一種重載卡車用車輪輪輞及其成型工藝的制作方法

一種重載卡車用車輪輪輞及其成型工藝的制作方法
【專利摘要】一種重載卡車用車輪輪輞及其成型工藝，屬于重載卡車用車輪鋼【技術(shù)領(lǐng)域】。車輪輪輞化學(xué)成分重量百分比為：C：0.10-0.15%，Si：0.01-0.08%，Mn：1.0-1.5%，Alt：0.03-0.06%，Nb：0.01-0.02%，Ti：0.01-0.02%，P：0.007-0.014%，S：≤0.003%，O：≤0.003%，N：≤0.003%，余量為Fe及其它雜質(zhì)元素。車輪輪輞成型工藝包括板卷開平、下料、酸洗、卷圓、閃光焊、擴(kuò)孔、滾壓成型、擴(kuò)漲等工序。優(yōu)點(diǎn)在于：輪輞開裂率下降到1%以下，抗拉強(qiáng)度在600MPa以上，延伸率在30%以上，彎曲疲勞壽命達(dá)到100萬(wàn)次以上，徑向疲勞壽命達(dá)到200萬(wàn)次以上，有效提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
【專利說明】一種重載卡車用車輪輪輞及其成型工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于重載卡車用車輪鋼【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種重載卡車用車輪輪輞及其成型工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車是現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展的重要標(biāo)志，近幾年隨著國(guó)內(nèi)汽車工業(yè)的大力發(fā)展，汽車車輪行業(yè)也在材質(zhì)和結(jié)構(gòu)上迅猛發(fā)展。汽車減重輕量化和節(jié)能環(huán)保是今后的發(fā)展趨勢(shì)，而汽車車輪輪惘部分在滿足其使用性能要求的基礎(chǔ)上存在著減輕質(zhì)量的潛力。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)重卡汽車市場(chǎng)主要以380CL和490CL為車輪鋼圈主要制造材料。380CL車輪鋼的強(qiáng)度和疲勞壽命較低，在重卡行駛過程中非常容易出現(xiàn)疲勞斷裂而發(fā)生車禍危險(xiǎn)，且其制成的輪輞規(guī)格較厚，增加了車身自重，不利于節(jié)能環(huán)保。490CL車輪鋼雖然提高了強(qiáng)度和疲勞壽命，在一定程度上減輕了制成輪輞的質(zhì)量，但是在輪輞的生產(chǎn)過程中，由于強(qiáng)度較高，閃光焊接時(shí)間較長(zhǎng)，焊后成型易發(fā)生焊縫開裂，報(bào)廢率較高，造成成本增加。因此開發(fā)研制高強(qiáng)度高疲勞壽命的車輪鋼，并研究輪輞的成型工藝，提高輪輞的生產(chǎn)效率，減少?gòu)U品率，是目前市場(chǎng)日益發(fā)展的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種重載卡車用車輪輪輞及其成型工藝。解決了車輪鋼強(qiáng)度低，輪輞生產(chǎn)開裂率高的問題。保證輪輞強(qiáng)韌性的同時(shí)提高了疲勞壽命，提高了生產(chǎn)效率。
[0005]本發(fā)明一種重載卡車用車輪輪輞(即所使用車輪鋼的化學(xué)成分)，其化學(xué)成分重量百分比為:c:0.10-0.15%, Si:0.01-0.08%, Mn:1.0-1.5%, Alt:0.03-0.06%, Nb:
0.01-0.02%, Ti:0.01-0.02%, P:0.007-0.014%, S:≤ 0.003%, O:≤ 0.003%, N 0.003%,
余量為Fe及其它雜質(zhì)元素。在制造過程中嚴(yán)格控制S、N、O的含量，通過Nb、Ti微合金化，使抗拉強(qiáng)度在600MPa以上，延伸率在30%以上。
[0006]車輪輪輞的成型工藝為:板卷開平、下料、酸洗、卷圓、閃光焊、擴(kuò)孔、滾壓成型、擴(kuò)漲等工序制成。彎曲疲勞壽命達(dá)到100萬(wàn)次以上，徑向疲勞壽命達(dá)到200萬(wàn)次以上。其中閃光焊參數(shù)控制如下:
[0007]兩端電極夾持長(zhǎng)度:25-55mm，夾持力:3-8X IO5N,焊接電壓8-14V，焊接電流550-700A，燒化速度:1-1.5mm/s,閃光時(shí)間15_22s，頂鍛帶電時(shí)間0.6-1.2s，頂鍛保壓時(shí)間
