SE435257B - I ett stycke utford ringfelg eller ringfelgdel - Google Patents

Description

7810969-1 förslag av denna typ är det nödvändigt, att från fälgens utsida, med hänsyn till ytbeskaffenheten, svarva bort utskjutande gjut- grader och massavvikelser hos det obearbetade gjutgodset för att erhålla en fullgod ringanliggning. Denna noggranna och om- fângsríka spånborttagande bearbetning av fälgprofilen erfordrar väsentliga kostnader och förutsätter motsvarande bearoetnings- tillskott på fälgen. Framförallt är det ofördelaktigt att mate- rialet på grund av att gjutstycket ofta är behäftat med ovalite- ter eller excentriciteter kommer att svarvas olikformigt, så att det runt fälgens omkrets uppstår olika väggtjocklekar. Följden av detta är ökad obalans liksom även olika avböjningar under belastning. Nämnda omständigheter har hittills starkt hindrat en utbredd användning av gjutning vid fälgframställning.

Syftet med uppfinningen är att utforma en ringfälg eller ringfälgsdel av tidigare beskrivet slag på ett sådant sätt att man under undvikande av de i det ovanstående beskrivna svårigheterna kan tillverka en högvärdig gjuten ringfälg resp ringfälgsdel.

Detta syfte uppnås enligt uppfinningen genom att ring- fälgen resp ringfälgsdelen består av en, en duktil struktur 'uppvisande järn-kol-legering och kallformas plastiskt i radiell riktning, varvid deras mot den monterade hjulringen vända sida bildas av en intakt gjuthud.

Ringfälgen resp ringfälgsdelen enligt uppfinningen kan tillverkas mycket ekonomiskt, varvid alla gjutningens fördelar kommer till sin rätt, t ex större frihet vid formgivningen, vilket även tillåter avvikelser från rena rotationskroppar, framställning i ett stycke av fälgar och hjulskålar resp stöd- ringar eller stödflänsar i samma arbetsförlopp, framställning av olika typer av arbetsstycken med en enda anläggning, enkel omställning mellan typerna osv. Den kostsamma, tidskrävande svarvningen av ytterytorna bortfaller, vilket å ena sidan beror på formningen som odelade ringytor, vilka ej ger några gjut- räfflor, å andra sidan på att den slutgiltiga formgivningen åstadkoms med plastisk kallformning. Den radiella stukningen och/eller utvidgningen av fälgen påverkar solidifieringen av det duktila materialet och uppbyggandet av tryck- resp drag- egenspänningar, som verkar som önskade förspänningar i samband 7810969-1 med hjulbelastningen. De på detta sätt framställda 'älgarna utmärker sig genom liten, likformigt omlöpande väggtjocklek.

På grund av den intakta gjuthuden är de också mera beständiga mot korrosion än bleckfälgar eller gjutna och därefter svarvade fälgar.

Uppfinningen_förklaras närmare nedan med hjälp av ut- föringsexempel och i anslutning till bifogade figurer, på vilka fig 1 schematiskt, i form av ett blockschema visar en metod för tillverkning av ringfälgen enligt uppfinningen, fig 2 visar ett vertikalsnitt taget längs fälgaxeln genom en gjutform för en fälg med hjulskål, fig 3 visar en vy av ett halvt skivhjul som gjutits i en form enligt fig 2, fig 4 visar motsvarande vy av en gjuten fälg med stöd- ring resp stödfläns, fig 5 visar ett snitt taget längs linjerna V-V i fig 3, fig 6 visar ett snitt taget längs linjen VI-VI i fig 4, fig 7, 8 och 9 visar en anordning för radiell stukning av gjutna fälgar i tre på varandra följande faser, fig 10 är ett vertikalsnitt genom en gjutform analog med den i fig 2, men för en del av en i längdriktningen delad ringfälg med stödring, fig 11 är ett snitt genom en i längdriktningen delad ringfälg som består av en i formen enligt fig 10 gjuten och därefter kallformad fälgdel.

