which was used in this case, has the following chemical composition in wt.%:
Аl2O3 от 89% до 94%Al 2 O 3 from 89% to 94%
TiO2 от 2% до 4%TiO 2 from 2% to 4%
SiО2 от 0,4% до 1,5%SiO 2 from 0.4% to 1.5%
Fe2O3 от 1,5% до 3,5%Fe 2 O 3 from 1.5% to 3.5%
CaO+МgО от 0,3% до 0,5%CaO + MgO from 0.3% to 0.5%
Na2O+К2O от 0,01% до 0,02%Na 2 O + K 2 O from 0.01% to 0.02%
Магнитные частицы - менее 4%.Magnetic particles - less than 4%.
Кроме того, зерна 2 имели размеры в диапазоне от 75 до 150 мкм и характеризовались угловатой формой.In addition, grains 2 had sizes ranging from 75 to 150 μm and were characterized by an angular shape.
Использовался сжатый воздух под давлением 4 бар для продвижения зерен 2 через трубопровод 5б и сопло 6б, направление выбрасывания было по существу перпендикулярным к поверхности 7а обрабатываемого колесного диска 7 и расстояние выбрасывания бомбардирующих частиц составляло 100 мл относительно поверхности 7а.Compressed air was used at a pressure of 4 bar to propel the grains 2 through conduit 5b and nozzle 6b, the ejection direction was essentially perpendicular to the surface 7a of the machined wheel 7 and the ejection distance of the bombarding particles was 100 ml relative to surface 7a.
Была сделана попытка охарактеризовать состояние поверхности 7а колесного диска 7, которая была таким образом обработана соударениями с зернами 2, и для этого были использованы критерии или параметры шероховатости, которые точно определены в норме NF/E05-015 (визуально-тактильный эталонный образец шероховатости N10b на Rugotest №3 в соответствии с нормой NF/E05-051).An attempt was made to characterize the condition of the surface 7a of the rim 7, which was thus treated by collisions with grains 2, and for this, criteria or roughness parameters were used that are precisely defined in norm NF / E05-015 (visual tactile roughness reference sample N10b on Rugotest No. 3 in accordance with NF / E05-051).
где Ra представляет собой среднее арифметическое отклонение характеризуемого профиля; Rt представляет собой максимальную высоту профиля, Rz представляет собой высоту шероховатостей в 10 точках и Rmax представляет собой максимум высоты шероховатостей профиля.where Ra represents the arithmetic mean deviation of the characterized profile; Rt represents the maximum height of the profile, Rz represents the height of the roughness at 10 points, and Rmax represents the maximum height of the roughness of the profile.
Можно также использовать и другие материалы с другим гранулометрическим составом в качестве упомянутых бомбардирующих частиц 2, например, зерна 2 белого корунда (кристаллизованная окись алюминия) вместо бурого корунда, или керамические зерна, или микрошарики сухого или влажного стекла, или стальную или чугунную дробь со средними размерами в диапазоне от 200 до 800 мкм и предпочтительно составляющими 400 мкм.You can also use other materials with a different particle size distribution as mentioned bombarding particles 2, for example, grain 2 of white corundum (crystallized aluminum oxide) instead of brown corundum, or ceramic grains, or dry or wet glass beads, or steel or cast iron with medium sizes in the range of 200 to 800 microns, and preferably of 400 microns.
Можно также использовать бомбардирующие частицы 2 с покрытием или без покрытия, материалы, масса, форма и размеры которых являются подходящими для термомеханического воздействия на обрабатываемую поверхность, чтобы подвергнуть эту поверхность напряжению сжатия заданной степени и глубины, и/или обеспечить требуемое состояние обрабатываемой поверхности (например, шероховатость или складки), и/или придать этой обрабатываемой поверхности определенный эстетический вид, например, блеск, отражающую способность, матовый вид, эффект сатинирования или цвет.You can also use bombarding particles 2 with or without coating, materials, mass, shape and size of which are suitable for thermomechanical impact on the treated surface, to subject this surface to compression stress of a given degree and depth, and / or to provide the desired condition of the treated surface (for example , roughness or creases), and / or give this surface a definite aesthetic appearance, for example, gloss, reflectivity, matte finish, satin effect Ania or color.
Этап 30 холодной обработки путем соударений с бомбардирующими частицами 2 может быть выполнен за одну или за несколько операций. В последнем случае условия выбрасывания, например, скорость движения бомбардирующих частиц 2, угол их падения на обрабатываемую поверхность и степень ее перекрытия соответствующим образом приспосабливаются для каждой операции для получения упомянутых выше результатов.Stage 30 cold processing by collisions with the bombarding particles 2 can be performed in one or in several operations. In the latter case, the conditions of the ejection, for example, the speed of movement of the bombarding particles 2, the angle of their incidence on the treated surface and the degree of its overlap are appropriately adapted for each operation to obtain the above results.
