專利名稱：鋁合金車輪及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁合金車輪，尤其涉及一種拼接成中空式高性能的鋁合金車輪及其制造 方法。
背景技術(shù)：
廣泛用于機動車、特別是用于高檔小汽車的鋁合金車輪，是由外面一圈輪輞和連接于輪 輞內(nèi)面的中心盤組合而成。目前，車輪的制作都是采用鑄造工藝或鍛造工藝，這種傳統(tǒng)工藝制作的車輪重量大、耗材多、成本高；對于不同結(jié)構(gòu)和尺寸的車輪，制作不方便，即制作周 期長、成本高。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題，提供一種強度高、重量輕、外形美觀的鋁合金車輪及其 一種效率高、環(huán)保節(jié)能的制作方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的一種鋁合金車輪，其包括輪輞和設(shè)于輪輞內(nèi)圏中的 中心盤。輪輞由外圏和內(nèi)圈軸向?qū)映梢徽w，其輪緣為中空結(jié)構(gòu)，所述中心盤的輪輻為中 空結(jié)構(gòu)，所述中心盤連接于所述內(nèi)、外圈對接處。第一優(yōu)選方案中，可以將內(nèi)、外圏和中心盤的對接口設(shè)置成階梯狀的對接止口，通過摩 擦攪拌焊將中心盤與內(nèi)、外圈連接為 一體。第二優(yōu)選方案中，也可以將內(nèi)、外圏的內(nèi)表面對接處設(shè)置一中空的連接環(huán)，內(nèi)、外圈和 對接環(huán)的對接口成階梯狀的對接止口，通過摩擦攪拌焊將連接環(huán)和內(nèi)、外圏連接成一體，而 中心盤通過螺栓與連接環(huán)連接成一體。第三優(yōu)選方案中，還可以將內(nèi)、外圏的對接端各自向內(nèi)折彎形成裝配邊，其中一裝配邊 上開有一環(huán)形槽，槽中i殳有環(huán)形密封圏，而中心盤通過螺栓將內(nèi)、外圏連接成一體。本發(fā)明提出的鋁合金車輪的制作方法，其包括下列步驟將鋁合金板材制作成空心的圓形柱體；利用旋壓機將空心的圓形柱體旋壓出 一端輪緣為中空結(jié)構(gòu)、另 一端為直邊的內(nèi)圏和外圏；制作輪輻為空心結(jié)構(gòu)的中心盤，中心盤的制作與內(nèi)、外圈的制作可以同時進行，也可以 先后進行；將內(nèi)、外圈的直邊端對接，再將中心盤置于內(nèi)、外圈內(nèi)表面的對接處，并將內(nèi)、外圈與 中心盤連接成一體；經(jīng)熱處理后，再機加工完成鋁合金車輪的最后制作。本發(fā)明采用旋壓成型制作出內(nèi)外圈兩段，再連接成一整體輪輞，該種輪輞的輪緣為中空 結(jié)構(gòu)，再利用摩擦攪拌焊接或螺栓連接將輪輞與輪輻中空的中心盤連接成一整體。由于采用 旋壓成型和設(shè)計有"中空結(jié)構(gòu)"，可以節(jié)省一半材料，使得輪子重量輕、強度高、外形美觀。產(chǎn)品性能參數(shù)對照表如下:、\\ 類型 性能中空式高性能整體鋁合金車輪傳統(tǒng)鍛造車輪傳統(tǒng)低壓鑄車輪抗拉強度輪輞2S0-300 MPa 中心盤220-240 MPa220-240 MPa160-180 MPa延伸率輪輞15%-17% 中心盤11%-13%6%-8%硬度！ 輪輞HV105-110 中心盤HV 95-100HV95-100,0-90輪子拋光性能好，可達到電鍍的效果，因而可用拋光替代電鍍，環(huán)保節(jié)能。采用焊接工藝以及分內(nèi)外圏旋壓制作輪輞，使得可以便捷的制作不同規(guī)格和結(jié)構(gòu)的輪輞，可以成功的焊接6 毫米以下的板材，這種結(jié)構(gòu)和工藝可以批量生產(chǎn)，效率高、成本低。