一種輪轂復合成型方法技術

一種輪轂復合成型方法，該方法主要包括：輪輞成型、輪輻成型、輪輞與輪輻的裝配連接三個工序，其中輪輞和輪輻通過摩擦焊的方式進行連接。本發明專利技術有益效果：可以實現相同材質或者不同材質、相同工藝或者不同工藝制作的輪輞與輪輻的自由連接，并且可以使連接部位強度、金相組織、輪輻與輪輞的同軸度等指標均得到保障。

Hub composite forming method

The utility model relates to a wheel hub composite forming method, which mainly comprises three steps of forming a rim, forming a spoke, and assembling and connecting a wheel rim and a spoke. Wherein, the wheel rim and the spoke are connected by friction welding. The invention has the advantages that can achieve the same material or different materials, the same process or different manufacturing process of rim and spoke freely connected, and can make the coaxial index connecting spokes and rim parts strength, microstructure, are guaranteed.

【技術實現步驟摘要】
一種輪轂復合成型方法
本專利技術屬于輪轂成型
，具體涉及一種輪轂復合成型方法。
技術介紹
目前對于汽車輪轂，主要有鋼鐵輪轂、鋁合金輪轂、鎂合金輪轂、復合材料等幾種材質。對于鋼鐵輪轂，通常采用板材焊接-旋壓方式制作輪輞與板材沖壓制作輪輻焊接拼裝的方式生產。對于鋁合金輪轂，通常采用鑄造、鑄造-旋壓、鍛造-旋壓等方式生產，在公開文獻及專利中，也有輪輞與輪輻分開制作，然后進行螺栓連接或過盈配合加攪拌摩擦焊連接的報道。對于鎂合金輪轂的成型，通常采用低壓鑄造、鍛壓（擠壓）成型、鍛壓（擠壓）-旋壓成型等方式生產。但是，對于以上各種材質輪轂的各種成型手段，都有一定的局限性并且存在一定的缺點，例如：（1）鋼鐵輪轂、鋁合金輪轂采用輪輻、輪輞分別制作再通過焊接組裝的方式，存在如下問題：①輪輞與輪輻的同軸度無法得到很好的保障；②輪輞與輪輻必須是同種材質或者成分差別不大的材質，否則在焊接組裝時存在無法焊合或因為雙方收縮率不同而存在焊接應力的問題；③普通焊接熱影響區大，焊縫強度低。（2）鋁合金、鎂合金輪轂采用整體模鍛或模鍛-旋壓復合成型方式的，存在以下問題：①模鍛時成型壓力大；②模具結構復雜，設計難度大，成型過程中，容易產生折料、開裂等缺陷；③對坯料的熱塑性要求高，坯料必須有良好的成型性能；④不能根據輪輻部分與輪輞部分具體的要求分別進行性能控制。（3）輪輞與輪輻采用螺栓連接的，存在以下問題：①需要加工連接部位，造成材料浪費，增加輪轂重量，不利于車輛的減重；②螺栓孔周圍是車輪的薄弱部位，容易造成車輪失效。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種輪轂復合成型方法，解決目前輪轂成型中存在的問題。圖1為本專利技術采用慣性摩擦焊方式時的原理圖，下面以慣性摩擦焊方式的制作過程來對本專利技術技術方案進行闡述，種輪轂復合成型方法，包括以下步驟：步驟一、輪輞制作：將胚料進行加工成型得到輪輞，對成型后的輪輞進行熱處理、機械加工并找正，對焊接部位進行清理；步驟二、輪輻制作：將胚料進行加工成型得到輪輻，對成型后的輪輻進行熱處理、機械加工并找正，對焊接部位進行清理；步驟三、輪輞與輪輻摩擦焊接（1）將輪輻或輪輞通過夾具夾持到旋轉摩擦焊機的固定端；（2）將輪輞或輪輻通過夾具夾持到旋轉摩擦焊機的旋轉端，輪輞與輪輻保持一定間距；（3）使在離合器處于合的狀態下，開動電機或液壓馬達，帶動飛輪及輪輞或輪輻旋轉；（4）當飛輪及輪輞或輪輻轉速達到要求時，分開離合器；（5）將旋轉摩擦焊機的固定端連同其上的輪輻或輪輞推向旋轉端，使輪輞與輪輻的焊接部位接觸，并施加軸向頂鍛力，飛輪及其上面的輪輞或輪輻所具有的轉動機械能經過摩擦作用，轉化為內能，使焊接部位溫度升高，達到塑性區及焊合溫度，從而實現焊合；步驟四、成型機加工：對焊接完成的輪轂進行機械精加工，并對輪轂表面進行清洗與處理。本專利技術步驟三所述工藝過程針對的是慣性摩擦焊，還可以采用連續驅動摩擦焊、相位摩擦焊等其他旋轉摩擦焊方式進行。本專利技術所述步驟一中輪輞成型的方式為鑄造、擠壓-環軋、擠壓-旋壓、擠壓、鑄造-環軋、鑄造-旋壓、鑄造-擠壓中的任一種。本專利技術所述步驟二中輪輻成型的方式為鑄造、擠壓-環軋、擠壓、旋壓、鑄造-環軋、鑄造-旋壓、鑄造-擠壓中的任一種。本專利技術所述輪輞材質采用鎂合金或鋁合金或鋼鐵。