CN103909342B - 两片式轮毂的连接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种两片式轮毂的连接方法；包括以下步骤：步骤一，轮盘低压铸造，轮辋表面旋压制造；步骤二，将所述轮辋和所述轮盘的待焊接部分预处理抛光，将所述轮盘和轮辋装夹在摩擦搅拌焊接设备的工装夹具上，搅拌头高速旋转***到圆缝的起点，沿圆缝移动进行圆缝焊接；步骤三，圆缝焊接结束后，搅拌针逐渐收回，形成无匙孔的焊缝。本发明完成了两片式轮毂的平面圆缝焊接成形，将采用低压铸造的轮盘和旋压的轮辋焊接成形。与轮毂的整体成型相比，本发明技术降低了制造难度、提高了产品合格率、节约了成本。

Description

两片式轮毂的连接方法
技术领域
本发明属于汽车制造技术领域，尤其是一种两片式轮毂的连接方法。
背景技术
镁合金作为最轻的工程金属材料，其密度只有钢1/4、铝的2/3，比强度、比刚度高、电磁屏蔽性好且阻尼减震性能好，在汽车轻量化的背景下，镁合金越来越多地应用到汽车工业中。研究发现，汽车自重每减轻10%，其燃油消耗可降低6%-8%，而据测算，轮毂减重的效益是汽车减重的5倍以上。
目前，镁合金轮毂制造方式主要有铸造和锻造两种。锻造轮毂强度高但工艺复杂，成本很高；铸造方法工艺简单，但内部组织很容易出现疏松、夹杂、气孔等缺陷，造成轮毂的力学性能较差。在低压铸造镁合金轮毂时，金属液通常从轮芯处的浇口开始浇注，导致轮辐和轮辋连接处由于金属液填充不充分而产生缩孔现象。为改善镁合金轮毂性能，专利号为201310129522.7的发明专利《一种镁合金轮毂的制备方法》提出了一种挤压铸造和锻造结合的方法，专利号为201310234815.1的发明专利《镁合金轮毂复合成型方法》提出来一种挤压、锻造加旋压的方法，这些方法虽然解决了铸造轮毂的缺陷，但工艺流程相对复杂，没有从根本上解决镁合金轮毂整体成型难的问题。
在铝合金轮毂的生产中，专利号为200910130881.8的发明专利《一种制造铝合金汽车轮毂的摩擦搅拌焊方法》提出了一种两片式铝合金轮毂的摩擦搅拌焊方法，将分别制造的前轮辋和后轮辋环缝焊接成型。这种方法前轮辋与轮辐仍然是采用压力铸造，而且在焊接时为使轮毂能够做圆周运动需要将轮毂装夹在可随轴转动的夹具上，由于环缝焊接的运行轨迹是一个圆弧面，焊接过程中需要对整个圆弧面焊缝提供支撑力，对焊接夹具提出了较高的要求。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种两片式轮毂连接方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供一种两片式轮毂的连接方法，包括以下步骤：
步骤一，轮盘低压铸造，轮辋表面旋压制造；
步骤二，将所述轮辋和所述轮盘的待焊接部分预处理抛光，将所述轮盘和轮辋装夹在摩擦搅拌焊接设备（上海拓璞数控科技有限公司生产的FSW-08）的工装夹具上，搅拌头高速旋转***到圆缝的起点，沿圆缝移动进行圆缝焊接；
步骤三，圆缝焊接结束后，搅拌针逐渐收回，形成无匙孔的焊缝。
优选地，所述圆缝焊接的对象为不同加工工艺的镁合金或铝合金。
优选地，所述圆缝焊接的方式具体采用可回抽搅拌针消除匙孔的平面圆缝焊接。
优选地，所述圆缝焊接的部位位于轮辋和轮辐间的圆缝。
优选地，所述搅拌头的形状为凹形轴肩倾斜角为5°的螺纹圆锥形搅拌针。
优选地，所述搅拌头的旋转速度为800-1200r/min，圆缝焊接的速度为50-200mm/min，所述搅拌针的***和回抽速度为15-20mm/min。
优选地，所述轮辋和所述轮盘的待焊接部的厚度为8mm。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明方法采用将轮毂分成两片来制造，降低了轮毂整体成型的难度，产品合格率可以大幅度提高；
（2）本发明方法采用的轮辋部分由于具有很强的通用性，而且结构复杂性也较小，可以采取大规模成形工艺（如旋铸）来替代传统的低压铸造进行生产，从而大幅度降低轮辋的制造成本；
（3）本发明方法中轮盘部分相对结构简化，采用低压铸造方法合格率可以更加有保证；
（4）本发明方法采用摩擦搅拌焊将轮辋和轮盘焊接，焊接接头处的性能达到母材的90%以上。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明中的轮辋和轮盘示意图；
图2为本发明方***毂平面圆缝焊接示意图；
图3为摩擦搅拌焊的搅拌头示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例涉及一种两片式轮毂的连接方法，包括以下步骤：
步骤一，本实施例采用NZ30K镁合金作为14寸汽车轮毂的制造材料，将轮毂整体拆分为两部分分别制造，轮盘低压铸造，轮辋表面旋压制造，如图1所示，所述轮毂包括轮辋2和轮盘1两部分，将轮辋2和轮盘1待焊接部分预处理抛光，焊接部分的厚度为8mm；
步骤二，将所述轮盘1和轮辋2沿焊接圆形轨迹对齐装夹在摩擦搅拌焊接设备（上海拓璞数控科技有限公司生产的FSW-08）的工装夹具上，如图2所示，焊接轨迹为轮盘与轮辋对接的平面圆周。焊接时轮毂两部分固定在可移动工作台的工装夹具上，搅拌头（如图3，搅拌头的形状为凹形轴肩倾斜角为5°的螺纹圆锥形搅拌针）以1200rpm的高速旋转***到圆缝5的起点，搅拌头的***深度为7.7mm，待焊轮盘1和轮辋2随可移动工作台做线速度为200mm/min圆周运动，采用可回抽搅拌头当圆形焊缝焊接完成后搅拌头逐渐抽出以消除匙孔；
步骤三，将焊好的轮毂从工作台上取下，将焊缝的上下表面机加工抛光，轮毂进行焊后时效处理。
实施效果：本实施例轮毂进行焊后时效处理，轮盘的屈服强度为120MPa、抗拉强度200MPa、延伸率15%，焊缝的屈服强度130MPa、抗拉强度185MPa、延伸率14%，时效后焊缝的综合力学性能达到母材的90%以上。
实施例2
本实施例涉及一种两片式轮毂的连接方法，包括以下步骤：结合图1、2、3所示：
步骤一，本实施例采用NZ30K镁合金作为17寸汽车轮毂的制造材料，将轮毂整体拆分为两部分分别制造，轮盘低压铸造，轮辋表面旋压制造，如图1所示，所述轮毂包括轮辋2和轮盘1两部分，将轮辋和轮盘待焊接部分预处理抛光，焊接部分的厚度为8mm；
步骤二，将所述轮盘1和轮辋2沿焊接圆形轨迹对齐装夹在摩擦搅拌焊接设备（上海拓璞数控科技有限公司生产的FSW-08）的工装夹具上，如图2所示，焊接轨迹为轮盘与轮辋对接的平面圆周。焊接时轮毂两部分固定在可移动工作台的工装夹具上，搅拌头（如图3，搅拌头的形状为凹形轴肩倾斜角为5°的螺纹圆锥形搅拌针）以800rpm的高速旋转***到圆缝5的起点，搅拌头的***深度为7.7mm，待焊轮盘1和轮辋2随可移动工作台做线速度为50mm/min圆周运动，采用可回抽搅拌头当圆形焊缝焊接完成后搅拌头逐渐抽出以消除匙孔；
步骤三，将焊好的轮毂从工作台上取下，将焊缝的上下表面机加工抛光，轮毂进行焊后时效处理。
实施效果：本实施例轮毂进行焊后时效处理，轮盘的屈服强度为120MPa、抗拉强度200MPa、延伸率15%，焊缝的屈服强度132MPa、抗拉强度180MPa、延伸率14%，时效后焊缝的综合力学性能达到母材的90%以上。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (4)