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明，其中 圖1為本發(fā)明車輪第一實施例的主視圖； 圖2a為圖1的剖-視圖； 圖2b為圖2a中A-A向的剖面圖；圖3、 4、 5分別為本發(fā)明車輪制作較佳實施例的工藝成型圖； 圖6、 7分別為本發(fā)明第一、第二實施例輪輞的內(nèi)、外圈的剖視圖； 圖8為本發(fā)明第一實施例去除摩擦攪拌焊終點孔前車輪的剖視圖； 圖9為發(fā)明車輪第二實施例的剖視圖；圖10為發(fā)明第二實施例去除摩擦攪拌焊終點孔前車輪的剖視圖； 圖11、圖12分別為本發(fā)明第三實施例輪輞的內(nèi)、外圈的剖視圖； 圖13為本發(fā)明第三實施例的剖視圖。
具體實施方式
圖1、圖2a示出了本發(fā)明輪子第一實施例的基本結(jié)構(gòu)，所述的鋁合金車輪，包括鋁合 金的輪輞1和設(shè)于輪輞內(nèi)圈中的鋁合金的中心盤2。所述輪輞由外圈5和內(nèi)圈6軸向?qū)映?一整體，輪輞的輪緣3外翻成中空結(jié)構(gòu)，而中心盤的輪輻4設(shè)置成中空結(jié)構(gòu)(參閱圖2b), 中心盤2連接于內(nèi)、外圈對接處。本實施例中，請參閱圖2a、圖6、圖7,所述輪輞由外圈5和內(nèi)圈6兩段軸向?qū)映梢?整體，通過摩擦攪拌焊將中心盤2連接于內(nèi)、外圈對接處。內(nèi)、外圈和中心盤的對接口成階 梯狀的對接止口 8。內(nèi)、外圈的壁厚可以采用小于或等于6毫米板材制作。本發(fā)明第二實施例的基本結(jié)構(gòu)與第一實施例大體相同，請參閱圖2a、圖9、圖10,所 不同的是內(nèi)、外圈6、 5的內(nèi)表面對接處設(shè)有一中空11的連接環(huán)10,內(nèi)、外圏6、 5和對 接環(huán)10的對接口設(shè)置成階梯狀的對接止口 8,通過摩擦攪拌焊將連接環(huán)和內(nèi)、外圈連接成 一體，而中心盤2則是通過螺栓12與連接環(huán)10連接成一體。這種結(jié)構(gòu)便于根據(jù)用戶的喜愛 更換中心盤。本發(fā)明第三實施例的基本結(jié)構(gòu)與第一實施例大體相同，請參閱圖ll、圖12、圖13,所 不同的是內(nèi)、外圈6、 5的對接端各自向內(nèi)折彎形成裝配邊13、 14,其中內(nèi)圏上的裝配邊 13上開有一環(huán)形槽，槽中設(shè)有環(huán)形密封圈15,而中心盤2通過螺栓12將內(nèi)、外圈6、 5連接成一體。這種結(jié)構(gòu)便于根據(jù)用戶的喜愛更換f心盤、^!圍威外S。 本發(fā)明鋁合金車輪的第 一 實施例的制作方法，步驟如下 先將鋁合金4反材巻成三角形的空心柱體，如圖3所示； 采用摩擦攪拌焊將空心柱體對接邊焊接成整體結(jié)構(gòu)，如圖4所示； 再將該三角形的空心柱體巻壓成空心的圓形柱體，如圖5所示；根據(jù)設(shè)計要求，利用旋壓機將空心的圓形柱體旋壓出右邊輪緣3為翻邊的中空結(jié)構(gòu)、另 一邊為直邊的內(nèi)6和外圈5,如圖6、圖7所示；將內(nèi)、外圈6、 5的直邊機加工出對接止口 8，請參閱圖2a;鍛壓制作輪輻4為空心結(jié)構(gòu)的中心盤2 (參閱圖2a、圖2b),輪輻的外圓機加工出與所 述內(nèi)、外圏6、 5對接止口適配的對接止口 8 (參閱圖2a)。中心盤的制作與內(nèi)、外圈的制作 可以同時進行，也可以先后進4亍；將內(nèi)、外圈6、 5的對接止口與中心盤2的對接止口對接固定，釆用環(huán)縫的摩擦攪拌焊 將內(nèi)、外圈與中心盤焊接成一體；在摩擦攪拌焊的終點孔7中置入堵塞，并利用平面摩擦攪拌焊接去除該終點孔，請參閱圖8。