[发明专利]热成形车轮及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及车轮及其制作方法，尤其涉及一种热成形车轮及其制作方法。

背景技术

车轮包括轮辋和轮辐，以轮辐边缘的外侧面跟轮辋的安装轮辐面的内侧连接，通过焊接的方式将轮辐和轮辋组成一个整体。在轮辋的轴向两端都设有轮缘，安装上轮胎时轮胎的轴向两端同轮缘抵接在一起；在轮辋中还设有气门孔、用于供安装轮胎时气门通过。在轮辐的端壁上设有中心孔和沿中心孔周向分布的螺栓孔，在中国专利号为2009200218307、授权公开日为2010年2月17日、名称为“轻量化高强度轮辋”的专利文献中公开了一种车轮。该专利文件中的车轮包括轮辋和焊接在轮辋上的轮辐，轮辋包括轮缘、胎圈座、凸峰、底槽和与轮辐接触点，轮辐连接在轮辋的与轮辐接触点上，轮缘为内外表面母线都为弧形。在中国专利号为20081001205361、授权公开日为2010年2月7日、名称为“铝合金板式车轮及其加工方法”的专利文件中开关了一种车轮的制作方法。

现有的车轮制作方法存在以下不足：通过铝合金进行制作且通过增加轮辋和轮辐的厚度来提高车轮的强度而使得强度达到要求，所以会导致车轮的重量较重，而车轮的重量重则会增加汽车的油耗；中心孔和螺栓孔是在轮辋和轮辐焊接好后成型的，导致车轮和轮辋组装过程的负载量大、从而增加能耗；轮辋制作时的材料耗用量大；轮辋内周面的圆度低；轮辐和轮辋的焊接点的连接强度差；焊接过程中轮辋和轮辐之间容易产生移位；气门孔开孔时容易产生平移；轮辋上的焊缝处容易产生开裂；轮辋内外表面会产生不平整现象。

发明内容

本发明旨在提供一种能够降低车轮重量、提高轮辋内周面圆度的热成形车轮及其制作方法，解决了现有的车轮制作方法所存在的车轮重量重、轮辋内周面圆度差的问题。

以上技术问题是通过下列技术方案解决的：一种热成形车轮制作方法，包括制作轮辋工序、制作轮辐工序和轮辋轮辐连接工序；

所述制作轮辋工序包括以下制作步骤：

A1、成型轮辋圆管：用钢板制作出周向闭合的闭合圆管。闭合圆管可以通过卷曲为圆形后通过焊接对接口的方式进行加工、也可以通过直接冲压的方式进行加工。

A2、成型轮辋毛坯：将闭合圆管制作成直径小于轮辋设计直径的轮辋毛坯。

A3、加热轮辋毛坯：将轮辋毛坯加热到制作轮辋毛坯的材料的Ac3温度以上并加热到轮辋毛坯微观组织转化为奥氏体而形成热轮辋毛坯。

A4、成型轮辋：将热轮辋毛坯沿径向向外扩张到直径达到轮辋的设计直径后再冷却而形成轮辋。

先内扩制作直经偏小的轮辋毛坯而后通过外扩的方式形成轮辋，加工过程中无需在轮辋内通过模具进行定型也能够使得轮辋内周面的圆度符合要求，从而能够提高加工时的方便性。现有方法通过直接内扩而形成轮辋，则需要在轮辋内增加内型模来保证轮辋内周的圆度，而由于轮辋沿轴向各处不是等径的，因此内型模只能由多部分拼接而成，这样不但制造麻烦、而且容易产生拼接误差而导致轮辋内周面圆度差。将轮辋温度加热到对应钢材料的Ac3温度以上进行外扩，不但扩张时省力、能够提高轮辋表面平整度，以及轮辋的尺寸精度，而且冷却后工件材料完全由奥氏体转化成马氏体，其硬度达到HRC52左右，其抗拉强度达到1300Mpa～1500MPa；这样能够在保证轮辋强度的前提下降低轮辋的厚度也即重量。

所述制作轮辐工序包括以下制作步骤：

B1、成型带工艺孔的轮辐基板：通过钢板加工出圆形片状结构的轮辐基板，在轮辐基板的中心加工出工艺孔；

B2、加热轮辐基板：将轮辋基板加热到制作轮辐基板的材料的Ac3温度以上并加热到轮辐基板微观组织转化为奥氏体而形成热轮辐基板；

B3、成型轮辐：沿热轮辐基板的轴向进行冲压而形包括锥形的轮辐周壁和连接在轮辐周壁小径端的轮辐端壁的轮辐，并对轮辐周壁进行滚圆而使得轮辐周壁厚度从轮辐端壁所在端开始向另一端逐渐变小，然后再使轮辐冷却；轮辐周壁变厚，质量分配合理，能够降低重量。

将轮辐温度加热到钢材料的Ac3温度以上进行成型，不但冲压时省力，同时能提高轮辐的尺寸精度；而且冷却后工件材料完全由奥氏体转化成马氏体，其硬度达到HRC52左右，其抗拉强度达到1300Mpa～1500MPa；这样能够在保证轮辐强度的前提下降低轮辐的厚度也即重量。在制作轮辐的过程中即成型孔，使得后续装配工序中操作轮辐时的负载量降低，从而起到降低后续工序的能耗的作用。

所述轮辋轮辐连接工序包括以下制作步骤：

C1、将轮辋套设到轮辐周壁大径端上；

C2、将轮辐周壁和轮辋焊接在一起。