一种高强钢车轮轮辋加工方法及车轮轮辋

技术领域

本发明涉及车轮轮辋制造技术领域，具体涉及一种高强钢车轮轮辋加工方法及车轮轮辋。

背景技术

现国内外的滚型轮辋生产工艺均为板料—卷圆—焊接—扩口—三次滚型—精扩，对焊接后的圆筒先进行扩口即两端口部扩大成喇叭口，材料扩成喇叭口的目的是在一次滚型时，材料在一滚上服帖，定位较好，滚型过程材料稳定，材料不两边跑动，保证一次滚型的顺利成型；

如图1所示，采用扩口工艺将圆筒口部扩大到如图2所示的产品的第二部位20的尺寸，第二部位20的直径靠扩口保证，焊接后圆筒直径与车轮轮辋第一部位10的直径相当，第一部位为10的直径为焊接后圆筒直径，轮辋第二部位20的直径比第一部位10直径大12％左右，如果不事先把圆筒口部直径变大，在后续三次滚型即滚型二、滚型三和滚型四加工过程中第二部位20直径很难变形到工艺要求的尺寸，由于第二部位20直径太小靠后面精扩工序达到产品尺寸，因扩张量太大会造成开裂。

现有技术中主要采用用扩口工艺加工轮辋喇叭口，主要原因是同样直径不同宽度的产品扩口的尺寸相同，如图3所述的扩口模具可以通用，使用设备和工艺均比较简单，成本较低。现有国内外车轮产品使用的材料等级在650MPa以下，国内最先进的滚型轮辋对焊机为亿能的脉冲式闪光对焊机，对焊接650MPa以下的材料焊接质量较好，使用现有的扩口工艺不开裂，生产工艺较稳定，没有考虑新的生产工艺。

但是车轮轻量化的主要方式是使用高强度钢，使材料减薄，从而实行车轮轻量化。随着车轮轻量化水平的要求越来越高，材料强度也越来越高。现22.5*9.00钢制车轮最轻是31kg，使用材料为强度650MPa级，现东风商用车及其它商用车整车厂均有30kg以下车轮的需求，需使用700MPa级以上的材料才能达到轻量化要求

而扩口工艺因轮辋采用的闪光对焊方式，对焊焊缝热影响区温度达到1000多度，使热影响区晶粒度长大，强度明显降低。650MPa级以下的材料热影响区强度降低在10％以下，而650MPa级以上的材料热影响区强度降低大于10％，根据经验，强度降低大于10％，再扩口很容易对焊的焊缝处被拉裂。扩口工艺采用的拉伸方式，受力是拉应力，在扩口拉伸过程中，同样的拉伸力，强度低的地方首先变形，加工硬化，在加工硬化后强度和其它部位强度一致时，其它地方才开始拉伸。如果热影响区强度太低，热影响区变形太大导致热影响区材料拉薄，甚至开裂。

因此，高强度条料，热影响区强度降低大于10％，焊缝处扩口开裂严重，无法形成批量生产，国内其些厂家为了开发30kg以下的车轮产品，采用热成型淬火方式来提高车轮的强度，但是这种加工方式存在加工成本高，淬火产品质量不稳定等方面缺点。

发明内容

基于上述表述，本发明提供了一种高强钢车轮轮辋加工方法，以解决现有技术中扩口工艺加工高强度的车轮轮辋存在焊缝处热影响区强度值下降较多，扩口加工过程中容易开裂，热成型淬火方式加工高强度条料成型车轮轮辋存在产品质量不稳定的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

第一方面，本申请提供了一种高强钢车轮轮辋加工方法，包括以下步骤：

制得卷圆轮辋圈材；

对卷圆轮辋圈材进行两端喇叭口的滚型加工，制得滚型一加工成型的车轮轮辋。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步的，所述制得卷圆轮辋圈材步骤，具体包括以下步骤：