I nedanstående beskrivning avses med "radiell över- dimension" inte de vanliga hänsynstagandena för krympning vid stelning av gjutstycken eller ett (i andra Fall nödvändigt) bearbetningstillskott, utan en sådan förstorad dimensionering av det obehandlade gjutstyckets diameter, att materialets flyt- resp tryckgränser överskrids vid stukningen till färdig- dimension. Analogt förstås under "radiell underdimension" en sådan diameter att flytgränsen överskrids vid utvidgningen till färdigdimension.

Med ledning av fig 1 skall i detta sammanhang nu de väsentliga stegen A till D vid tillverkningen av en ringfälg resp ringfälgsdel kort omnämnas innan närmare genomgång sker 7810969-1 av de enskilda stegen. Varianten enligt fig 1 kännetecknas genom användande av en förbehandlad gjutjärnssmälta för kulgrafit- utskiljning.

Med block A antyds framställningen av gjutformen. Före- trädesvis används konventionella engångsformar, t ex sandformar (med eller utan gjutflaska), för vilka två exempel ytterligare kommer att förklaras nedan i samband med fig 2 och 10. Den för gjutning i formarna nödvändiga gjutjärnssmältan förbehandlas vid block B på ett välkänt och lämpligt sätt (t ex magnesium- behandling), så att kolet till övervägande del utskiljs i form av kulgrafit och så att det uppstår en duktil gjutstruktur efter gjutningen (block C) resp vid stelningen.

Efter gjutdelarnas stelning följder de i gjuteriteknik sedvanliga, här icke närmare beskrivna operationerna som upp slagning, putsning, avskiljning av gjutsystemet och avgradning.

Av speciell betydelse är slutligen vid block D den plastiska kallformningen, varvid de med radiell överdimension och/eller underdimension gjutna fälgarna kalibreras genom radiell stuk- ning resp utvidgning. Detta förlopp kommer att närmare beskrivas i anslutning till fig 7 - 9 liksom även till fig 5, 6 och 11.

Med steget D är den väsentliga formgivningen av fälgarna eller Fälgdelarna avslutad; det återstår bara att på hjulskålen be- arbeta monteringsflänsen och att borra monteringshålen resp att färdigbearbeta stödytan eller stödflänsen.

En i förhållande till fig 1 avvikande variant av metoden skiljer sig endast genom valet av gjutmaterial, genom att man i stället för en gjutjärnssmälta använder en stålgjutsmälta.

Därvid bortfaller förbehandlingen av smältan (block B); i stället är det i regel nödvändigt att låta de stelnade stålgods- styckena undergå en välkänd värmebehandling för att överföra primärstrukturen i en finkornigare sekundärstruktur, som upp- visar den för den efterföljande kallformningen erforderliga duktiliteten. Metoden är dock, även i varianten med stålgjut- gods, densamma vad gäller stegen A, C och D. J De vid formframställningen väsentliga aspekterna kommer nu att beskrivas med hjälp av fig 2. Denna visar i snitt en sand- form, som består av en formunderdel 1, en formöverdel 2 och en i området vid formskiljeytan 4 inlagd, företrädesvis ihålig ringkärna 3. Üverdelen 2 innehåller ett övre lopp 5, som leder 7810969-1 till ett gjutsystem 6. I formen har man lämnat plats för ett formrum 8 med en mataranordning 7. I föreliggande exempel hand- lar det om formen för ett s k skivhjul 10 enligt fig 3 och 5, som består av en i ett stycke utförd flatskuldre-djupcenter-ring- fälg 11 och en hjulskål 12. På hjulskålen 12 finns öppningar 13 utformade och på en till hjulskålen 12 angränsande fläns 14 är försänkningar 15 formade. Monteringshål 16 på flänsen borras däremot företrädesvis först efteråt in i gjutstycket. På samma sätt låter sig även en ringfälg 20 enligt fig 4 och 6 formas, vars fälgparti är identiskt med det i fig 3 och 5, men som för monteringen är försett med en ekerkropp (hjulkors) och därför uppvisar ett antal stödflänsar 21. I stället för dessa kan en i sig själv välkänd, genomgående stödring vara anordnad, vilket antyds av den punktstreckade linjen 22 i fig 4 och 6.