1.一种两片式轮毂的连接方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，轮盘低压铸造，轮辋表面旋压制造；
步骤二，将所述轮辋和所述轮盘的待焊接部分预处理抛光，将所述轮盘和轮辋装夹在摩擦搅拌焊接设备的工装夹具上，搅拌头高速旋转***到圆缝的起点，沿圆缝移动进行圆缝焊接；
步骤三，圆缝焊接结束后，搅拌针逐渐收回，形成无匙孔的焊缝；
所述搅拌头的旋转速度为800-1200r/min，圆缝焊接的速度为50-200mm/min，所述搅拌针的***和回抽速度为15-20mm/min；
步骤二中，焊接时，所述轮盘和轮辋的轴向垂直于水平方向，所述轮辋内壁设置有径向方向的凸起，焊接轨迹为轮盘与轮辋的凸起对接的平面圆周。
2.根据权利要求1所述的两片式轮毂的连接方法，其特征在于，所述圆缝焊接的对象为不同加工工艺的镁合金或铝合金。
3.根据权利要求1所述的两片式轮毂的连接方法，其特征在于，所述圆缝焊接的方式具体采用可回抽搅拌针消除匙孔的平面圆缝焊接。
4.根据权利要求1所述的两片式轮毂的连接方法，其特征在于，所述圆缝焊接的部位位于轮辋和轮辐间的圆缝。
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