制造金属元件如车轮部件的方法及由该方法制造的车轮技术

本发明专利技术涉及一种用于制造金属元件如车辆滚动系统的车轮部件的方法以及这种车轮。本发明专利技术用于制造金属元件（７，８，９）的方法包括一用半固态和具有触变组织的金属材料形成所述部件（７，８，９）的初始步骤，并包括一个用喷丸（２）喷射所述部件（７，８，９）的至少一部分以使其塑性变形的随后的冷处理步骤（３０，１４０）。本发明专利技术的车轮（９）包括一个其上焊接有一金属轮盘（７）的轮缘（９），该轮盘（７）用所述制造方法得到。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于制造金属元件如车辆滚动系统的车轮部件的方法，以及由此方法制造而成的车轮。本专利技术特别涉及一种金属车轮部件如轮盘，所述车轮部件由轻金属如铝、镁或基本上可允许减小重量的金属如钛构成，或可以由这些金属之一的合金所构成。由金属合金如铝构成的轮盘通常用锻造或铸造方法制造。上述第一种方法，尽管其生产出的轮盘通常具有令人满意的机械和美学性能，但是它具有成本较高的较大缺点。近年来，为实施上述第二种方法，已经选择使用一种由一种合金组成的材料，该材料可以预先转变成一种触变、半固态金相状态。此触变状态具有包含非树枝晶初晶相的合金组织的特征，所述初晶相由基本上为球形的珠滴或球粒组成。对于这种利用触变、半固态合金的铸造方法以及实施该方法的模具的有关描述例如可以参考欧洲专利EP-A-710 515。也可以参考欧洲专利EP-A-439 981得到实现上述触变状态方法的描述。该成形方法通常用专业术语“触变成形”表示，它包括模铸(即“触变铸造”)的原理和在立式机器上铸/锻(即“触变锻造”)的原理。特别地，由于形成准确的上述合金金相状态，用此铸造方法形成的轮盘具有许多优点，所述金相状态可以用小球(一般小于120μm)来定义，这些小球以一种基本上均匀的方式分布。这些轮盘可以较薄，从而比在其它状态下的合金铸造而成的轮盘轻。此外，它们具有较少的孔隙，从而具有均匀的、改善了密度和和机械强度，并且也改善了热处理的能力。此成形方法还具有其它优点，特别是—可在很宽的选择范围内获得具有美观外观的轮盘(例如，可以实现薄壁或大的截面变化)，—所获得的轮盘具有良好的尺寸精度，从而将机加工降低到最低程度，—短的周期和工作自动化导致了高的生产率，以及—与利用液态金属例如铝喷射模铸的传统工艺相比提高了模具的使用寿命。本专利技术的目的是提供一种用于制造金属元件的方法，该方法包括在一个初始步骤中，用一种半固态和具有触变组织的金属材料形成所述元件，这样所述元件比前述方法所制造的元件具有较好的机械性能且减轻了重量。为达到此目的，根据本专利技术的制造方法包括一个随后的冷处理步骤，在该步骤中用喷丸喷射所述元件的至少一部分，以使其塑性变形。根据本专利技术的一个变型，该方法包括一个步骤，该步骤在所述初始步骤之后和所述随后的冷处理步骤之前，在该步骤中使所述元件组织硬化。根据本专利技术的一个具体实施例，所述方法还包括使所述成形元件经受一个中间模锻的步骤，该步骤在所述初始步骤之后和在进行所述组织硬化步骤之前。所述方法最好包括，为了进行所述初始成形步骤，使用一种金属合金，该金属属于包含有铝、镁、钛、铁、铬、钴、镍、铜、锌、银、锡、铅和锑的组。优先使用一种铝基合金，这种合金还包含重量百分比在6.5％-7.5％之间的硅和重量百分比在0.5％-0.6％之间的镁。这种铝基合金具有可降低腐蚀的优点。根据本专利技术的另一个特征，所述初始成形步骤包括触变成形，它可以由触变铸造或流变铸造构成。应该注意的是，触变铸造方法包括一个用半固态触变金属材料充入模具中的第一步骤和一个在模具中用高压如100Mpa等级的压力压缩所述材料的第二步骤。也应该注意的是，在一种已知方式中，通常所述的“流变铸造”方法基本上包括机械搅拌液态合金以得到半固态材料，然后直接进行半固态合金铸造，所述铸造是在没有预先进行任何冷却步骤的情况下进行的。根据本专利技术的更进一步的特征，所述方法的组织硬化步骤包括淬火之后进行退火。根据本专利技术的方法的一个实施例，所述冷处理步骤的至少一个操作包括使用尺寸在75-150μm之间的刚玉颗粒作为所述喷丸。根据本专利技术的方法的另一个实施例，所述冷处理步骤的至少一个操作包括用玻璃微球作为所述喷丸。