1.8-3.6s，頂鍛速度:25-40mm/s。
[0008]頂鍛帶電保壓時(shí)間與頂鍛保壓時(shí)間的比例為1:3。
[0009]下面對(duì)本發(fā)明要求范圍給予說明。碳元素能夠顯著提高鋼材的抗拉強(qiáng)度，本發(fā)明要求鋼中C含量為C:0.10-0.15%，C含量過大會(huì)影響鋼板的成形性和焊接性能，而C含量過小會(huì)導(dǎo)致抗拉強(qiáng)度和疲勞壽命降低；鋼中Si含量要求0.01-0.08%，Si含量大于0.3%會(huì)影響鋼中Si02.Mn0.A1203體系夾雜物過多，從而影響鋼板的焊接性能，且Si含量過高會(huì)影響鋼卷的表面質(zhì)量，從而影響其疲勞壽命；鋼中Mn含量要求為1.0-1.5%，Mn元素能夠改善鋼板的力學(xué)性能，Mn含量大于1.5%不僅僅能夠引起上述夾雜物問題，還會(huì)導(dǎo)致鋼中層狀馬氏體生成，影響鋼板的擴(kuò)孔性能；鋼中Alt要求為0.03-0.06%, Alt含量過大會(huì)導(dǎo)致鋼中夾雜物超標(biāo)，影響成型性能和焊接性能等，而Alt含量小于0.02%會(huì)導(dǎo)致鋼中氧難以控制在低含量；鋼中加入少量的Nb、Ti微合金化，添加Nb能夠細(xì)化晶粒和提高抗拉強(qiáng)度，從而提高疲勞壽命，添加Ti還可以提高可焊性，尤其是制造輪輞，焊接方法為閃光對(duì)焊，對(duì)可焊性要求更高，要求Nb控制在0.01-0.02%, Ti控制在0.01-0.02% ;氧含量控制在0.003%以下，氮含量控制在0.003%以下，O含量過高會(huì)導(dǎo)致夾雜物超標(biāo)和輪輞疲勞壽命降低，N含量過高會(huì)降低鋼的塑性、韌性和沖擊性能；鋼中P含量要求在0.007-0.014%，P含量過高會(huì)鋼板塑性和韌性下降；鋼中S含量要求小于0.003%, S含量過高會(huì)降低鋼板的焊接性能和擴(kuò)孔性能。
[0010]輪輞成型閃光焊過程中兩端電極夾持長(zhǎng)度為25-55mm，預(yù)留一定的夾持長(zhǎng)度有利于閃光過程中取出表面油污及雜質(zhì)，夾持長(zhǎng)度過大會(huì)造成閃光后期頂鍛是發(fā)生旁彎；夾持力范圍在3-8X IO5N,夾持力過小會(huì)造成焊接接頭未熔合，造成開裂率上升，而夾持力過大會(huì)造成焊接殘余應(yīng)力過大，降低焊接接頭疲勞壽命；焊接電壓為8-14V，焊接電壓過小會(huì)使焊接端面均熱時(shí)間延長(zhǎng)而影響生產(chǎn)效率，焊接電壓過大造成過熱區(qū)太寬，降低焊接接頭疲勞壽命；焊接電流為550-700A，焊接電流過小會(huì)造成焊接未熔合，造成開裂率上升，焊接電流過大會(huì)造成火口燒化過分劇烈，氧化嚴(yán)重；燒化速度:1-1.5mm/s，燒化速度太小會(huì)造成火口端面金屬氧化嚴(yán)重，燒化速度太大會(huì)造成火口燒化劇烈并發(fā)生爆炸聲，易造成焊接接頭未熔合；閃光時(shí)間為15-22s，閃光時(shí)間選擇應(yīng)以閃光焊結(jié)束時(shí)，火口端部均能均勻加熱為原則；頂鍛帶電時(shí)間為0.6-1.2s，頂鍛帶電時(shí)間是降低焊接缺陷發(fā)生率的主要工藝參數(shù)，火口端面金屬在劇烈的閃光焊過程中易發(fā)生局部氧化，帶電頂鍛可將氧化的火口金屬擠出，保證焊接質(zhì)量；頂鍛保壓時(shí)間為1.8-3.6s，頂鍛保壓時(shí)間是保證焊接接頭性能的主要工藝參數(shù)，保壓時(shí)間太短會(huì)造成接頭強(qiáng)度降低，保壓時(shí)間太長(zhǎng)會(huì)造成焊接接頭疲勞壽命降低；頂鍛速度為25-40mm/s，將火口端面熔化金屬在凝固前充分?jǐn)D出，頂鍛速度太小造成端面金屬氧化嚴(yán)重，頂鍛速度太大則造成接頭強(qiáng)度降低。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:抗拉強(qiáng)度高，可達(dá)到600MPa以上；延伸率在30%以上，輪輞生產(chǎn)率提高10%以上，炸裂率下降到1%以下，制成的輪輞彎曲疲勞壽命達(dá)到100萬(wàn)次以上，徑向疲勞壽命達(dá)到200萬(wàn)次以上。
【具體實(shí)施方式】
[0012]實(shí)施例1