將鋁合金車輪進行熱處理，然后，再機加工完成鋁合金車輪的最后制作，使得車輪的徑 向跳動和軸向跳動以及動平衡等參數(shù)達到設(shè)計要求，以提高車輪的綜合性能。本發(fā)明第二實施例的制作方法與第一實施例的大體相同，請參閱圖2a、圖9、圖10， 所不同的是當內(nèi)、外圈6、 5旋壓出來后，將內(nèi)、外圏6、 5的直邊加工出對接止口 8;制作與內(nèi)、外圏內(nèi)表面適配的中空11的連接環(huán)10,該連接環(huán)的外圓加工出與內(nèi)、外圖 6、 5對接止口適配的對接止口。連接環(huán)10制作與內(nèi)、外圈的制作可以同時進行，也可以先 后進行；將內(nèi)、外圈的對接止口與連接環(huán)的對接止口對接固定，采用摩擦攪拌焊將內(nèi)、外圏與連 接環(huán)焊接成一體；然后，再將中心盤2通過螺栓12與連接環(huán)10連接成一體。本發(fā)明第三實施例的制作方法與第一實施例的也大體相同，請參閱圖11、圖12、圖13> 所不同的是將所述內(nèi)、外閨6、 5旋壓出來時，將內(nèi)、外圈的直邊各自向內(nèi)折彎形成裝配邊13、 14; 并在內(nèi)圈的裝配邊13上開"&一環(huán)形槽，該槽中置入一環(huán)形密封圏15;將內(nèi)、外圈的裝配邊對靠，并將中心盤2通過螺栓將內(nèi)、外圏6、 5連接成一體； 再在內(nèi)、外圈裝配邊對靠的外表面縫隙中填入硅酮密封膠16。本發(fā)明采用旋壓成型制作出內(nèi)外圏兩段輪輞，該輪輞的輪緣為中空結(jié)構(gòu)，再利用摩擦攪 拌焊接將輪輞與輪輻中空的中心盤焊接成一整體，中心盤在輪輞中的位置可以根據(jù)要求選 定。由于采用旋壓成型和采用了 "中空結(jié)構(gòu)"，可以節(jié)省一半材料，4吏得輪子重量輕、強度 高、外形美觀。輪子拋光性能好，可達到電鍍的效果，因而可用拋光替代電鍍，環(huán)保節(jié)能。 采用焊接工藝以及分內(nèi)外圏旋壓制作輪輞，內(nèi)外圈的軸向長度可以根據(jù)要求選定，使得可以 便捷的制作不同規(guī)格和結(jié)構(gòu)的輪輞，可以成功的焊接6毫米以下的板材。利用平面摩擦攪拌 焊接工藝成功實現(xiàn)了環(huán)縫環(huán)縫的摩擦攪拌焊終點孔堵塞，車輪不會產(chǎn)生變形，力學(xué)性能較好。 這種結(jié)構(gòu)便于機加工時準確定位裝夾，成品的安全邊的徑向跳動和軸向跳動都較傳統(tǒng)工藝的 更小，更適合高性能的車4吏用。這種結(jié)構(gòu)和工藝適合批量生產(chǎn)，效率高、成本低。
權(quán)利要求
1.一種鋁合金車輪，包括輪輞和設(shè)于輪輞內(nèi)圈中的中心盤，其特征在于，所述輪輞由外圈和內(nèi)圈軸向?qū)映梢徽w，其輪緣為中空結(jié)構(gòu)，所述中心盤的輪輻為中空結(jié)構(gòu)，中心盤連接于所述內(nèi)、外圈對接處。
2. 如權(quán)利要求1所述的鋁合金車輪，其特征在于，所述內(nèi)、外圏和中心盤的對接口成 階梯狀的對接止口 ，通過摩擦攪拌焊將中心盤與內(nèi)、外圏連接為 一體。
3. 如權(quán)利要求1所述的鋁合金車輪，其特征在于，所述內(nèi)、外圏的內(nèi)表面對接處設(shè)有 一中空的連接環(huán)，內(nèi)、外圈和對接環(huán)的對接口成階梯狀的對接止口，通過摩擦攪拌焊將連接 環(huán)和內(nèi)、外圏連接成一體，所述中心盤通過螺栓與連接環(huán)連接成一體。
4. 如權(quán)利要求1所述的鋁合金車輪，其特征在于，所述內(nèi)、外圏的對接端各自向內(nèi)折 彎形成裝配邊，其中一裝配邊上開有一環(huán)形槽，槽中設(shè)有環(huán)形密封圈，所述中心盤通過螺栓 將內(nèi)、外圏連接成一體。
