СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОЛЕСА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2009 года по МПК B21K1/28 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в кузнечных цехах металлургических и машиностроительных заводов при изготовлении автомобильных колес и подобных им изделий.

Известен способ изготовления колеса транспортного средства, включающий формирование горячей объемной штамповкой полуфабриката колеса, а также термическую и механическую обработку. Формирование полуфабриката ведут в два этапа: предварительный - формирование плоской исходной заготовки из слитка осадкой, и заключительный - формирование обода и дисковой части (см. патент РФ N 2042467, Кл. В21К 1/28, опубл. 1995).

Недостатком известного способа является неудовлетворительная проработка слитка при осадке. Текстура исходной заготовки не обеспечивает получение оптимальных свойств готовых колес. Особенно это важно при производстве колес, пригодных для эксплуатации в условиях экстремальных нагрузок. Соответственно приходится увеличивать массу колес, что приводит к их удорожанию.

Известен способ изготовления колеса транспортного средства, включающий формирование горячей объемной штамповкой полуфабриката колеса, а также термическую и механическую обработку. Формирование полуфабриката ведут в два этапа: предварительный - с изменением габаритных размеров исходной цилиндрической заготовки: уменьшением ее высоты и увеличением диаметральных размеров, и заключительный - формированием обода и дисковой части.

Исходную заготовку формируют из прессованного прутка(см. патент ЕР N 0509610 Кл. В21К 1/28, опубл. 1992 - прототип). Недостатками этого известного способа являются:

- Высокая стоимость прессованного прутка.

- Диаметральный размер прессованного прутка ограничен технологическими возможностями производящего его оборудования. При этом формирование исходной заготовки из прутка малого диаметра сопряжено с потерей устойчивости прутка при приложении деформирующего усилия в направлении вдоль его оси. Соответственно для сохранения устойчивости такой исходной заготовки при деформировании требуются дополнительные мероприятия, что также приводит к удорожанию колеса.

Последние соображения приобретают особую важность при изготовлении колес больших размеров, как диаметральных, так и по ширине.

Предлагаемый способ изготовления колеса транспортного средства включает формирование горячей объемной штамповкой полуфабриката колеса, а также термическую и механическую обработку. Формирование полуфабриката ведут в два этапа: предварительный - с изменением габаритных размеров исходной цилиндрической заготовки: уменьшением ее высоты и увеличением диаметральных размеров, и заключительный - формирование обода и дисковой части. Исходную заготовку формируют из механически обработанного слитка. Упомянутый предварительный этап включает осадку по переходам на выпуклом и вогнутом бойках с образованием на противоположных сторонах осаженной заготовки выпуклой и вогнутой конических поверхностей и с перекладной заготовки перед каждым последующим переходом осадки вогнутой стороной на вогнутую поверхность бойка, при этом размеры упомянутых слитка, заготовки и полуфабриката определены приведенными соотношениями.

На последнем из упомянутых переходов осадки к заготовке могут прикладывать деформирующее усилие сжатия в радиальном направлении. Размеры упомянутого полуфабриката могут быть связаны приведенными соотношениями.

Предложенный способ отличается от прототипа тем, что исходную заготовку формируют из механически обработанного слитка, ее формирование ведут осадкой по переходам на выпуклом и вогнутом бойках с образованием на противоположных сторонах осаженной заготовки выпуклой и вогнутой конических поверхностей и перекладкой заготовки перед каждым последующим переходом осадки вогнутой стороной на вогнутую поверхность бойка, при этом размеры упомянутых слитка, заготовки и полуфабриката определены соотношениями:

где H_n и - соответственно высота заготовки в ее центральной зоне перед и после n-ного перехода осадки;

где D₁ - диаметр упомянутого слитка;

D_зак - диаметр заготовки после заключительного перехода осадки.

Способ может отличаться тем, что на последнем из упомянутых (заключительном) переходе осадки к заготовке прикладывают деформирующее усилие сжатия в радиальном направлении, а также тем, что размеры упомянутого полуфабриката могут быть связаны соотношением

где S - минимальная толщина обода;

Н_пф - высота упомянутого полуфабриката.

Технический результат предполагаемого изобретения - удовлетворительная проработка всего объема заготовки при осадке с получением текстуры, обеспечивающей достижение оптимальных свойств колес.

Предполагаемое изобретение поясняется чертежами, где

На фиг.1 показаны переходы осадки:

слева - до осадки;

справа - после осадки;

а) первый переход осадки;

б)n-й переход осадки.

На фиг.2 показан вариант заключительного перехода осадки

с применением деформирующего усилия сжатия в радиальном направлении:

слева - до осадки;

справа - после осадки.

На фиг.3 показан заключительный этап формирования полуфабриката колеса горячей объемной штамповкой:

слева - до штамповки;

справа - после штамповки.

