SK279465B6 - Spôsob výroby celistvého vozidlového kolesa z ľahk - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Z rôznych dôvodov vzniká vzrastajúci záujem o použitie kolies vyrobených z ľahkého kovu, predovšetkým z hliníka, ale tiež z hoTČíka.

Doterajší stav techniky

V posledných rokoch preto značne vzrástol na trhu dopyt po hliníkových kolesách. Oblasťami najsilnejšieho záujmu sú športové autá a luxusné autá. Toto jasne potvrdzuje výhodné vlastnosti kolies z ľahkého kovu. Najdôležitejšie výhody sú znížená hmotnosť, najmä neodpruženej časti, pre lepšiu bezpečnosť, lepšie rozptýlenie brzdného tepla, atraktívnejšia možnosť konštrukcie, zlepšenie konečnej úpravy a odolnosť proti korózii a vhodnosť na spätné použitie. Obmedzenie dopyte v oblasti menej nákladných áut je možné predovšetkým pričítať vyšším nákladom oproti tradičným oceľovým kolesám, pretože tieto náklady sú príliš vysoké.

Súbežne s celkovým trendom zvyšovať výkonnosť a vyrábať spoľahlivejšie súčasti stúpa záujem o kolesá z ľahkého kovu. Zároveň stúpajú požiadavky na silnejšie brzdy. To však vyžaduje viac priestoru a väčšie rozmery kolies, čím sa potreba kolies z ľahkého kovu stáva stále aktuálnejšia.

Dnes je trh s kolesami z ľahkého kovu ovládaný hliníkovými kolesami, vyrábanými odlievaním. Táto výroba je založená na veľmi známej technológii. No odlievanie kolies je zložitá a zdĺhavá výroba.

Iným, už známym postupom, je vytváranie kolies z ľahkého kovu plastickým spracovaním obruby kotúča, kde sa obruba najskôr vyková, a potom rozreže a komprimuje v priebehu rotačného, prípadne skrúcacieho deja. Takýto postup je znázornený v nórskom patentovom spise č. 154 908 a švédskych patentových spisoch č. 414 592 a 414 593. Výroba kolies z ľahkého kovu plastickým spracovaním s použitím ráíika ako východiskového bodu je však nákladný postup, zahŕňajúci veľkú stratu materiálu. Okrem toho dáva tento postup málo možností na konštruovanie tvaru kolies, a preto sa vo väčšej miere nezaviedol.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky sú do značnej miery odstránené spôsobom výroby kolies z ľahkého kovu podľa vynálezu, ktorý pozostáva z nasledujúcich krokov: vytvorí sa v podstate kotúčový polotovar z liateho predvalku alebo z podobného zaobleného pevného kovového telesa, vonkajšia časť obruby materiálu sa rozpoltí, a potom sa vytvorí vonkajší povrch ráfika vykovaním vonkajšej rozpoltenej časti za otáčania, ktorého podstatou je, že pred rozpoltením vonkajšej časti obruby sa polotovar zahreje na valcovaciu teplotu, a potom sa orbitálne valcuje na rotačné súmerný predtvarovaný materiál.

Vo výhodnom uskutočnení vynálezu môže byť predtvarovaný materiál po orbitálnom valcovaní, no pred rozštiepením, vytlačený alebo kovaný za studená na získanie špecifického vytvorenia pre náboj kolesa. Ďalej môže byť surovým materiálom vytlačený valcový výtlačok zo zliatiny hliníka alebo horčíka.

Kolesá, vyrobené spôsobom podľa vynálezu, majú nasledujúce výhodné vlastnosti: vyššiu mechanickú pevnosť, čo vedie k hmotnosti nižšej asi o 15 až 30 %, zlepšenú odolnosť proti korózii, viac rôznych možností na povrcho vé spracovanie, zlepšené využitie materiálu, kapacitu zautomatizovanej výroby s krátkym trvaním postupu a vysokú reprodukovateľnosť.

Spôsob výroby kolies z ľahkého kovu podľa vynálezu je v podstate jednoduchší a účinnejší ako dosial’ známe postupy. Spôsob podľa vynálezu vedie k značne nižšej strate materiálu.

