先進(jìn)高強(qiáng)度鋼輪圈的制造方法及其治具裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明是關(guān)于一種先進(jìn)高強(qiáng)度鋼輪圈的制造方法，其包括有：取一抗拉強(qiáng)度至少590MPa級的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板材進(jìn)行卷圓使形成一輪緣，繼于該輪緣的接合端施以低熱輸入量(CMT)焊接或鎢極惰氣電弧(TIG)焊接使成一接合的中空圓筒狀輪緣，繼將該輪緣進(jìn)行擴(kuò)孔操作及旋壓成形操作；另取一抗拉強(qiáng)度至少980MPa級的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板材進(jìn)行沖壓使形成一輪盤，繼將該輪緣與該輪盤進(jìn)行低熱輸入量(CMT)焊接操作，以制成一輪圈；藉此，以達(dá)到能應(yīng)用低熱輸入量焊接技術(shù)于先進(jìn)高強(qiáng)度鋼(AHSS)、四輪摩托車(ATV)、多功能車(UV)、汽車鋼圈(輪圈)的輪圈制作，使大為提高產(chǎn)品焊接質(zhì)量、高疲勞壽命持性并輕量化，用以解決先進(jìn)高強(qiáng)度鋼難以運(yùn)用傳統(tǒng)焊接技術(shù)問題，進(jìn)而取代鋼圈傳統(tǒng)鋼鐵材料應(yīng)用。
【專利說明】先進(jìn)高強(qiáng)度鋼輪圈的制造方法及其治具裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是有關(guān)于一種輪圈的制造方法，尤指一種利用低熱輸入量焊接技術(shù)于先進(jìn)高強(qiáng)度鋼的輪圈制造方法及其治具裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]石油危機(jī)的爆發(fā)使人們開始重視節(jié)約能源及保護(hù)地球資源等課題，而汽車是目前主要交通工具，連帶也是一個大污染源，主因是汽車的排放廢氣及能源消耗。有鑒于此，汽車的輕量化措施遂成一個重要改善方向，藉由減薄用料而降低車身重量，進(jìn)而使燃油消耗下降，促使廢氣排放因而改善?，F(xiàn)行商用輪圈材料主要有鋼鐵或鋁合金，部份涵蓋鎂合金或鈦合金，其制造方法有鑄造、鍛造及焊接方法等；相關(guān)鋼鐵或鋁合金輪圈技術(shù)有TW 1313207號、TW 1225808號及CN1291557A號等專利，其皆利用金屬板(鋼板)或鋁板卷圓后于兩端接合處以傳統(tǒng)焊接技術(shù)進(jìn)行焊接而成一輪圈(輪緣/RIM)。前述該等習(xí)知專利技術(shù)雖可達(dá)其鋼鐵或鋁合金輪圈的制作，然，其目的主要針對降低輪圈的制造成本，并非欲使汽車輪圈得以減薄用料而降低車身重量設(shè)計(jì)，故針對汽車輪圈的輕量化及使燃油消耗下降而促使廢氣排放改善此標(biāo)的觀之，顯非理想的設(shè)計(jì)。
[0003]論就傳統(tǒng)汽車輪圈無法更輕量化的癥結(jié)問題，乃因鋼制輪圈通常為二件式:輪緣(RIM)和輪盤(DISK)焊制而成，而傳統(tǒng)技術(shù)所使用輪緣(RM)和輪盤(DISK)的材料使用等級與傳統(tǒng)焊接技術(shù)的突破、及如何兩相配合遂成關(guān)鍵所在。例如傳統(tǒng)ATV(All TerrainVehich)鋼圈，使用材料為440MPa 級鋼種，而汽車鋼圈則其輪緣(RM)為440MPa級鋼種、輪盤(DISK)為590MPa級鋼種；且傳統(tǒng)汽車鋼圈車種使用閃光焊接(Flash Welding)制作輪緣(RIM)，由于閃光焊接屬快速，高電阻熱能的焊接方法，而輪緣(RIM)的成形較復(fù)雜、嚴(yán)苛，其成形道次達(dá)5道，應(yīng)用于440MPa級以下鋼種，閃光焊接的后尚可成形應(yīng)用，惟應(yīng)用于較高強(qiáng)度的鋼種，如590Mpa級以上鋼種，閃光焊后，其焊道及熱影響區(qū)硬度會出現(xiàn)異常提高現(xiàn)象，以致在后續(xù)輪緣(RM)的成形加工，常產(chǎn)生裂縫，不良率甚高。又如傳統(tǒng)金屬活性氣體(MAG/Metal active gas welding)電弧焊接(即坊間慣稱為CO2焊接)，因焊接時連續(xù)送線及噴濺移行的特性，其電弧較不穩(wěn)定，而造成焊道或熱影響區(qū)出現(xiàn)硬度不均，有時出現(xiàn)軟化區(qū)域，有時會出現(xiàn)異常硬化的現(xiàn)象，遂造成應(yīng)用于更高強(qiáng)度鋼圈的開發(fā)時，常造成卷圓成形輪緣(RM)產(chǎn)生裂縫，或輪緣(RM)與輪盤(DISK)焊接組合制成輪圈后，進(jìn)行徑向測試時，常產(chǎn)生裂縫，疲勞壽命低下，無法通過測試。
