[发明专利]先进高强度钢轮圈的制造方法及其治具装置

说明书

技术领域

本发明是有关于一种轮圈的制造方法，尤指一种利用低热输入量焊接技术于先进高强度钢的轮圈制造方法及其治具装置。

背景技术

石油危机的爆发使人们开始重视节约能源及保护地球资源等课题，而汽车是目前主要交通工具，连带也是一个大污染源，主因是汽车的排放废气及能源消耗。有鉴于此，汽车的轻量化措施遂成一个重要改善方向，藉由减薄用料而降低車身重量，进而使燃油消耗下降，促使废气排放因而改善。现行商用轮圈材料主要有钢铁或铝合金，部份涵盖镁合金或钛合金，其制造方法有铸造、锻造及焊接方法等；相关钢铁或铝合金轮圈技术有TW I313207号、TW I225808号及CN 1291557A号等专利，其皆利用金属板(钢板)或铝板卷圆后于两端接合处以传统焊接技术进行焊接而成一轮圈(轮缘/RIM)。前述该等习知专利技术虽可达其钢铁或铝合金轮圈的制作，然，其目的主要针对降低轮圈的制造成本，并非欲使汽车轮圈得以减薄用料而降低車身重量设计，故针对汽车轮圈的轻量化及使燃油消耗下降而促使废气排放改善此标的观之，显非理想的设计。

论就传统汽车轮圈无法更轻量化的症结问题，乃因钢制轮圈通常为二件式：轮缘(RIM)和轮盘(DISK)焊制而成，而传统技术所使用轮缘(RIM)和轮盘(DISK)的材料使用等级与传统焊接技术的突破、及如何两相配合遂成关键所在。例如传统ATV(All Terrain Vehich)钢圈，使用材料为440MPa级钢种，而汽车钢圈则其轮缘(RIM)为440MPa级钢种、轮盘(DISK)为590MPa级钢种；且传统汽车钢圈车种使用闪光焊接(Flash Welding)制作轮缘(RIM)，由于闪光焊接属快速，高电阻热能的焊接方法，而轮缘(RIM)的成形较复杂、严苛，其成形道次达5道，应用于440MPa级以下钢种，闪光焊接之后尚可成形应用，惟应用于较高强度的钢种，如590Mpa级以上钢种，闪光焊后，其焊道及热影响区硬度会出现异常提高现象，以致在后续轮缘(RIM)的成形加工，常产生裂缝，不良率甚高。又如传统金属活性气体(MAG/Metal active gas welding)电弧焊接(即坊间惯称为CO₂焊接)，因焊接时连续送线及喷溅移行的特性，其电弧较不稳定，而造成焊道或热影响区出现硬度不均，有时出现软化区域，有时会出现异常硬化的现象，遂造成应用于更高强度钢圈的开发时，常造成卷圆成形轮缘(RIM)产生裂缝，或轮缘(RIM)与轮盘(DISK)焊接组合制成轮圈后，进行径向测试时，常产生裂缝，疲劳寿命低下，无法通过测试。

受限于焊接技术，目前国内汽车轮圈最大制造厂，其轮缘(RIM)的材料仍仅使用至440MPa级钢种材料；而国内ATV(All Terrain Vehich)轮圈最大制造厂，其轮缘(RIM)与轮盘(DISK)均仍使用440MPa级钢种材料，无法向上提升先进高强度钢种·另外，钢圈厂焊接轮缘(RIM)与轮盘(DISK)以制成钢圈，一般使用传统金属活性气体(MAG)电弧焊接，因MAG焊接热输入量较大，热影响区较宽，焊件强度常有衰减现象，其疲劳寿命亦相对较低；且喷溅较多，一定程度影响保护效果，焊道质量较差，并徒增后加工的研磨作业及成本。因此，如何改善习知轮圈(钢圈)其制造方法的缺失问题，应为业界应努力解决、克服的重要方向。

发明内容

本发明的目的为提供一种先进高强度钢轮圈的制造方法及其治具装置，其能应用低热输入量焊接技术及自行设计的治具以先进高强度钢(Advanced High-Strength Steel，AHSS)进行ATV(All Terrain Vehich)四轮摩托车、多功能车(UV)、汽车钢圈(轮圈)的轮圈制作，大为提高产品焊接质量、提高轮圈的疲劳寿命并使轮圈轻量化，用以解决先进高强度钢难以运用传统高热输入量焊接的问题，进而取代钢圈传统钢铁材料应用者。

本发明的再一目的为提供一种先进高强度钢轮圈的制造方法及其治具装置，其技术组合可以实际应用于生产先进高强度钢(抗拉强度达590MPa、980MPa)的钢圈，轮圈的制造方法包含卷圆、焊接、扩孔及旋压等制程，可制得符合质轻、强度高、疲劳寿命佳的高质化轮圈者。