[发明专利]一种低应力组合式轻合金轮毂加工方法

说明书

本申请提供了一种低应力组合式轻合金轮毂加工方法，包括：组合式轮毂内应力消除工艺、轮辋轮辐合金材料选择、轮辋制作工序和轮辐制作工序。本发明的成型制备方式，具有轻量化效果佳、使用寿命高的特点。轮毂的承力部分轮辋和轮辐均采用合金金属棒经塑性加工变形方式获得，微观组织均为金属合金的变形组织状态，具有晶粒尺寸均匀细小，变形流线均匀，金属本体承载能力强的特点，能够实现轮辋和轮辐结构减薄和轻质化。

技术领域

本发明涉及轮毂制备领域，具体涉及一种低应力组合式轻合金轮毂加工方法。

背景技术

轮毂，即轮胎内廓用以支撑轮胎的圆桶形、中心装配在轴上的部件，它作为整车行驶部分的主要承载件，是决定整车性能的最重要的安全部件。轮毂主要包括轮辋和轮辐两部分结构，轮辋也称轮圈，是在车轮上周边安装和支撑轮胎的部件，轮辐起固定轮辋结构。目前轮毂的成型方式主要有轮辋、轮辐结构一体铸造或锻造成型方式，合金选择以铝合金轮毂和镁合金轮毂为主，主要采用低压铸造整体成型方式或者整体模锻成型，亦或者采用模锻-旋压复合整体成型方式。采用整体成型方式制备的铝合金或镁合金轮毂，轮辋和轮辐必须为同一种合金材料，并且为保证轮辋和轮辐承力部分不出现缺陷，在铸造或锻造变形过程中需要设备对金属提供足够的压力，设备吨位、能耗和投资均较大，且成型模具结构尺寸复杂，导致轮毂产品的制备成本较高。而制备高强度轮毂时，由于合金的变形抗力较大，往往会出现设备吨位或锻旋功率不足而无法满足要求的现象，限制了轻量化合金轮毂的发展。

为解决一体式轮毂成型的弊端，近年来在公开文献及专利中相继报道了轿车和卡车用铝合金轮毂分体式成型的新方式。专利CN106862752A公布了一种轮毂复合成型方法，该方法主要包括轮辋成型、轮辐成型、轮辋与轮辐装配连接三个工序，最后再对装配连接完成的轮毂进行机械精加工和表面处理，但该专利未涉及轮毂整体应力消除工艺与工序，轮辋和轮辐部分在机加工以及连接过程中累积的内应力无法得到有效释放。专利CN106925957A公布了锻造铝合金两片式轿车轮轮辋的加工方法，采用铝棒预锻压、对锻坯进行不对称分割、再进行旋压的方式成型出轮辋结构，但该工艺不可实现轮辋轮辐异种合金选择方式，轮毂整体轻量化也受到限制。专利CN111731031A公开了一种组合式轮毂及轮毂加工方法，包括分体设置的轮辋和轮辐，轮辐在轮辋的基础上浇铸成型，冷却凝固后轮辐与轮辋固定形成一体。但该工艺方式决定了轮辐结构必须采用适合铸造类的合金品种，材料强度较低，轮辐厚度和重量较大。

分体式轮毂成型工艺相比整体式成型具有生产工艺和合金选择灵活的优势，能满足整体式车轮、二片式车轮和三片式车轮的生产需要。但当前分体式轮辋和轮辐成型制备工序较多，且两者采用焊接或铆接方式组合后会造成零件本体和连接部分应力集中，导致轮毂在使用2-3年后往往会发生应力腐蚀现象。对于本领域的技术人员来说，如何降低应力，并且减少轮毂成型制备工序，提高轮毂使用寿命，是目前需要重点解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供了一种低应力组合式轻合金轮毂加工方法，具有轻量化效果佳、使用寿命高的特点。

一种低应力组合式轻合金轮毂加工方法，包括：组合式轮毂内应力消除工艺、轮辋轮辐合金材料选择、轮辋制作工序和轮辐制作工序等。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种组合式轻合金轮毂加工方法，包括以下步骤：

A.轮辋、轮辐结构合金材料选择：轮辋和轮辐选择同种轻合金材料或异种轻合金材料；

B.轮辋制作工序：采用凝固冷却速率在50℃/s~200℃/s之间的半连续铸造工艺制备空心圆铸棒，经旋压成型至轮辋结构；

C.轮辐制作工序：采用凝固冷却速率在20℃/s~100℃/s之间的半连续铸造工艺制备实心圆铸棒，经热锻造成型至轮辐结构；

D.轮辋、轮辐连接工序：选择电磁脉冲焊接、搅拌摩擦焊接或者螺钉连接中的一种方式，将轮辋结构和轮辐结构连接成组合式轮毂；