一种复合焊接结构的铝合金车轮及其制备方法技术

一种复合焊接结构的铝合金车轮及其制备方法，其特点是：车轮采用轮辐和轮辋的二片式结构，轮辐与轮辋的焊接处采用阶梯式配合结构的内外两条环缝连接，外环缝焊接采用搅拌摩擦焊，内环缝焊接采用惰性气体保护焊（MIG焊）。本发明专利技术实现了车轮的分体式加工成型，车轮质量轻、强度高；搅拌摩擦焊可以获得与母材接近的力学性能，可保证车轮连接的强度；MIG焊则进一步提升车轮的整体性能，尤其是改善焊缝应力集中和缝隙的耐蚀性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于铝合金车轮及其制备
，具体是涉及一种复合焊接结构的铝合金车轮及其制备方法。
技术介绍
当前，汽车轻量化已成为全球汽车产业发展的重要研究课题，其中减轻车轮重量可有效降低能耗、改善整车的加速及制动性能、提高驾乘舒适性及安全性。铝合金车轮以其重量轻、制造精度高、强度高、惯性阻力小、散热能力强、视觉效果好等优点已逐渐代替钢制车轮。铝合金车轮按结构可分为一片式、二片式和三片式结构。其中，一片式车轮通常采用制造成本低、工艺成熟的低压铸造工艺制造，但轮轴处和轮辐轮辋结合处机械性能较低，限制了车轮的应用范围；近年来一片式锻造铝合金车轮发展较快，但锻造设备投入较大，成品率低，制造成本高。二片式车轮是由分别制造的轮辐和轮辋再连接而成。三片式车轮是由分别制造的轮辐和两个轮辋零件再连接而成。二片式和三片式车轮结构设计灵活、安装快捷，但传统的制造方法将轮辐与轮辋通过螺栓连接，增加了车轮的整体重量。采用焊接技术尤其是先进的搅拌摩擦焊工艺完成轮辐和轮辋的连接是二片式车轮制造的发展趋势。专利号为201320114655.2的中国专利公开了一种复合式轮毂结构，将轮辐与轮辋采用T型结构焊接而成，但T型焊接的轮辐与轮辋接头机械性能较低，尤其是接头疲劳强度无法满足行车要求，应力破坏倾向大，成为车轮结构的薄弱环节。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种整体性能好，重量轻的复合焊接结构的铝合金车轮及其制备方法。本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术所述的复合焊接结构的铝合金车轮，其特点是：该铝合金车轮由轮辐和轮辋焊接组成，且焊接处采用阶梯式配合结构的内外两条环缝实现连接，其中所述外环缝的焊接采用搅拌摩擦焊，所述内环缝的焊接采用惰性气体保护焊。本专利技术所述的复合焊接结构的铝合金车轮的制备方法，其特点是包括以下步骤：a、制造轮辐：将铝液在挤压铸造机上采用挤压铸造成型或液态模锻机上采用液态模锻成型；b、制造轮辋：将圆形筒体在旋压机上进行旋压和卷边而成；c、将轮辐和轮辋装配到安装有定位装置的模具内，且轮辐与轮辋的待焊处设置有阶梯式配合结构的内外两条环缝；d、对装配后的轮辐和轮辋沿内外两条环缝进行焊接，其中外环缝的焊接采用搅拌摩擦焊，内环缝的焊接采用惰性气体保护焊。其中，所述轮辋所用材料为6xxx系或5xxx系变形铝合金。所述轮辐所用材料为铸造铝合金。所述轮辋的具体制造方法如下：b1、将板材加工成筒体；b2、对筒体进行纵缝焊接，焊接方法采用搅拌摩擦焊或气体保护焊；b3、将焊接后的坯料矫形成圆形筒体；b4、将圆形筒体放在旋压机上旋压和卷边制成轮辋；b5、将轮辋进行热处理和机械加工，热处理工艺因轮辋材料而异。本专利技术由于采用了两条环缝的复合焊接工艺连接铝合金车轮，从而提升了轮辐与轮辋连接处的机械性能和抗应力腐蚀性能，而且阶梯焊缝结构是由外环焊缝和内环焊缝组成，搅拌摩擦焊完成的外环缝可保证焊缝达到近于母材的机械性能，可保证车轮连接的强度，而MIG焊缝则进一步提升车轮的整体性能，尤其是改善焊缝应力集中和缝隙的耐蚀性能，通过内环焊缝提高了接头的抗疲劳特性，使二片式复合车轮完全满足车轮的三项行车试验要求。下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。附图说明图1为本专利技术所述车轮的截面结构示意图。图2为本专利技术的焊接示意图。具体实施方式如图1所示，本专利技术所述的复合焊接结构的铝合金车轮，该铝合金车轮采用轮辐1和轮辋2的二片式结构，所述轮辐1和轮辋2焊接为一体，且焊接处采用阶梯式配合结构的内外两条环缝实现连接，其中所述外环缝3的焊接采用搅拌摩擦焊，所述内环缝4的焊接采用惰性气体保护焊（MIG焊）。