[0004]受限于焊接技術(shù)，目前國內(nèi)汽車輪圈最大制造廠，其輪緣(RIM)的材料仍僅使用至44010^級鋼種材料；而國內(nèi)417(么11 Terrain Vehich)輪圈最大制造廠，其輪緣(RBl)與輪盤(DISK)均仍使用440MPa級鋼種材料，無法向上提升先進(jìn)高強(qiáng)度鋼種?另外，鋼圈廠焊接輪緣(RIM)與輪盤(DISK)以制成鋼圈，一般使用傳統(tǒng)金屬活性氣體(MAG)電弧焊接，因MAG焊接熱輸入量較大，熱影響區(qū)較寬，焊件強(qiáng)度常有衰減現(xiàn)象，其疲勞壽命亦相對較低；且噴濺較多，一定程度影響保護(hù)效果，焊道質(zhì)量較差，并徒增后加工的研磨作業(yè)及成本。因此，如何改善習(xí)知輪圈(鋼圈)其制造方法的缺失問題，應(yīng)為業(yè)界應(yīng)努力解決、克服的重要方向。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的為提供一種先進(jìn)高強(qiáng)度鋼輪圈的制造方法及其治具裝置，其能應(yīng)用低熱輸入量焊接技術(shù)及自行設(shè)計(jì)的治具以先進(jìn)高強(qiáng)度鋼(AdvancedHigh-Strength Steel,AHSS)進(jìn)行ATV(All Terrain Vehich)四輪摩托車、多功能車(UV)、汽車鋼圈(輪圈)的輪圈制作，大為提高產(chǎn)品焊接質(zhì)量、提高輪圈的疲勞壽命并使輪圈輕量化，用以解決先進(jìn)高強(qiáng)度鋼難以運(yùn)用傳統(tǒng)高熱輸入量焊接的問題，進(jìn)而取代鋼圈傳統(tǒng)鋼鐵材料應(yīng)用者。
[0006]本發(fā)明的再一目的為提供一種先進(jìn)高強(qiáng)度鋼輪圈的制造方法及其治具裝置，其技術(shù)組合可以實(shí)際應(yīng)用于生產(chǎn)先進(jìn)高強(qiáng)度鋼(抗拉強(qiáng)度達(dá)590MPa、980MPa)的鋼圈，輪圈的制造方法包含卷圓、焊接、擴(kuò)孔及旋壓等制程，可制得符合質(zhì)輕、強(qiáng)度高、疲勞壽命佳的高質(zhì)化輪圈者。
[0007]本發(fā)明的次一目的為提供一種先進(jìn)高強(qiáng)度鋼輪圈的制造方法及其治具裝置，由于采用先進(jìn)高強(qiáng)度鋼為輪圈的材質(zhì)，可減少輪緣(RM)與輪盤(DISK)的厚度，達(dá)到輕量化(重量較440MPa級鋼圈輕30%以上)、高強(qiáng)度及高抗疲勞化，相同或較高于習(xí)知商用鋼圈(輪圈)徑向負(fù)荷，其疲勞壽命為習(xí)知商用鋼圈(輪圈)壽命要求的2倍[如12時ATV鋼圈，徑向負(fù)荷500Kg (商用要求377Kg)，疲勞壽命1，000, 000次(商用要求500，000次)]，甚超過SAE J328及CNS9479規(guī)范要求，其應(yīng)用于15時鋼圈亦有類同的效應(yīng)。
[0008]本發(fā)明的又一目的為提供一種先進(jìn)高強(qiáng)度鋼輪圈的制造方法及其治具裝置，其能搭配自行設(shè)計(jì)的治具及低熱輸入量焊接制程，并結(jié)合機(jī)器人和旋轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)同步進(jìn)行焊接，可使制程自動化生產(chǎn)，克服TIG制程難自動化問題，能積極提升生產(chǎn)效率，且與傳統(tǒng)MAG焊接相較，可使鋼圈具有低變形的特性，適當(dāng)?shù)暮附訁?shù)條件，可達(dá)無噴濺的效果，具高焊接質(zhì)量，并大幅節(jié)省后加工所需的人力者。
[0009]本發(fā)明的另一目的為提供一種先進(jìn)高強(qiáng)度鋼輪圈的制造方法及其治具裝置，其能利用低熱輸入量焊接制程較傳統(tǒng)MAG焊接低約30%，其焊道及熱影響區(qū)相對較窄，焊件有較高的焊接強(qiáng)度、伸長率及彎曲韌性，對先進(jìn)高強(qiáng)度鋼的焊接尤為適合；同時能解決較高強(qiáng)度(如590MPa級以上)鋼種于傳統(tǒng)閃光焊接后，輪緣成形時常產(chǎn)生裂縫及高不良率的問題，使能實(shí)現(xiàn)應(yīng)用于先進(jìn)高強(qiáng)度鋼鋼圈的焊接者。