将条料进行卷圆处理，获取卷圆料；

将卷圆料的两端对焊，制得卷圆轮辋圈材。

进一步的，所述条料的强度不小于650MPa，适用于高强钢材料焊接后的成型加工。

进一步的，应用于滚型轮辋加工设备中，所述滚型轮辋加工设备包括上辊、下辊和两侧辊，所述上辊和下辊上下设置，所述两侧辊位于所述下辊的上部两侧位置处并对称设置。

进一步的，所述对卷圆轮辋进行滚型加工，制得滚型一加工成型成两端成喇叭口，再进行三次滚型成车轮轮辋形状步骤，具体包括以下步骤：

两侧辊夹紧定位卷圆轮辋圈材于下辊中心位置，使卷圆轮辋圈材和下辊在垂直方向上对中设置；

控制上辊下移与卷圆轮辋圈材接触；

控制上下辊同时转动，制得滚型一加工成型的车轮轮辋。

进一步的，所述对卷圆轮辋圈材进行滚型加工，制得滚型一加工成型的车轮轮辋步骤之后，还包括以下步骤：

控制上辊和两侧辊上移，取出成型的车轮轮辋。

进一步的，所述控制上辊和两侧辊上移，取出成型的车轮轮辋步骤之后，还包括以下步骤：

调整上辊和下辊位置，使上辊与下辊前后对齐，上辊和下辊之间的间隙均匀；

对滚型一加工成喇叭口的制件再进行三次滚型，得到轮辋产品形状；

对轮辋精整为产品需要的尺寸；

对精度处理的成型车轮轮辋进行气密性检测；

对气密性检查合格的车轮轮辋进行冲气门孔；

第二方面，本申请提供了一种车轮轮辋，其采用如上所述的高强钢车轮轮辋加工方法制成。

与现有技术相比，本申请的技术方案具有以下有益技术效果：

本申请提供的一种高强钢车轮轮辋加工方法，创造性地将扩口工艺改为滚型工艺来得到圆筒喇叭口形状，避免了现有的扩口工艺加工高强度材料进行车轮轮辋加工时，存在的圈口焊接处容易开裂的技术问题，有效保障了成型的车轮轮辋的产品质量，保证了高强钢车轮轮辋批量生产的实现。

附图说明

图1为轮辋产品结构图

图2为现有技术中扩口工艺的加工图；

图3为现有技术中扩口模具的剖面结构示意图；

图4为本申请提供的一种高强钢车轮轮辋加工方法中的滚型加工场景示意图；

图5为本申请提供的一种高强钢车轮轮辋加工方法中的经滚型一加工后的车轮轮辋剖面图；

图6为本申请提供的一种高强钢车轮轮辋加工方法中的滚型加工过程中上辊、下辊和卷圆轮辋圈材的加工场景示意图；

图7为本申请提供的一种高强钢车轮轮辋加工方法的完整的加工工艺图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、上辊；2、侧辊；3、下辊；4、卷圆轮辋圈材；10、第一部位；20、第二部位。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。

由于车轮轻量化的主要方式是使用高强度钢，使材料减薄，从而实现轻量化，随着车轮轻量化水平的要求越来越高，材料强度使用的越来越高，现22.5*9.00钢制车轮最轻是31kg，使用材料为强度650MPa，商用车均有30kg以下的车轮需求，需使用700MPa级以上的材料才能达到轻量化的要求，而现有的车轮轮辋主要是采用扩口工艺将圆筒加工成喇叭口，再进行三次滚型得到轮辋的最终形状，扩口工艺采用的是拉伸方式，受力是拉应力，在扩口拉伸过程中，同样的拉伸力，强度低的地方受限变形，加工硬化，在加工硬化后强度和其他部位前度一致时，其他地方才开始拉伸，热影响区强度太低、变形太大导致热影响区材料拉薄，甚至开裂，容易造成扩口开裂问题，无法保证对焊焊缝质量，无法保障车轮轮辋产品的批量生产。

有鉴于此，第一方面，本申请提供了一种高强钢车轮轮辋加工方法，包括以下步骤：

步骤S1、制得卷圆轮辋圈材4；

步骤S2、对卷圆轮辋圈材4进行两端喇叭口的滚型加工，制得滚型一加工成型的车轮轮辋。

本申请提供的一种高强钢车轮轮辋加工方法，尤其适用于所述条料的强度不小于700MPa的高强钢车轮轮辋加工，适用于高强钢材料焊接后的成型加工。可以理解的是，本申请提供的高强钢车轮轮辋加工方法，也可以适用于强度更低的条料的车轮轮辋加工。

本申请提供的一种高强钢车轮轮辋加工方法，创造性地将扩口工艺改为滚型工艺来得到圆筒喇叭口形状，避免了现有的扩口工艺加工高强度材料进行车轮轮辋加工时，存在的圈口焊接处容易开裂的技术问题，有效保障了成型的车轮轮辋的产品质量，保证了高强钢车轮轮辋批量生产的实现。