Vid formning av sådana fälgar är det i samband med före- liggande framställningssätt väsentligt att fälgytorna 19 (fig 2, 5 och 6) som är vända mot hjulringen, formas som odelade ring- ytor, sä att det på dessa ej uppstår gjutgrader (skägg) och igen- fyllning. Detta uppnås med formen enligt fig 2 genom den i ett stycke utförda, slutna ringkärnan 3. Härigenom kan omlöpande gjutgrader på sin höjd uppstå vid fälgkanterna utanför ring- bädden (vid 9 i fig Z), vilka gjutgrader lätt kan avlägsnas genom t ex bortskärning.

Dessutom formas fälgen, med tanke på den senare plastiska formningen, med radiell överdimension, större än det sedvanliga hänsynstagandet till krympning vid stelningen och till (det här ej nödvändiga) bearbetningstillskottet. För att förtydliga denna överdimensionering har i fig 5 och 6 fälgkonturen hos det stel- nade gjutstyokct punktstreckats och konturen av den färdiga, plastiskt radiellt stukade fälgen ritats heldragen med mot- svarande radier R1 (gjutet tillstånd) och RZ (färdigmått) vid fälgkanterna 18. Som synes kan med fördel denna överdimensíon resp den efterföljande plastiska formningen väljas större vid fälgkanten 18 än vid fälgbottnen 17, där fälgen 11 övergår i hjulskålen 12 resp i stödflänsarna 21 eller i stödringen. Över- dimensionen skall ha sådana mått att vid kallformningen av det duktila gjutmaterialet dess flytgräns tydligt överskrids. Det bör därför vid fälgkanten uppgå till ungefär mellan 1 och 10 %, 7810969-1 företrädesvis ungefär 1,5 till 2 %. Sålunda hade t ex en 22,5- tums djupcenterfälg (nominell diameter 571,5 mm) enligt fig 5 eller 6 av kulgrafit-gjutjärn GGG-A2 en diameterdifferens vid fälgkanten på 10 mm och vid fälgbotten på 6 mm. Liknande värden är även lämpliga vid användande av stålgjutgods. _ Ett för tillverkningen av ringfälgen resp ringfälgs- delen mycket lämpligt material är gjutjärn med kulgrafit. En gjutjärnssmälta kan företrädesvis förbehandlas med metalliskt magnesium enligt en av sökanden utvecklad metod. En utförligare beskrivning av denna metod finns i tidskriften "Giesserei" (59), häfte 1 från 1972-01-13, sidorna 1 - 12. En på detta sätt för- behandlad smälta med t ex 3,6 - 3,8 % C och ungefär 2,4 % Si (efter förbehandling) lämnar därefter en duktil, ferritisk struk- tur med övervägande sfärolitisk kolavskiljning. Materialdata motsvarar klassen GGG-42 enligt DIN 1963 (draghållfasthet minst A20 MPa (42 kp/mmz), sträckgräns minst 280 MPa (28 kp/mmz), töj- ning minst 1 %, brinellhårdhet 140 - 190).

En lämplig typ av stålgjutgods är t ex GS-45.3 enligt DIN, p g a en stålsmälta med ca 0,21 % C, 0,7 % Mn och 0,4 % Si efter den sedvanliga värmebehandlingen (glödgning vid 900 till 1 00000) av gjutstyckena lämnar en duktil struktur med följande minimala parametrar: draghållfasthet 450 MPa (45 kp/mmz), sträck- gräns 230 MPa (23 kp/mmz), töjning 22 %, brinellhårdhet 125 - 165.