本專利技術所述輪輻材質采用鎂合金或鋁合金或鋼鐵。本專利技術的有益效果是：本專利技術提供了一種輪轂成型方法，可以實現不同材質、不同工藝制作的輪輞與輪輻自由連接，并且可以使連接部位強度、輪輻與輪輞的同軸度均得到保障，具有以下優點：（1）輪輞部分與輪輻部分分開制作，減小了整體式輪轂成型的成型難度和模具的復雜程度；（2）輪輞部分與輪輻部分分開制作，可以根據各部分不同的受力特點及性能要求，實現不同的成型工藝或者采用不同的材質；（3）輪輞部分與輪輻部分采用旋轉摩擦焊方式連接，是一種擴散結合，可以實現不同材質的焊接；（4）輪輞部分與輪輻部分采用旋轉摩擦焊方式連接，焊接過程中，輪輻與輪輞有一個相對旋轉的軸心，可以使輪輻與輪輞的同軸度得到充分保障；（5）采用旋轉摩擦焊的方式連接輪輞與輪輻部分，由于焊縫兩側工件的剪切作用，焊縫區晶粒細小，焊縫強度高，可以提高連接部位的強度；（6）旋轉摩擦焊熱影響區小，焊縫強度高。附圖說明圖1為本專利技術輪輞與輪輻摩擦焊接的示意圖；圖中標記：1、輪輞，2、輪輻，3、夾具，4、飛輪，5、離合器，6、導軌，F、軸向頂鍛力。具體實施方式一種輪轂復合成型方法，包括以下步驟：步驟一、輪輞制作：將胚料進行加工成型得到輪輞，對成型后的輪輞進行熱處理、機械加工并找正，對焊接部位進行清理；步驟二、輪輻制作：將胚料進行加工成型得到輪輻，對成型后的輪輻進行熱處理、機械加工并找正，對焊接部位進行清理；步驟三、輪輞與輪輻摩擦焊接（1）將輪輻或輪輞通過夾具夾持到旋轉摩擦焊機的固定端；（2）將輪輞或輪輻通過夾具夾持到旋轉摩擦焊機的旋轉端，該旋轉端安裝有飛輪；（3）使輪輞與輪輻保持0~50mm的距離，設定飛輪的轉動慣量為0-5000kg*m2，在離合器處于合的狀態下，開動電機，帶動飛輪及輪輞或輪輻旋轉；（4）當飛輪及輪輞或輪輻轉速達到1~5000r/min時，分開離合器；（5）將旋轉摩擦焊機的固定端連同其上的輪輻或輪輞推向旋轉端，使輪輞與輪輻的焊接部位接觸，并施加0~5MN的軸向頂鍛力，飛輪及其上面的輪輞或輪輻所具有的轉動機械能經過摩擦作用，轉化為內能，使焊接部位溫度升高，達到塑性區及焊合溫度，從而實現焊合；步驟四、成型機加工：對焊接完成的輪轂進行機械精加工，并對輪轂表面進行清洗與處理。進一步，所述步驟一中輪輞成型的方式為鑄造、擠壓-環軋、擠壓-旋壓、擠壓、鑄造-環軋、鑄造-旋壓、鑄造-擠壓中的任一種。進一步，所述步驟二中輪輻成型的方式為鑄造、擠壓-環軋、擠壓、旋壓、擠壓、鑄造-環軋、鑄造-旋壓、鑄造-擠壓中的任一種。進一步，所述步驟一中輪輞的具體成型方式為：將胚料加熱到400-450℃，放入鍛壓模具中，通過鍛壓形成環狀毛坯；將環狀毛坯通過環軋方式形成輪輞毛坯。進一步，所述步驟二中輪輻的具體成型方式為：將坯料加熱到400-450℃，放入鍛壓模具中，通過鍛壓形成輪輻毛坯。進一步，所述輪輞材質采用鎂合金或鋁合金或鋼鐵。進一步，所述輪輻材質采用鎂合金或鋁合金或鋼鐵。進一步，所述步驟四中對成型輪轂進行機械加工的方式為精車成型及門氣孔成型精加工。進一步，所述步驟四中對輪轂進行的處理為微弧氧化處理及表面涂裝處理。本專利技術的創造性在于輪轂的輪輞、輪輻可以采用同一種方法成形，也可以采用不同種方法成形，可以采用同種材質，也可以采用不同材質，通過旋轉摩擦焊<慣性摩擦焊、相位摩擦焊、連續旋轉摩擦焊都可以>的方式進行輪輞與輪輻的連接。進一步，當輪輞與輪輻材質不同時，推薦但不限于下表1所示材質組合方式：表1輪輻與輪輞材質組合方式部位及部位鋼鐵輪輻鋁合金輪輻鎂合金輪輻鋼鐵輪輞√√鋁合金輪輞√√√鎂合金輪輞√√下面結合實施例對本專利技術的實施方式作具體說明：實施例1輪輞部分采用AM60鎂合金鍛壓及環軋成型，輪輻部分采用AZ31B鎂合金鍛壓成型，具體步驟如下：步驟一、輪輞成型：（1）將坯料加熱到400℃，放入鍛壓模具中，通過鍛壓形成環狀毛坯；（2）將環狀毛坯通過環軋方式生產AM60鎂合本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種輪轂復合成型方法，其特征在于：包括以下步驟：步驟一、輪輞制作：將胚料進行加工成型得到輪輞，對成型后的輪輞進行熱處理、機械加工并找正，對焊接部位進行清理；步驟二、輪輻制作：將胚料進行加工成型得到輪輻，對成型后的輪輻進行熱處理、機械加工并找正，對焊接部位進行清理；步驟三、輪輞與輪輻摩擦焊接（1）將輪輻或輪輞通過夾具夾持到旋轉摩擦焊機的固定端；（2）將輪輞或輪輻通過夾具夾持到旋轉摩擦焊機的旋轉端，該旋轉端安裝有飛輪；（3）使輪輞與輪輻保持距離，在離合器處于合的狀態下，開動電機，帶動飛輪及輪輞或輪輻旋轉；（4）當飛輪及輪輞或輪輻轉速達到要求時，分開離合器；（5）將旋轉摩擦焊機的固定端連同其上的輪輻或輪輞推向旋轉端，使輪輞與輪輻的焊接部位接觸，并施加軸向頂鍛力，飛輪以及其上面的輪輞或輪輻所具有的轉動機械能經過摩擦作用，轉化為內能，使焊接部位溫度升高，達到塑性區及焊合溫度，從而實現焊合；步驟四、成型機加工：對焊接完成的輪轂進行機械精加工，并對輪轂表面進行清洗與處理。