通用地，所述步骤S1、制得卷圆轮辋圈材4步骤，具体包括以下步骤：

步骤S11、将条料进行卷圆处理，获取卷圆料；

步骤S12、将卷圆料的两端对焊，制得卷圆轮辋圈材4。

在一实施例中，如图4-图6所示，图中上辊1、下辊2及两侧辊3均为纵剖面图。本申请还提供了一种滚型轮辋加工设备，包括上辊1、下辊2和两侧辊3，所述上辊1和下辊2上下设置，所述上辊1与第一升降驱动机构连接，两侧辊3于第二升降驱动机构连接，所述上辊1下移，贴靠所述下辊2，对卷圆轮辋圈材4的中部进行滚压加工，两所述侧辊3位于所述下辊2的上部两侧位置处并对称设置，两侧辊3定位卷圆轮辋圈材4在上、下辊中心位置，使材料成型时稳定，不两边患动，具体地，上辊和下辊对卷圆轮辋圈材4进行滚压，两近侧边沿部分向上或向下倾斜形成喇叭口。

图5中上部为上模，下部为下模，中间为滚型一加工成型的车轮轮辋截型图。

在一实施例中，本申请提供的一种高强钢车轮轮辋加工方法，应用于如上所述的一种高强钢车轮轮辋加工设备中，所述步骤S2、对卷圆轮辋进行两端喇叭口滚型加工，制得滚型一加工成型的车轮轮辋步骤，具体包括以下步骤：

步骤S21、将卷圆轮辋圈材4套设于横卧的下辊2外周，并挂设于其上，两者顶部接触，两侧辊3将卷圆轮辋圈材4定位下辊2和两侧辊3之间，较具体地，两侧辊3位于横卧的卷圆轮辋圈材4的两侧上方，压住卷圆轮辋圈材4与轮辋圈材同步滚动，并且卷圆轮辋圈材4和下辊2在垂直方向上对中设置，加工卷圆轮辋圈材4时；

整个辊压成型过程中，上辊1、下辊2和两侧辊3和卷圆轮辋圈材4的中轴线方向均水平；

步骤S22、控制上辊1下移与卷圆轮辋圈材4接触；

步骤S23、控制上下辊2同时转动，卷圆轮辋圈材4在上下辊2以及两侧辊3的作用下变形，最终被辊压承如图4所示的车轮轮辋。

本申请提供的一种高强钢车轮轮辋加工方法，滚型加工车轮轮辋时，上辊1和下辊2旋转时将制件即卷圆轮辋圈材4带入旋转，制件在上辊1和下辊2的作用下材料受压应力而变形，卷圆轮辋圈材4圆筒圆周方向受力一致，变形均匀分布在圆筒的圆周，不会造成对焊时材料热影响区软化部位变形大而拉裂现象，因此，相比于扩口加工方法，可以明显改善成型加工过程中的焊缝开裂问题，显著提升产品合格率，有助于车轮轮辋产品的批量加工成型的实现。

在一实施例中，所述步骤S2、对卷圆轮辋圈材4进行两端喇叭口滚型加工，制得滚型一加工成型的车轮轮辋步骤之后，还包括以下步骤：

步骤S3、控制上辊1和两侧辊3上移，取出成型的车轮轮辋。

在一实施例中，上述步骤S2主要是实现对车轮轮辋滚型一的加工，本申请采用滚型工艺进行车轮轮辋加工的完整步骤方法如图7所示，所述步骤S3、控制上辊1和两侧辊3上移，取出成型的车轮轮辋步骤之后，还包括以下步骤：

对成型的车轮轮辋进行滚型二的加工；

对滚型二加工后的车轮轮辋进行滚型三的加工；

对滚型三加工后的车轮轮辋进行滚型四的加工；

对滚型四加工后的车轮轮辋进行精扩。

在一实施例中，所述对滚型四加工后的车轮轮辋进行精扩步骤之后，还包括以下步骤：

步骤S41、对精度处理的成型车轮轮辋进行气密性检查；

步骤S42、对气密性检查合格的车轮轮辋进行冲压气门孔。

本申请提高的一种高强钢车轮轮辋加工方法，由于高强度的条料对焊后的强度受热影响降低更多，通过滚压成型，圆筒周向受力一致，材料变形均匀，有效避免焊缝处开裂的情况发生，并通过后续的气密性检查，以及气门孔冲压工序，加工成型合格的车轮轮辋成品。

第二方面，基于同一发明构思，本申请提供了一种车轮轮辋，其由于采用如上所述的高强钢车轮轮辋加工方法制成，可以采用条料强度高于650MPa的材料加工而成，尤其可以适用于强度高于700MPa的材料，而不易出现焊缝处喇叭口成型加工开裂的问题，因而具有更高的强度，并有助于车轮轻量化的实现。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。