Что касается второго варианта реализации способа изготовления металлической детали в соответствии с предлагаемым изобретением, то второй этап штамповки 120, который выполняется после завершения литья на этапе 110, подобен этапу, который был описан в Европейском патенте ЕР-А-119365.As for the second embodiment of the method of manufacturing a metal part in accordance with the invention, the
Температура в сердцевине детали, извлеченной из литейной формы, имеет величину порядка 450°С, в диапазоне от 400°С до 500°С, в процессе осуществления операции штамповки, то есть в процессе прессования детали между двумя элементами матрицы.The temperature in the core of the part extracted from the mold has a value of about 450 ° C, in the range from 400 ° C to 500 ° C, during the stamping operation, that is, in the process of pressing the part between two matrix elements.
Третий этап 130 дисперсионного упрочнения структуры отлитой из отштампованной детали состоит в повторном нагреве, который предназначен для перевода магния в сплаве марки А-S7G0,6 в твердый раствор замещения в алюминии, а затем в закалке с последующим отпуском, причем операции осуществляются таким же образом, как и на этапе 20 первого варианта реализации.The
Повторный нагрев осуществляется в течение времени в диапазоне от 1 часа до 10 часов и до температуры в диапазоне от 520°С до 540°С для получения твердого раствора.Reheating is carried out over time in the range from 1 hour to 10 hours and to a temperature in the range from 520 ° C to 540 ° C to obtain a solid solution.
Закалка имеет целью удержать магний в перенасыщенном твердом растворе в алюминии, тогда как отпуск имеет целью создание тонкого осадка магния в алюминии, завершая требуемое диффузионное упрочнение структуры сплава.Quenching aims to retain magnesium in a supersaturated solid solution in aluminum, while tempering aims to create a thin precipitate of magnesium in aluminum, completing the required diffusion hardening of the alloy structure.
Что касается четвертого этапа 140 второго варианта, то он по существу аналогичен этапу 30 первого варианта, как об этом было сказано ранее.As for the
Ниже представлены результаты испытаний усталостной прочности на изгиб при вращении (предел усталости или усталостная прочность Lf и относительное снижение веса е), которые были получены для колесного диска 7 диаметром 15 дюймов (37,5 см) из тиксотропного сплава марки A-S7G0,6, изготовленного первым или вторым вариантами реализации способа в соответствии с предлагаемым изобретением, с той лишь разницей, что первый диск D’ подвергался обработке при помощи соударений с бомбардирующими частицами при выполнении этапов 30 и 140 только на одной из сторон 7а, тогда как второй диск D’’ подвергался той же обработке с двух сторон.Below are the results of tests of fatigue resistance to bending during rotation (fatigue limit or fatigue strength L f and relative weight reduction e), which were obtained for a rim 7 with a diameter of 15 inches (37.5 cm) from an A-S7G0.6 thixotropic alloy manufactured by the first or second embodiments of the method in accordance with the invention, with the only difference being that the first disk D 'was processed by means of collisions with bombarding particles during
Для испытаний были использованы также два эталонных или контрольных колесных диска.For testing, two reference or control wheels were also used.
Первый контрольный колесный диск D1 представляет собой диск тиксотропной структуры и отлит в соответствии с предлагаемым изобретением, но не повергался обработке при помощи соударений с бомбардирующими частицами, как это выполняется на упомянутых этапах 30 или 140.The first control wheel disk D1 is a thixotropic disk structure and cast in accordance with the invention, but was not subjected to processing by means of collisions with bombarding particles, as is done in the
Второй контрольный колесный диск D2 представляет собой диск из деформируемого и ковкого сплава, известного под маркой 6082Т6 (Европейская норма NF EN 573-3), то есть содержащего, в частности, алюминий, магний и кремний, причем этот сплав был переведен в твердый раствор, подвергнут закалке и затем отпуску. Как и в случае первого контрольного колесного диска, второй контрольный колесный диск не подвергался обработке при помощи соударений с бомбардирующими частицами.The second control wheel disk D2 is a disk of a deformable and malleable alloy known under the brand name 6082T6 (European norm NF EN 573-3), that is, containing, in particular, aluminum, magnesium and silicon, this alloy being converted into a solid solution, hardened and then tempered. As in the case of the first control wheel, the second control wheel was not subjected to processing by means of collisions with bombarding particles.