【技術特征摘要】
1.一種輪轂復合成型方法，其特征在于：包括以下步驟：步驟一、輪輞制作：將胚料進行加工成型得到輪輞，對成型后的輪輞進行熱處理、機械加工并找正，對焊接部位進行清理；步驟二、輪輻制作：將胚料進行加工成型得到輪輻，對成型后的輪輻進行熱處理、機械加工并找正，對焊接部位進行清理；步驟三、輪輞與輪輻摩擦焊接（1）將輪輻或輪輞通過夾具夾持到旋轉摩擦焊機的固定端；（2）將輪輞或輪輻通過夾具夾持到旋轉摩擦焊機的旋轉端，該旋轉端安裝有飛輪；（3）使輪輞與輪輻保持距離，在離合器處于合的狀態下，開動電機，帶動飛輪及輪輞或輪輻旋轉；（4）當飛輪及輪輞或輪輻轉速達到要求時，分開離合器；（5）將旋轉摩擦焊機的固定端連同其上的輪輻或輪輞推向旋轉端，使輪輞與輪輻的焊接部位接觸，并施加軸向頂鍛力，飛輪以及其上面的輪輞或輪輻所具有的轉動機械能經過摩擦作用，轉化為內能，使焊接部位溫度升高，達到塑性區及焊合溫度，從而實現焊合；步驟四、成型機加工...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王彤，呂天保，
申請(專利權)人：王彤，
類型：發明
國別省市：山西,14