I Sådana gjutstycken med gjutna väggtjocklekar på omkring 7 - 8 mm i området vid fälgprofilen (med hänvisning till ovan an- givna måttexempel), låter sig med framgång plastiskt kallformas på det nödvändiga sättet.

Ett lämpligt sätt för kallformning av de på det beskrivna sättet gjutna fälgarna kommer nedan att beskrivas med ledning av fig 7 - 9. Som exempel illustreras skivhjulen 10 enligt fig 3 och 5; dock kan i princip samma anordning användas för fälgar enligt fig 4 och 6. Det antas att hjulen 10 stegvis skjuts framåt efter varandra på genomgående skenor 30 på en bearbetningsbana, varigenom de genomlöper formningsanordningenenligt fig 7 - 9.

Ett arbetsstycke 10' befinner sig enligt figurerna ännu utanför anordningen. I området vid formningsanordningen finns lyftstänger 31 anordnade mellan skenorna 30, vilka stänger kan höjas och sänkas via en pneumatisk drivanordning eller dylikt. Stängerna 31 7810969-1 är vid övre änden försedda med horisontella lyftbommar 32, vilka är nedsänkbara i urtag 33 på skenorna 30, så att lyftbommarnas övre kant ligger i samma plan som motsvarande skena 30. I detta (ej visade) läge för lyftstängerna 31 skjuts ett arbetsstycke 10 fram på lyftbommarna 32. Därefter lyfts arbetsstycket 10 med hjälp av lyftstängerna 31 till den höjd som framgår av fig 7.

Formningsanordningen enligt fig 7 - 9 är uppbyggd på lik- nande sätt som kända anordningar för formning av ringformiga bleckdelar. På en sockel 34 bärs en massiv styrring 36 på stativ , vilken ring på insidan uppvisar ett antal plana, lutande styr- ytor 37. Utmed dessa styrytor 37 är sänksegment 40 förskjutbara, vilka på insidan är försedda med en sänkyta som passar till arbetsstycket. Sänksegmenten 40 ligger an mot en ring 39, vilken vilar på kolvarna till flera hydrauliska lyftaggregat 38 som är fördelade runt dess omkrets.

I det i fig 7 illustrerade, undre gränsläget för ringen 39 och för segmenten 40 uppvisar de senare sitt största radiella avstånd till anordningens vertikala mittaxel. I denna öppnade krans av segment 40 kommer som nämnts arbetsstycket 10 att höjas med hjälp av lyftstängerna 31. Därefter kommer ringen 39 och sam- tidigt arbetsstycket att ytterligare lyftas med hjälp av de hyd- rauliska aggregaten 38 resp med hjälp av lyftstängerna 31. Seg- menten 40 glider därvid uppåt längs styrytorna 37 och närmar sig arbetsstycket 10 i radiell led. Fig 8 visar det höjdläge, i vilket sänksegmenten just ligger an mot fälgkanterna. För det fall att, vilket framgår av fig 5 och 6, den gjutna fälgens radiella överdimension vid fälgbotten 17 är mindre än vid kanterna 18, återstår i läget enligt fig 8 ännu ett visst avstånd mellan fälgbotten och motsvarande parti av de till den färdiga profilen bearbetade segmenten 40. Därefter kommer ringen 39 och segmenten 40 att pressas ända upp i läget enligt fig 9, varvid kransen av segment helt sluts och fälgen genom plastisk kallformning radiellt pressas resp kalibreras till färdigdimension.

När så fälgen erhållit sin slutliga profil nedsänks ringen 39 med segmenten 40 via frigörande av lyftaggregaten 38 i läget enligt fig 7, varvid segmentskransen öppnar sig. Sam- tidigt avsätts det formade arbetsstycket på skenorna 30 med hjälp av lyftstängerna 31. Det bearbetade arbetsstycket förs 1e1o§59-1 sedan ur anordningen, samtidigt som nästa arbetsstycke följer efter till formningen.