Vynález bude podrobnejšie opísaný pomocou príkladov v súvislosti s priloženými výkresmi.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Obr. 1 znázorňuje náčrt drahého kroku spôsobu podľa vynálezu so surovým polotovarom, ako je uvedené v nároku 1, obr. 2 znázorňuje iný možný krok postupu a obr. 3 a 4 znázorňujú tretí krok, prípadne štvrtý, spôsobu podľa vynálezu.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Ako je uvedené, je v doterajšom stave techniky známe vyrábať kolesá z ľahkého kovu tak, že sa plasticky tvaruje obruba kotúča tak, že sa obruba najskôr vyková, a potom rozštiepi a lisuje v priebehu otáčania. Žiadaná presnosť hrúbky a zaoblenie tejto obruby sú kritické na vytvorenie kolies podľa tohto známeho postupu.

Spôsobom podľa vynálezu môžu byť kolesá vyrobené bez takejto žiadanej presnosti základného odliatku. Prvým krokom spôsobu podľa vynálezu je vytvorenie v podstate kotúčového polotovaru z odliatku, sochora alebo podobne zaobleného pevného kovového telesa. To je podstatne účinnejšie riešenie, ako je dosiaľ známe, pretože odliaty materiál môže byť použitý bez predchádzajúceho spracovania. Tým sa dosiahne nielen nižšia spotreba materiálu, ale aj značne nižšie ceny materiálu.

V druhom kroku surový polotovar 1 sa spracuje otáčavým kovadlom, ako je znázornené na obr. la, na rotačné súmerný predmet 2 so zvlášť určenou geometriou prierezu, ako je znázornené na obr. lb. Otáčanie nastáva medzi prevádzkovo rotujúcim dolným nástrojom 3 a voľne pohyblivým horným nástrojom 4, takzvaným razníkom. Osi otáčania oboch nástrojov zvierajú spolu pevný uhol, najčastejšie rozmedzí 1 až 10 stupňov. Nástroje sú tvarované tak, aby dali výrobku jeho charakteristický tvar. Ak je to žiaduce, je dolný nástroj 3 opatrený plunžrami 5 na uľahčenie manipulácie s predvalkom, pripadne s ingotom. Pri orbitálnom valcovaní je polotovar zahrievaný na valcovaciu teplotu v závislosti od jeho materiálu (napríklad 450 až 520 °C). Zahriaty polotovar 1 sa uloží na dolný nástroj 3 (obr. la), ktorý sa potom uvedie do otáčania. Horný nástroj sa pohybuje smerom dolu a začne sa otáčať, keď sa stretne s polotovarom (materiálom). Keď sa polotovar prestane otáčať, horný nástroj sa vráti do pôvodnej polohy a hotový výrobok je možné vybrať.

Pri kolesách, s rotačným súmerným vyhotovením disku kolesa (náboja) predstavuje orbitálne valcovanie celé plastifikačné spracovanie disku kolesa na hotový výrobok, totiž koleso.

Zliatiny hliníka sa však veľmi dobre hodia na dodatočné plastifikačné spracovanie za studená, pretože zliatiny sa dajú veľmi ľahko tvarovať v mäkkom stave. Takto je rôznymi spracovacími postupmi, najmä kovaním za studená, umožnené použiť spôsoby, ktoré vedú k lepšej pružnosti voľby spracovania a k väčšej voľnosti vo voľbe tvaru, pričom sú zlepšené štruktúrne a mechanické vlastnosti. Postup

SK 279465 Β6 môže byť uskutočnený v jednom alebo v niekoľkých krokoch a umožňuje veľmi zložité tvarovanie, veľkú geometrickú presnosť a hladké, a jemné povrchové opracovanie. Pomocou kovania za studená sa otvárajú konštrukčné možnosti, ktoré značne presahujú samotnú rotačnú symetriu. V praxi dáva spôsob podľa vynálezu veľké možnosti a len veľmi malé obmedzenia voľnosti konštruktéra.

Na obr. 2a, 2b a 2c sú znázornené príklady kovania za studená. Predmet 2 sa po orbitálnom valcovaní lisuje medzi hornou formou 6 a dolnou formou 7, aby sa mu dodal žiaduci tvar. Ako je uvedené, je tento postup len jednou z možností, a nie obligátnym krokom podľa vynálezu.

Keď bol predmet 2 orbitálne zvalcovaný alebo v inom prípade vykovaný alebo lisovaný za studená, rozpoltí sa jeho vonkajší úsek, ktorý bude tvoriť povrch ráfika kolesa. Toto je tretí krok spôsobu podľa vynálezu a je bližšie znázornený na obr. 3a a obr. 3b. Ako je znázornené, upevní sa predmet 2 v otáčavom držiaku 8 a rozpoltí sa pozdĺž jeho obvodu štiepacim valcom 9 na dva prstence 10 a 11.