Предел усталости Lf (выраженный в МПа) оценивался при изгибе в процессе вращения для реализованного количества циклов, составляющего в 6·106.The fatigue limit L f (expressed in MPa) was estimated during bending during rotation for the realized number of cycles of 6 · 10 6 .
Относительное снижение веса е (выраженное в %) оценивалось под нагрузкой Q при разрушении, задаваемой для 6·106 циклов (в килограммах силы) в соответствии с соотношением:The relative weight loss e (expressed in%) was estimated under load Q at failure, set for 6 · 10 6 cycles (in kilograms of force) in accordance with the ratio:
е(%)=100(1-((Lf1)n/Lf2)n)),e (%) = 100 (1 - ((L f1 ) n / L f2 ) n )),
где для изгиба при вращении n=2/3.where for bending during rotation n = 2/3.
Все протестированные колесные диски D’, D’’, D1 и D2 имели один и тот же диаметр, составляющий 15 дюймов (37,5 см).All tested D ’, D’ ’, D1 and D2 rims had the same diameter of 15 inches (37.5 cm).
Кроме того, толщина каждого колесного диска была определена с учетом эталонной толщины е0 аналогичного эталонного колесного диска. Эталонный колесный диск изготовлен из сплава на основе алюминия типа A-S7G0,6 У33 в соответствии с нормой NF А/02-004 и был получен при помощи способа "литья в кокиль", известного также специалистам в данной области техники под названием литья низкого давления. Кроме того, эталонный колесный диск характеризовался пределом усталости Lf1 на уровне 105 МПа.In addition, the thickness of each rim was determined taking into account the reference thickness e 0 of a similar reference rim. The reference rim is made of an aluminum alloy of type A-S7G0.6 U33 in accordance with NF A / 02-004 and was obtained using the "die casting" method, also known to experts in the art as low pressure casting . In addition, the reference rim was characterized by a fatigue limit L f1 of 105 MPa.
В заключение следует отметить, что результаты по пределу усталости и относительному снижению веса лучше для дисков D’ и D’’ в соответствии с предлагаемым изобретением по отношению к контрольному диску D1, полученному тиксолитьем и не подвергавшемуся обработке соударениями с бомбардирующими частицами, и по отношению к кованому контрольному диску D2, также не подвергавшемуся обработке соударениями, причем это улучшение особенно отчетливо заметно именно для одного диска D’’.In conclusion, it should be noted that the results on the fatigue limit and relative weight reduction are better for the disks D 'and D' 'in accordance with the invention with respect to the control disk D1 obtained by thixol casting and not subjected to processing by impacts with bombarding particles, and in relation to the forged control disk D2, also not subjected to collision processing, and this improvement is especially pronounced for just one disk D ''.
На фиг.3 схематически представлен пример присоединения к ободу 8 диска 7, представляющего собой образец металлической детали, изготовленной по способу в соответствии с предлагаемым изобретением, для получения колеса 9.Figure 3 schematically shows an example of attaching to the
Обод 8 изготовлен из легкого металла типа алюминия или магния, или из сплава такого легкого металла, или из любого другого известного материала для снижения его веса и получения достаточно высокой механической прочности. Обод 8 также может быть изготовлен из железа или из сплава на основе железа.The
В предпочтительном варианте реализации присоединение реализуется при помощи сварки, известной под названием MIG, то есть дуговой сварки в атмосфере инертного газа типа аргона, и с подводом металла. Этому типу сварки благоприятствует тиксотропная структура сплава, из которого изготовлен диск 7.In a preferred embodiment, the attachment is realized by welding, known as MIG, that is, arc welding in an inert gas atmosphere such as argon, and with the supply of metal. This type of welding favors the thixotropic structure of the alloy of which the disk 7 is made.