Ytterligare ett utföringsexempel, som avser en del av en i längdriktningen delad "stelskuïdre-ringfälg", kommer att beskrivas nedan med hjälp av fig 10 och 11. En sluten ring- fälgsdel 50 enligt fig 11, som uppvisar en fälgkant 52 och en omlöpande stödring 53 med konisk yta, skruvas förslagsvis ihop med den andra ringformiga fälgkanten 51 efter monteringen av hjulríngen. Den på detta sätt sammansatta fälgen är avsedd att monteras på ett hjulkors 54 med hjälp av klämdelar 55 (antyds punktstreckade i fig 11).

Fig 10 visar ett vertikalsnitt genom en lämplig gjut- form (engångssandform) för fälgdelen 50. Formen består av en underdel 41 och en överdel 42, vilka vid skiljeytan 44 ligger ovanpå varandra och innesluter ett formrum 48. Förbundna med formrummet 48 är återigen en matningsanordning 47, ett gjutsystem 46 och ett övre lopp 45. I motsats till de ovan beskrivna, odelade fälgarna enligt fig 3 - 6 kan fälgdelen formas utan ringkärna.

Gjutformens skiljeyta 44 enligt fig 10 väljs dock så, att den mot Nfiulringen vända ytterytan 49 på fälgdelen 50 formas som en odelad rinqyta.

I fig 11 är åter gjutstyckets profil punktstreckad och fälgdelens 50 färdigprofil heldragen. Av detta framgår, att en del av fälgtvärsnittet (till höger i fig 11), som innehåller fälgkanten 52, är formad med radiell överdimension. Vad gäller måtten av denna överdimensionering (radieskillnaden R1 - R2) gäller samma överväganden beträffande det använda duktila gjut- stycket som uppställdes i ovanstående exempel. Av formtekniska skäl kan det vara fördelaktigt att forma ett andra tvärsnitts- parti 56 (till vänster i fig 11) med radiell underdimension.

Det med överdimension formade partiet av fälgtvärsnittet kall- formas plastiskt och kalibreras genom radiell stukning med en anordning motsvarande den i fig 7 - 9. Det med underdimension gjutna tvärsnittspartiet 56 - som i föreliggande exempel saknar betydelse för hjulringens anliggning - måste däremot utvidgas till färdigdimension. Detta kan genomföras med en välkänd, ej närmare visad åtskiljare, exempelvis i samma arbetssteg som den radiella stukningen (framställs t ex av Grotnes Machine Work, Inc, chicago, 111). 7810969-1 Dessutom kan det vara fördelaktigt att vid bestämda utföríngs- former av fälgar gjuta hela fälgen med radiell underdimension och utvidga den till färdigdimension, vartill de ovan nämnda åt- skiljarna även är lämpade.

De till exemplen med i ett stycke utförda ringfälgar enligt fig 3 - 6 givna förklaringarna och exemplen vad be- träffar duktila gjutmaterial, gäller i motsvarande grad även För ringfälgdelen 50 och behöver därför ej upprepas.

Claims (3)

W7s1n9s9-1 N Patentkrav

1. I ett stycke utförd ringfälg eller ringfälgdel med hjulskål, stödfläns eller stödring för med luftringar försedda Fordonshjul, speciellt för slanglösa hjulringar, och av ett järn-kol-gjutmaterial, k ä n n e t e c k n a d av att ringfälgen resp ringfälgdelen består av en, en duktil struktur uppvisande järn-kol-legering och är plastiskt kallformad i radiell riktning, varvid deras mot den monterade hjulringen vända sida är bildad av en intakt gjuthud.

2. I ett stycke utförd ringfälg eller ringfälgdel enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att de i sina tvär- snitt uppvisar tryck- och/eller dragegenspänningar.

3. I ett stycke utförd ringfälg eller ringfälgdel enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att järn-kol-lege- ringen utgöres av gjutjärn med kulgrafit.