[发明专利]用于摩擦焊接的轮毂与轮辋搭接方法及其焊接方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及轮毂的焊接领域，尤其涉及分体式铝合金轮毂的是轮辋与轮辐的贴边式搭接方法和焊接方法。

 

背景技术

铝合金轮毂具有轻量化、制造精度高、强度高、减震性好、散热能力强、外观成型漂亮、视觉效果好等优点。现有技术中，铝合金轮毂的主要制造方法有铸造和锻造两种方法，其中铸造主要是重力铸造和低压精密铸造。

然而，整体铸造不仅生产效率低，而且轮毂性能很难稳定，易产生气孔，密度不均匀，余量大，材料浪费严重，能耗大；而采用锻造则需要精密的锻造设备，而且成品率低，加工制造成本较高。

为了克服上述两种制造方法的不足，业界提出了搅拌摩擦焊。搅拌摩擦焊是一种在机械力和摩擦热作用下的固相搭接方法。现有的铝合金轮毂往往采用搅拌摩擦焊。例如，CN 101530948A中公布了一种轮毂筒段纵缝和环缝的搅拌摩擦焊方法，可通过回抽解决匙孔问题，但该文献没有给出轮辋与轮辐之间的搭配接头型式。此外，CN101214605A中公布了一种轮毂制造工艺，其中轮盘和轮辋搭接配合后采用搅拌摩擦焊，搭接配合处的结构为阶梯形结构，但其轮辋采用上下分模的型式。

为克服上述整体式轮毂制造方法中产生的不足，目前采用分体式的加工制造方式，即轮辋、轮辐整体铸造，通过设计轮辋与轮辐之间的接头型式并优化焊接方案，对轮辋与轮辐进行焊接，因此轮毂的性能质量与焊接接头结构有着直接的关系。

因此，业界需要改进的焊接接头。

 

发明内容

本发明旨在提供一种轮辋与轮辐的搅拌摩擦焊焊接方案，其采用新型接头设计型式，利用搅拌摩擦焊获得性能优良的轮毂，并采用搅拌摩擦点焊去除匙孔，提高轮毂的气密性、安全性和美观性。

本发明的一个方面为一种用于摩擦焊的轮辐与轮辋搭接方法，包括如下步骤：（a）分别形成轮辐与轮辋，其中所述轮辐的两端形成为与轮辋进行装配的装配头；及（b）对所述轮辐和轮辋进行贴边式过盈装配，其中所述装配头的装配面与所述轮辐的装配面接合。

一些实施例中，所述装配头形成为矩形。

一些实施例中，所述装配头形成为楔形。

本发明的另一方面为一种轮辐与轮辋的摩擦焊焊接方法，包括如下步骤：（1）形成如前述权利要求中任一项所述的轮辐与轮辋连接；（2）利用搅拌摩擦焊接对所述轮辐和所述轮辋进行定位焊接；及（3）利用搅拌摩擦焊接对所述轮辋和所述轮辐进行焊接。一些实施例中，从所述轮辋的外侧进行摩擦焊接，另一些实施例中，从所述轮辋的内侧进行摩擦焊接。

一些实施例中，所述步骤（2）中的摩擦参数小于所述步骤（3）中的摩擦参数。

一些实施例中，所述步骤（2）中，当引用权利要求2时，摩擦焊接的搅拌头的直径所述装配头的长度（D₁）的1/2，搅拌针的长度为所述轮辋的壁厚与所述装配头的厚度之和的一半；当引用权利要求3时，搅拌头直径为所述装配头的长度（D₂）的1/2，搅拌针的长度大于H₀且小于H₂，其中H₀为轮辋的壁厚，H₂为轮辋的壁厚与轮辐贴边最厚处厚度的总和。

一些实施例中，所述步骤（3）中，当引用权利要求2时，搅拌头直径为所述装配头的长度（D₁）的2/3，长度为H₁-（0.5mm~1mm），其中H₁为轮辋壁厚与轮辐的贴边厚度的总和；当引用权利要求3时，搅拌头的直径为所述装配头的长度（D₂）1/2，长度为H₀，其中H₀为轮辋的壁厚，；并且焊接厚度t：6~8mm，搅拌头转速v：600~800rpm，焊接速度：                                               ，其中r为所述轮毂的半径。

一些实施例中，还包括：

（3）采用同质铝合金材料对匙孔进行填充处理，并采用搅拌摩擦点焊对其进行补焊。

一些实施例中，所述步骤（3）中，加持力为0~30kN，搅拌工具可旋转速度范围为0~3000rad/min。

一些实施例中，还包括：（4）对焊接成型的所述轮毂进行热处理。

一些实施例中，所述步骤（4）中，所述热处理包括固溶处理，其中固溶处理规范为：535℃保温60min+水淬，水淬温度不大于30℃；及人工时效，所述人工时效规范为：200℃保温8小时+空冷。