[0013]重載卡車用車輪輪輞化學(xué)成分重量百分比為:C:0.11%，Si:0.05%, Mn:1.43%，Alt:0.045%, Nb:0.013%, T1:0.016%, P:0.009%, S:0.001%, O:0.002%, N:0.001%，余量為Fe及其它雜質(zhì)元素。將板卷開平、下料(下料尺寸:5.5mmX280mmX1700mm)、卷曲、閃光對(duì)焊、除毛刺、擴(kuò)孔、滾壓等生產(chǎn)工序制成車輪輪輞。其閃光對(duì)焊工藝為:兩端電極夾持長(zhǎng)度:28mm，夾持力:5X IO5N,焊接電壓12V，焊接電流590A，燒化速度:1.2mm/s，閃光時(shí)間18s，頂鍛帶電時(shí)間0.9s，頂鍛保壓時(shí)間2.8s，頂鍛速度:29mm/s。制成輪輞的力學(xué)性能為:抗拉強(qiáng)度640MPa，延伸率32%，炸裂率0.8%，輪輞彎曲疲勞壽命110萬(wàn)次，徑向疲勞壽命220萬(wàn)次。
[0014]實(shí)施例2[0015]重載卡車用車輪輪輞化學(xué)成分重量百分比為:C:0.11%，Si:0.03%, Mn:1.4%, Alt:0.05%, Nb:0.018%, T1:0.012%, P:0.014%, S:0.001%, O:0.001%, N:0.002%，余量為 Fe 及其它雜質(zhì)元素。將板卷開平、下料(下料尺寸:5.5mmX280mmX 1700mm)、卷曲、閃光對(duì)焊、除毛刺、擴(kuò)孔、滾壓等生產(chǎn)工序制成車輪輪輞。其閃光對(duì)焊工藝為:兩端電極夾持長(zhǎng)度:50mm，夾持力:4X105N，焊接電壓9V，焊接電流560A，燒化速度:1.lmm/s，閃光時(shí)間21s，頂鍛帶電時(shí)間1.2s，頂鍛保壓時(shí)間3.6s，頂鍛速度:38m/s。制成輪輞的力學(xué)性能為:抗拉強(qiáng)度620MPa，延伸率33%，炸裂率0.75%，輪輞彎曲疲勞壽命122萬(wàn)次，徑向疲勞壽命243萬(wàn)次。
[0016]實(shí)施例3
[0017]重載卡車用車輪輪輞化學(xué)成分重量百分比為:C:0.11%，Si:0.03%, Mn:1.3%, Alt:0.05%, Nb:0.012%, T1:0.018%, P:0.012%, S:0.002%, O:0.001%, N:0.002%，余量為 Fe 及其它雜質(zhì)元素。將板卷開平、下料(下料尺寸:5.5mmX280mmX 1700mm)、卷曲、閃光對(duì)焊、除毛刺、擴(kuò)孔、滾壓等生產(chǎn)工序制成車輪輪輞。其閃光對(duì)焊工藝為:兩端電極夾持長(zhǎng)度:35mm，夾持力:6X105N，焊接電壓9V，焊接電流670A，燒化速度:1.4mm/s，閃光時(shí)間22s，頂鍛帶電時(shí)間1.ls，頂鍛保壓時(shí)間3.3s，頂鍛速度:35mm/s。制成輪輞的力學(xué)性能為:抗拉強(qiáng)度670MPa，延伸率35%，炸裂率0.9%，輪輞彎曲疲勞壽命111萬(wàn)次，徑向疲勞壽命232萬(wàn)次。
【權(quán)利要求】
1.一種重載卡車用車輪輪輞，其特征在于，化學(xué)成分重量百分比為:c:0.10-0.15%，Si:0.01-0.08%, Mn:1.0-1.5%, Alt:0.03-0.06%, Nb:0.01-0.02%, T1:0.01-0.02%, P::0.007-0.014%, S 0.003%, O:≤ 0.003%, N ≤0.003%，余量為 Fe 及其它雜質(zhì)元素。
2.—種權(quán)利要求1所述的車輪輪輞的成型工藝，包括板卷開平、下料、酸洗、卷圓、閃光焊、擴(kuò)孔、滾壓成型、擴(kuò)漲工序，其特征在于，其中閃光焊參數(shù)控制如下:兩端電極夾持長(zhǎng)度::25-55mm，夾持力:3-8 X IO5N,焊接電壓8-14V，焊接電流550-700A，燒化速度:1_L 5mm/s,閃光時(shí)間15-22s，頂鍛帶電時(shí)間0.6-1.2s，頂鍛保壓時(shí)間1.8-3.6s，頂鍛速度:25-40mm/s。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于，頂鍛帶電保壓時(shí)間與頂鍛保壓時(shí)間的比例為1:3。
【文檔編號(hào)】C22C38/14GK103496294SQ201310455167
【公開日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月29日
【發(fā)明者】牟淑坤, 董現(xiàn)春, 張楠, 章軍, 張飛虎, 陳延清, 劉宏, 郭占山, 鞠建斌, 張熹, 齊建 申請(qǐng)人:首鋼總公司