Может быть использован и любой другой подходящий способ соединения колесного диска 7 с ободом 8, например их механическое скрепление.Any other suitable method for connecting the rim 7 to the
Следует отметить, что в данном случае можно использовать различные профили колеса 9, отличающиеся от профиля, представленного на фиг.3. В частности, можно использовать профиль колесного диска 7, например, типа профиля, распространяемого на рынке под названием Full Face™, или профиль обода 8, например, типа профиля, распространяемого на рынке под названием PAX™ или под названием Single™.It should be noted that in this case, you can use different profiles of the
Что касается применения двух вариантов реализации способа изготовления металлической детали в соответствии с предлагаемым изобретением для изготовления колеса 9 для колесного транспортного средства, то следует отметить, что первоначальный этап формования 10, 110 не ограничивается только формованием колесного диска 7, но может также относиться и к формованию всего колеса 9, образованного диском 7 и ободом 8, чтобы полученная деталь представляла собой колесо 9 в целом.Regarding the application of two variants of the method for manufacturing a metal part in accordance with the invention for the manufacture of a
В этом случае этап холодной обработки 30, 140 состоит в обработке путем соударений с бомбардирующими частицами 2 всей или по меньшей мере части поверхности 7а диска 7 и/или поверхности обода 8.In this case, the
Применительно к колесу 9 в целом следует также отметить, что первоначальный этап формования 10, 110 может состоять в формовании обода 8 (то есть одной или другой части 7, 8 колеса 9) вместо диска 7, чтобы металлическая деталь была образована литым ободом 8.In relation to the
В этом случае холодная обработка 30, 140 осуществляется при помощи соударений с бомбардирующими частицами 2 всей или по меньшей мере части поверхности упомянутого обода 8.In this case, the
При холодной обработке 30, 140, осуществляемой в виде одной-единственной операции для обработки диска 7 на одной из его поверхностей 7а при помощи соударений с бомбардирующими частицами 2, эта поверхность 7а предпочтительно может представлять собой ту его поверхность, которая должна находиться с внутренней стороны колеса 9 вследствие не вполне гладкого внешнего вида этой обработанной поверхности 7а.In cold working 30, 140, which is carried out in the form of a single operation for treating a disk 7 on one of its surfaces 7a by means of collisions with bombarding particles 2, this surface 7a can preferably be that surface which should be on the inside of the
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000129898/02A RU2248857C2 (en) | 2000-11-29 | 2000-11-29 | Method for making metallic part such as part of wheel designed for motion of transport vehicle and wheel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000129898/02A RU2248857C2 (en) | 2000-11-29 | 2000-11-29 | Method for making metallic part such as part of wheel designed for motion of transport vehicle and wheel |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2000129898A RU2000129898A (en) | 2004-12-27 |
RU2248857C2 true RU2248857C2 (en) | 2005-03-27 |
Family
ID=35560651
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000129898/02A RU2248857C2 (en) | 2000-11-29 | 2000-11-29 | Method for making metallic part such as part of wheel designed for motion of transport vehicle and wheel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2248857C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2529322C2 (en) * | 2009-02-11 | 2014-09-27 | Дзе Боинг Компани | Titanium alloy hardened structure for application in transmission gears |
-
2000
- 2000-11-29 RU RU2000129898/02A patent/RU2248857C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2529322C2 (en) * | 2009-02-11 | 2014-09-27 | Дзе Боинг Компани | Titanium alloy hardened structure for application in transmission gears |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6372063B1 (en) | Process for manufacturing metallic component and such metallic component | |
US4482398A (en) | Method for refining microstructures of cast titanium articles | |
US4771818A (en) | Process of shaping a metal alloy product | |
US7128948B2 (en) | Sprayed preforms for forming structural members | |
JP2009513833A (en) | High impact resistance Al-Si-Mg alloy for manufacturing automotive castings and method for manufacturing automotive castings | |
US7069897B2 (en) | Forged piston for internal combustion engine and manufacturing method thereof | |
JP2007118040A (en) | Forging-formed article, producing method therefor and forging-formed apparatus, and producing system for forging article and preliminary formed article | |
US7797832B2 (en) | Cast aluminum wheel manufacturing and products | |
EP0905266B1 (en) | Process for manufacturing light alloy products comprising semi-solid injection molding | |
CN109022849A (en) | A kind of high-strength aluminum alloy and its application for forging truck hub | |
GB2026363A (en) | Process for shaping metal alloy products | |
US6945307B2 (en) | Method for manufacturing a golf club head | |
RU2248857C2 (en) | Method for making metallic part such as part of wheel designed for motion of transport vehicle and wheel | |
KR100494514B1 (en) | Method for manufacturing of magnesium alloy billets for thixoforming process | |
CN111575561B (en) | Aluminum-lithium alloy for large-depth pressure-bearing shell and preparation method thereof | |
SU1722234A3 (en) | Aluminum base alloy and method of manufacturing parts from aluminum alloys | |
JPS63100151A (en) | Aluminum-alloy member and combined working method thereof | |
JP2003117625A (en) | Light alloy car wheel, and manufacturing method thereof | |
JPH06248402A (en) | Production of member made of magnesium alloy | |
TW586950B (en) | Manufacturing method for a golf club head | |
JP2832662B2 (en) | Manufacturing method of high strength structural member | |
GB2026362A (en) | Metal alloy automotive wheel | |
US20050047948A1 (en) | Light-weight metal squeeze casting of golf clubs | |
US20030180566A1 (en) | Plastic-worked member and production method thereof | |
Zohdi et al. | Metal Forming, Shaping, and Casting |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101130 |