Z odštiepeného prstenca 10 sa potom v lise vyková v otáčavom pohybe povrch 13 ráfika, ako je znázornené na obr. 3b a 4a. Predmet 2 je držaný v rotujúcom nástroji, obsahujúcom hornú zápustku 16 a dolnú zápustku 17.

Valec 12 sa otáča a preťahuje prstence 10 a 11 podľa obr. 3b a obr. 4a smerom von na ráfikové príruby 14, 15, ktoré majú rôzne dĺžky (obr. 4b). Tento štvrtý a konečný krok spôsobu podľa vynálezu uľahčuje optimálne rozloženie materiálu, čo zasa vedie k nízkej spotrebe materiálu a výhodnej hospodárnosti, pokiaľ ide o hmotnosť. V dôsledku rovnomerného privádzania materiálu má otáčavo kovaný povrch výhodnú štruktúru a akosť pri porovnaní s odliatymi a obrábanými povrchmi.

Príklad 1

Obrobok sa vyrobí (vyreže) v podobe disku z liateho alebo pretlačovaného sochora zo zliatiny AlMgSi (obr. 1). Kotúčový polotovar sa zahreje na vhodnú teplotu kovania za horúca (520 °C), a potom sa orbitálne valcuje valcovacím ústrojenstvom (krok 2), aby bol uvedený do určitého tvaru a veľkosti pred ďalším spracovaním (hlbič valcovacieho ústrojenstva určuje tvar predvalku). Valcovaný polotovar môže byť ďalej spracovaný v zmysle krokov 3 a 4 spôsobu podľa vynálezu. Ale pretože je žiaduce dať kolesu určitý tvar, odchyľujúci sa od rotačnej symetrie, je valcovaný materiál kovaný za studená. Po kovaní za studená sa polotovar upevní v štiepacom ústrojenstve a rozpoltí sa pozdĺž obvodu polotovaru (krok 3). Potom sa povrch rafika kuje pri otáčaní za studená (krok 4), a potom je koleso vo svojom konečnom tvare.

Koleso sa potom tepelne spracuje, obrobí sa a na povrchu opracuje, no tieto kroky nie sú súčasťou spôsobu podľa vynálezu.

Príklad 2

Z odliateho alebo pretlačeného korčekového klátika zo zliatiny AZ31 sa vytvorí kotúčový polotovar (krok 1). Polotovar sa zahreje na teplotu 480 °C a orbitálne sa valcuje (krok 2). V súvislosti s týmto tepelným spracovaním predvalku nastane rekryštalizácia. Tak bude mať predtvarovaný predvalok primeranú húževnatosť pri kovaní za studená, keď materiál musí byť udržovaný na teplote najmenej 220 °C. Po kovaní za studená sa polotovar rozpoltí (krok 3) a vypaľuje sa pod zaťažením pri teplote 450 °C. Otáčanie povrchu ráfika (krok 4) nastáva konečne pri teplote vyššej ako 220 °C.

Claims (4)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spôsob výroby celistvého vozidlového kolesa z ľahkého kovu, ktorý pozostáva z náboja a ráfikových častí, kde v prvom kroku sa vytvorí v podstate kotúčový polotovar z liateho predvalku alebo z podobného zaobleného pevného kovového telesa, v treťom kroku sa vonkajšia časť obruby materiálu rozpoltí a vo štvrtom kroku sa vytvorí vonkajší povrch ráfika vonkajšej rozpoltenej časti za otáčania, vyznačujúci sa tým, že pred tretí krok sa zaradí krok druhý, v ktorom sa polotovar zahreje na vysokú valcovaciu teplotu a následne sa orbitálne valcuje na rotačné súmerný predtvarovaný materiál.
2. 2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že sa predtvarovaný materiál po orbitálnom valcovaní a pred rozpoltením lisuje alebo kuje za studená na získanie žiadaného špecifického tvaru náboja kolesa.
3. 3. Spôsob podľa nárokov la 2, vyznačujúci sa t ý m , že sa polotovar vytvorí z valcového výtlačku zliatiny hliníka.
4. 4. Spôsob podľa nárokov la 2, vyznačujúci sa t ý m , že sa polotovar vytvorí z valcového výtlačku zliatiny horčíka.

   4 výkresy