而且，所述轮辋2所用材料为6xxx系或5xxx系变形铝合金；所述轮辐1所用材料为铸造铝合金。本专利技术所述的复合焊接结构的铝合金车轮的制造方法，包括如下步骤：a、制造轮辐1：将铝液在挤压铸造机上采用挤压铸造成型或液态模锻机上采用液态模锻成型，且制成的轮辐1可进行后续热处理，热处理工艺因轮辐材料而异；b、制造轮辋2，具体制造方法如下：b1、将板材加工成筒体；b2、对筒体进行纵缝焊接，焊接方法采用搅拌摩擦焊或气体保护焊；b3、将焊接后的坯料矫形成圆形筒体；b4、将圆形筒体放在旋压机上旋压和卷边制成轮辋2；b5、将轮辋2进行热处理和机械加工，热处理工艺因轮辋材料而异；c、将轮辐1和轮辋2装配到安装有定位装置的模具内，且轮辐1与轮辋2的待焊处设置有阶梯式配合结构的内外两条环缝；d、对装配后的轮辐1和轮辋2沿内外两条环缝进行焊接，其中外环缝3的焊接采用搅拌摩擦焊，内环缝4的焊接采用惰性气体保护焊。下面通过具体实施例，对本专利技术作进一步的说明。实施例1：本专利技术所述的复合焊接结构的铝合金车轮的制造方法，包括如下步骤：a、制造轮辐1，其方法及步骤是：①采用A356铸造铝合金通过挤压铸造或液态模锻工艺制作坯料；②将所述坯料进行T6热处理（固溶处理+人工时效处理），其中固溶处理工艺为：535℃保温7小时水淬，水淬要求水温不低于50℃；人工时效处理工艺为：135℃保温4小时空冷；③将T6热处理后的轮辐1进行机加工；b、制造轮辋2，其方法及步骤是：①将退火态5083变形铝合金板材滚压成“D”形筒体，将所述“D”形筒体放在专用夹具上采用搅拌摩擦焊对其进行纵缝焊接，焊接工艺为搅拌头旋转速度为1200r/min，焊接速度为400mm/min ；②将焊接好的“D”形筒体滚压成圆形筒体；③将圆形筒体放在卧式旋压机上旋压成为轮辋2；④将轮辋2进行T6热处理（固溶处理+人工时效处理），其中固溶处理工艺为：535℃保温4小时水淬，水淬要求水温不低于80℃，人工时效规范为：155℃保温8小时+空冷；c、将轮辐1和轮辋2放在专用夹具上装配，形成阶梯式配合结构的内外两条环缝；d、对装配后的轮辐1和轮辋2按圆周方向沿外环缝3进行搅拌摩擦焊，内环缝4进行熔化极惰性气体保护焊（MIG焊），如图2 所示。本专利技术具有如下优点：（1）本专利技术的复合焊接结构的铝合金车轮，实现了轮毂的分体式加工成型，车轮质量轻、强度高；（2）本专利技术的复合焊接结构的铝合金车轮，采用两条环缝的复合焊接工艺连接轮辐1和轮辋2，从而提升了轮辐1与轮辋2连接处的机械性能和抗应力腐蚀性能。而且，阶梯焊缝结构是由外环焊缝和内环焊缝组成，搅拌摩擦焊完成的外环缝可保证焊缝达到近于母材的机械性能，MIG焊完成的内环缝提高了接头的抗疲劳特性。本专利技术是通过实施例来描述的，但并不对本专利技术构成限制，参照本专利技术的描述，所公开的实施例的其他变化，如对于本领域的专业人士是容易想到的，这样的变化应该属于本专利技术权利要求限定的范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合焊接结构的铝合金车轮，其特征在于：该铝合金车轮由轮辐（1）和轮辋（2）焊接组成，且焊接处采用阶梯式配合结构的内外两条环缝实现连接，其中所述外环缝（3）的焊接采用搅拌摩擦焊，所述内环缝（4）的焊接采用惰性气体保护焊。

【技术特征摘要】
1.一种复合焊接结构的铝合金车轮，其特征在于：该铝合金车轮由轮辐（1）和轮辋（2）焊接组成，且焊接处采用阶梯式配合结构的内外两条环缝实现连接，其中所述外环缝（3）的焊接采用搅拌摩擦焊，所述内环缝（4）的焊接采用惰性气体保护焊。2.一种如权利要求1所述的铝合金车轮的制备方法，其特征在于包括以下步骤：a、制造轮辐（1）：将铝液在挤压铸造机上采用挤压铸造成型或液态模锻机上采用液态模锻成型；b、制造轮辋（2）：将圆形筒体在旋压机上进行旋压和卷边而成；c、将轮辐（1）和轮辋（2）装配到安装有定位装置的模具内，且轮辐（1）与轮辋（2）的待焊处设置有阶梯式配合结构的内外两条环缝；d、对装配后的轮辐（1）和轮辋（2）沿内外两条环缝进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：戚文军，周楠，宋东福，王海艳，黎小辉，
申请(专利权)人：广东省材料与加工研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44