根据本专利技术的另一个实施例，所述冷处理步骤的至少一个操作包括用尺寸在200-800μm之间的钢或铸铁小球作为所述喷丸。根据本专利技术的一个有益特征，所述初始成形步骤包括形成车辆滚动系统的一个车轮，所述车轮包括一个轮盘和一个轮缘，在此情况下，所述车轮构成了所述制造的金属元件，并且所述冷处理步骤包括用所述喷丸喷射所述轮盘和/或所述轮缘的至少一个表面的全部或一部分。根据本专利技术的一个同样有益的变型，所述初始成形步骤包括形成用于车辆滚动系统的车轮部件，所述车轮部件包括一个轮盘或一个轮缘，在此情况下，所述车轮部件构成所述制造的金属元件，并且所述冷处理步骤包括用所述喷丸喷射所述轮盘或所述轮缘的至少一个表面的全部或一部分。一种根据本专利技术用于车辆滚动系统的车轮，所述车轮包括一个在其上固定如焊接一个金属轮盘的轮缘，该金属轮盘是采用根据前述权利要求之一所述的制造方法得到的。下面，参照附图阅读对本专利技术的实施例的描述后，将可以更好地理解本专利技术的上述以及其他特征，所述实施例是作为非限定性例子给出的，其中附图说明图1a和1b分别表示根据本专利技术的两个不同实施例的制造金属元件的方法的框图，图2表示用于实施根据本专利技术所述制造方法的喷丸喷射装置的示意图，和图3是组装成一个车轮的轮盘和轮缘的局部剖面图，所述车轮构成了根据本专利技术的金属元件。参照图1a，根据本专利技术的第一实施例中用于制造金属元件的方法包括，在一个第一步骤10中，利用半固态和具有触变组织的金属材料通过触变铸造来形成所述元件，然后，在一个第二可选步骤20中，使得所述成形元件组织硬化，最后在一个第三步骤30中，至少在所述元件的一部分上喷射喷丸。参考图1b，可以看出，根据本专利技术的第二实施例的方法包括，首先进行与前述步骤10相同或类似的第一步骤110，然后进行模锻所形成的金属元件的第二步骤120，接着进行不同于所述步骤20的一个可选第三步骤即组织硬化步骤130，最后进行与所述步骤30相同或类似的喷丸喷射冷处理的第四步骤140。为了进行第一步骤10或110，将由例如轻金属如铝和镁基合金构成的预定长度的圆棒或条注入一个模具中(未示出，因为与欧洲专利EP-A-710 515中所描述的一样)。优先使用铝基合金。最好所述合金是属于铝/硅族的合金。最好所述合金是根据NF A 02-004标准的名称为A-S7G0.6的合金，该合金是这样的，它除了铝之外按重量百分比计具体地还包括下列组分硅 6.5％-7.5％铁 0.15％铜 0.03％锰 0.03％镁 0.06％镍 0.03％锌 0.05％铅和锡 0.03％钛 0.20％锶 0.05％在下面的本说明书中，将参照合金A-S7G0.6，一方面涉及第二实施例的描述，另一方面涉及由实施所述第一和第二实施例所获得的机械强度和重量减轻结果。在所述模具的上游，要注入的合金已经预先在一第一阶段转变成触变金相组织，并在一第二阶段转变成半固态。更准确地说，所述第一阶段包括，例如将所述合金料块根据欧洲专利EP-A-439 981所述的方法和相应的装置通过电磁感应进行搅动，以得到触变材料。为了保证在第二阶段所述触变材料也处在半固态，接着进行所述触变材料的感应加热，以将触变材料的温度加热至温度T(℃)，即Tfe＜T＜Tfe+10，这里Tfe是共晶熔化温度(对于优先使用的所述合金A-S7G0.6是577℃)。应该注意到，注入模具的合金的触变性是这样的，即球粒的最大尺寸小于120μm。应该注意到，可以用其它方法来获得触变组织和半固态。特别提到的是可以用本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造金属元件（７，８，９）的方法，所述方法包括，在一初始步骤（１０，１１０）中，通过半固态和具有触变组织的金属材料形成所述元件（７，８，９），其特征在于，该方法包括，在一随后的冷处理步骤（３０，１４０）中，通过喷射喷丸（２）对所述元件（７，８，９）的至少一部分进行冷处理，以使其塑性变形。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吉勒斯格里永，
申请(专利权)人：米凯林技术公司，米凯林技术研究公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]