Проточенный слиток 1, имеющий высоту Н₁ (фиг.1а) плоским торцом 2 укладывают на вогнутую коническую поверхность 3 нижнего бойка 4, установленного на столе пресса (не показаны). При перемещении ползуна пресса торца 5 заготовки 1 выпуклой конической поверхностью 6 касается боек 7 и деформирует ее, формируя осаженную заготовку 8 высотой в центральной зоне с соответствующими по форме конусным поверхностям 3 и 6 противоположными сторонами. Перед n-м переходом осадки (фиг.1б) осаженная заготовка 9, имеющая высоту Н_n, вогнутой стороной 10 укладывается на вогнутую поверхность 3 бойка 4. После n-го перехода осадки заготовка 11 имеет в центральной зоне высоту . Переходов осадки обычно от 2-х до 5-ти. После последнего перехода осадки высота осаженной заготовки 11 в ее центральной зоне равна Н_зак (фиг.2).

На заключительном переходе осадки к заготовке может быть приложено радиальное деформирующее усилие Р₂ ограничительным выступом 12 на бойке 13 (фиг.2). Либо такого усилия нет (фиг.1б).

Полуфабрикат 14(фиг.3) формируют с образованием обода 15 с минимальной толщиной S и дисковой части 16 при высоте полуфабриката Н_пф.

Примеры осуществления способа.

1.Колесо спортивного автомобиля из сплава системы Mg-Al-Zn-Mn размерами 22"×9,5" изготавливали из проточенного слитка размерами H₁=180 мм; D₁=340 мм. Размеры заготовки по переходам осадки и полуфабриката колеса выбирали из соотношений:

Третий переход осадки выполняли по варианту, представленному на фиг.2, при этом

После формирования полуфабриката колеса его подвергали термической и механической обработкам.

2. Колесо внедорожного автомобиля из сплава системы Al-Li размерами 20"×10" изготавливали из проточенного слитка размерами H₁=190 мм; D₁=320 мм. Размеры заготовки по переходам осадки и полуфабриката колеса выбирали из соотношений:

Второй переход осадки выполняли по варианту, представленному на фиг.1б, при этом:

После формирования полуфабриката колеса его подвергали термической и механической обработкам.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет экономично выполнять оптимальную проработку исходной цилиндрической литой заготовки.

Обеспечивается получение требуемых качеств готовых колес.

Максимальный эффект применения предлагаемого изобретения получают при изготовлении автомобильных и мотоциклетных колес больших размеров.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в кузнечных цехах металлургических и машиностроительных заводов при изготовлении автомобильных колес и подобных им изделий. Формируют полуфабрикат колеса горячей объемной штамповкой в два этапа. Полученный полуфабрикат подвергают термической и механической обработке. На предварительном этапе формирования полуфабриката получают исходную заготовку из механически обработанного слитка путем его осадки по переходам. Осадку осуществляют на выпуклом и вогнутом бойках с образованием на противоположных сторонах осаженной заготовки выпуклой и вогнутой конических поверхностей. Перед каждым последующим переходом осадки заготовку перекладывают вогнутой стороной на вогнутую поверхность бойка. На заключительном этапе формирования образуют обод и дисковую части колеса. Размеры заготовки на переходах осадки и слитка определены приведенными соотношениями. В результате обеспечивается проработка всего объема металла заготовки колеса с получением текстуры, обеспечивающей оптимальные свойства колес. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ изготовления колеса транспортного средства, включающий формирование горячей объемной штамповкой полуфабриката колеса, его термическую и механическую обработку, при этом формирование полуфабриката ведут в два этапа, на предварительном этапе производят формирование исходной заготовки с уменьшением ее высоты и увеличением диаметральных размеров, а на заключительном этапе осуществляют формирование обода и дисковой части колеса, отличающийся тем, что исходную заготовку формируют из механически обработанного слитка путем осадки по переходам на выпуклом и вогнутом бойках с образованием на противоположных сторонах осаженной заготовки выпуклой и вогнутой конических поверхностей и с перекладкой заготовки перед каждым последующим переходом осадки вогнутой стороной на вогнутую поверхность бойка, при этом размеры упомянутых слитка и заготовки определяют из следующих соотношений:
,
,
где H_n и H¹ _n - соответственно высота заготовки в ее центральной зоне перед и после n-ого перехода осадки;
D₁ - диаметр слитка;
D_зак - диаметр исходной заготовки после заключительного перехода осадки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на последнем переходе осадки к заготовке прикладывают деформирующее усилие сжатия в радиальном направлении.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что формируют полуфабрикат, размеры которого связаны следующим соотношением:
,
где S - минимальная толщина обода колеса;
Н_пф - высота полуфабриката.