5. —種鋁合金車輪的制作方法，其特征在于包括下列步驟 將鋁合金板材制作成空心的圓形柱體；利用旋壓機將空心的圓形柱體旋壓出 一端輪緣為中空結(jié)構(gòu)、另 一端為直邊的內(nèi)圈和外圈；制作輪輻為空心結(jié)構(gòu)的中心盤，中心盤的制作與內(nèi)、外圈的制作可以同時進行，也可以 先后進行；將內(nèi)、外圏的直邊端對接，再將中心盤置于內(nèi)、外圈內(nèi)表面的對接處，并將內(nèi)、外圏與 中心盤連接成一體；熱處理后，再機加工完成鋁合金車輪的最后制作。
6. 如權(quán)利要求5所述鋁合金車輪的制作方法，其特征在于， 先將鋁合金板材巻成三角形空心柱體；采用摩擦攪拌焊接將所述空心柱體對接口焊接成整體結(jié)構(gòu)； 再將該三角形空心柱體巻壓成空心的圓形柱體。
7. 如權(quán)利要求6所述鋁合金車輪的制作方法，其特征在于，所述內(nèi)、外圏旋壓出來后， 將內(nèi)、外圈的直邊加工出對接止口；將所述中心盤輪輻的外圓加工出與內(nèi)、外圏對接止口適配的對接止口 ； 將內(nèi)、外圏的對接止口與中心盤的對接止口對接固定，采用環(huán)縫的摩4察攪拌焊將內(nèi)、外 圈與中心盤焊接成一體。
8. 如權(quán)利要求6所述鋁合金牟輪的制作方法，其特征農(nóng)于，所述內(nèi)、外圈旋壓出來后，將內(nèi)、外圈的直邊加工出對接止口；制作一與內(nèi)、外圏內(nèi)表面適配的中空的連接環(huán)，該連接環(huán)的外圓加工出與內(nèi)、外圈對接止口適配的對4妄止口；將內(nèi)、外圈的對接止口與連接環(huán)的對接止口對接固定，采用摩擦攪拌焊將內(nèi)、外圈與連 接環(huán)焊接成一體；再將中心盤通過螺栓與連接環(huán)連接成一體。
9. 如權(quán)利要求7或8所述鋁合金車輪的制作方法，其特征在于，所述采用摩擦攪拌焊 將內(nèi)、外圏焊接成一體后，在終點孔中置入堵塞，并利用平面摩擦攪拌焊接去除該終點孔。
10. 如權(quán)利要求6所述鋁合金車輪的制作方法，其特征在于，將所述內(nèi)、外圏旋壓出來 時，將內(nèi)、外圏的直邊各自向內(nèi)折彎形成裝配邊，并在一裝配邊上開i殳一環(huán)形槽，該槽中置 入一環(huán)形密封圈；將內(nèi)、外圈的裝配邊對靠，并將中心盤通過螺栓將內(nèi)、外圈連接成一體； 再在內(nèi)、外圈裝配邊對靠的外表面縫隙中填入密封膠。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋁合金車輪，其包括輪輞和設(shè)于輪輞內(nèi)圈中的中心盤。所述輪輞由外圈和內(nèi)圈軸向?qū)映梢徽w，其輪緣為中空結(jié)構(gòu)，所述中心盤的輪輻為中空結(jié)構(gòu)，中心盤連接于所述內(nèi)、外圈對接處。本發(fā)明還公開了制作鋁合金車輪的方法，即采用旋壓成型法制作出內(nèi)外圈兩段輪輞，再利用摩擦攪拌焊接將輪輞與中心盤焊接成一整體，中心盤在輪輞中的位置可以根據(jù)要求選定。由于采用旋壓成型和采用了“中空結(jié)構(gòu)”，可以節(jié)省一半材料，使得輪子重量輕、強度高、外形美觀、環(huán)保節(jié)能。這種結(jié)構(gòu)和工藝適合批量生產(chǎn)，效率高、成本低。
文檔編號B23K20/12GK101402301SQ20081021715
公開日2009年4月8日 申請日期2008年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月31日
發(fā)明者競 蘇 申請人:競 蘇