[0010]本發(fā)明為達(dá)到上述目的所采用的技術(shù)方法，包括:取一抗拉強(qiáng)度至少590MPa級的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板材進(jìn)行卷圓使形成一輪緣，繼于該輪緣的接合端施以低熱輸入量焊接，如低溫金屬傳輸(Cold Metal Transfer, CMT)焊接或鶴極惰氣電弧(TIG)焊接，使成一接合的中空圓筒狀輪緣，繼將該輪緣進(jìn)行擴(kuò)孔操作及旋壓成形操作；另取一抗拉強(qiáng)度至少980MPa級的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板材進(jìn)行沖壓使形成一輪盤，繼將該輪緣與該輪盤進(jìn)行低熱輸入量焊接操作，以制成一輪圈。
[0011]本發(fā)明為達(dá)到上述目的所采用的治具技術(shù)包括:一底座，該底座兩側(cè)設(shè)有成對的定位柱，該二定位柱相對側(cè)設(shè)有相向的凹嵌槽，該二定位柱間形成一容置空間；一上定位件，固定于該定位柱的頂面，該上定位件設(shè)有一操作穿槽；一下定位件，嵌設(shè)定位于該凹嵌槽而位于該上定位件下方；前述構(gòu)成，該容置空間用以設(shè)置一卷圓后的輪緣，且該卷圓后的輪緣定位于該上定位件與該下定位件之間。[0012]本發(fā)明為達(dá)到上述目的所采用的治具技術(shù)包括一緊箍焊接治具，該緊箍焊接治具進(jìn)一步包括有二弧形緊固件，該緊固件具有一弧形部及該弧形部兩端的固結(jié)部，該二弧形緊固件用以將一輪緣與一輪盤結(jié)合的周邊予以箍緊接合。
[0013]實(shí)施本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是:本發(fā)明能應(yīng)用低熱輸入量焊接技術(shù)及自行設(shè)計(jì)的治具于先進(jìn)高強(qiáng)度鋼、ATV四輪摩托車、多功能車(UV)、汽車鋼圈(輪圈)上，使大為提高產(chǎn)品焊接質(zhì)量、高疲勞壽命持性并輕量化，用以解決先進(jìn)高強(qiáng)度鋼難以運(yùn)用傳統(tǒng)焊接技術(shù)問題，進(jìn)而取代鋼圈傳統(tǒng)鋼鐵材料應(yīng)用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1:其為本發(fā)明的制造方法流程示意圖；
[0015]圖2:其為本發(fā)明的輪緣結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3:其為本發(fā)明的焊接治具分解示意圖；
[0017]圖4A:其為本發(fā)明的焊接治具分解示意圖；
[0018]圖4B:其為本發(fā)明的焊接治具組合示意圖；
[0019]圖5:其為本發(fā)明完成擴(kuò)孔的輪緣結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖6:其為本發(fā)明的輪盤結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0021]圖7:其為本發(fā)明的鋼圈分解示意圖。
[0022]圖8:其為本發(fā)明鋼圈焊接前的操作示意圖一。
[0023]圖9:其為本發(fā)明鋼圈焊接前的操作示意圖二。
[0024]【圖號對照說明】
[0025]10,30先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板材 12 輪緣
[0026]121 接合端20 焊接治具
[0027]21 底座22 定位柱
[0028]221 凹嵌槽220 容置空間
[0029]222 定位孔223 鎖穿孔
[0030]23 上定位件24 下定位件
[0031]231 操作穿槽232 定位孔
[0032]242 氣孔241 氣嘴
[0033]12A 輪緣122 接合端部
[0034]31 輪盤311 盤穿孔
[0035]312 接合環(huán)面40 緊箍焊接治具
[0036]41 弧形緊固件411 弧形部
[0037]412 固結(jié)部413 固結(jié)孔
[0038]414 螺件
【具體實(shí)施方式】
[0039]為了使本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征及所達(dá)成的功效有更進(jìn)一步的了解與認(rèn)識，特用較佳的實(shí)施例及配合詳細(xì)的說明，說明如下:
[0040]本發(fā)明一種先進(jìn) 高強(qiáng)度鋼輪圈的制造方法，用以制造一輪圈，該輪圈的材料為新發(fā)展的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼(Advanced High-Strength Steel, AHSS),具輕量化的特性,經(jīng)初開發(fā)的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，先進(jìn)高強(qiáng)度鋼鋼圈(輪圈)的重量與鋁合金輪圈相若，且先進(jìn)高強(qiáng)度鋼強(qiáng)度及疲勞壽命較鋁合金高，具高性價比的特性，未來在輕量化的技術(shù)開發(fā)占有舉足輕重地位，為一具未來前瞻發(fā)展的高值化材料。
[0041]請參閱圖1，用以說明本發(fā)明先進(jìn)高強(qiáng)度鋼輪圈的制造方，其包括:
[0042]步驟Sll:提供先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板材；
[0043]請一并參閱圖2和圖6，即取第一及第二先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板材10、30，其中，該第一先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板材10為一抗拉強(qiáng)度590MPa級(或590MPa級以上)鋼板，該第二先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板材30為一抗拉強(qiáng)度980MPa級(或980MPa級以上)鋼板，且該等先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板材的種類可為熱軋鋼板(SAPH)、雙相(DP)或復(fù)合相(CP)或雙相可塑性(TRIP)或麻田散鐵(MS)等先進(jìn)高強(qiáng)度鋼種。
[0044]步驟S12:輪緣(RM)卷圓；
[0045]請一并參閱圖2，將該第一先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板材10利用三軸式雙邊位移自動卷圓機(jī)(未圖示)進(jìn)行卷圓操作，使成一輪緣12，該輪緣12具有一接合端(相對端)121。
[0046]步驟S13:輪緣兩相對端焊接；
[0047]請一并參閱第3、4A及4B圖，將該輪緣12置于一焊接治具20上進(jìn)行低熱輸入量焊接制程；該焊接治具20為方便輪緣12焊接所設(shè)計(jì)的治具，其包括有一底座21，該底座21兩側(cè)設(shè)有成對的定位柱22，該二定位柱22相對側(cè)設(shè)有相向的凹嵌槽221，且該二定位柱22間形成一容置空間220 ;該定位柱22的頂面設(shè)有多個定位孔222，該定位柱22頂部兩側(cè)設(shè)有鎖穿孔223，該鎖穿孔223連通該凹嵌槽221，再者，一上定位件23及下定位件24，該上定位件23可為一板體，為用以防止焊接過程中由于熱脹冷縮所產(chǎn)生的變形所設(shè)計(jì)的上壓板治具，其設(shè)有中央部位的一操作穿槽231及兩側(cè)的多個定位孔232，該等定位孔232、222可藉螺件(未圖示)相鎖結(jié)，使該上定位件23固定于該定位柱22的頂面，該下定位件24嵌設(shè)于該凹嵌槽221，藉螺件224通過該鎖穿孔223使下定位件24抵固于該凹嵌槽221處，該下定位件24設(shè)有頂面多個氣孔242及下方凸出的一氣嘴241，該氣孔242通過下定位件24的內(nèi)部通道與該氣嘴241相連通，該氣嘴241用以連接一氣管(未圖示)，使外接空氣得以從該氣嘴241噴出，用以提供背吹以防止焊接過程中產(chǎn)生氧化。當(dāng)進(jìn)行低熱輸入量焊接操作時，將該輪緣12置于該焊接治具20的容置空間220處，且該輪緣12的上、下方被該上定位件23及下定位件24所夾設(shè)定位(如圖4B所示)，并通過該上定位件23的操作穿槽231對該輪緣12的接合端121進(jìn)行直線焊接，使成一接合的中空圓筒狀的輪緣12。
[0048]該焊接治具20的上定位件23、下定位件24提供輪緣12在焊接過程中適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)、壓持及方便上下料，可提升焊接質(zhì)量并縮短制造的時間，并具有焊接過程中散熱的功效。再者，該焊接治具20的上定位件23、下定位件24的材料可選用銅、鋁或鋼材等。
[0049]在適當(dāng)?shù)膶?shí)施方式中，將該卷圓后的輪緣12先進(jìn)行點(diǎn)焊固定及焊上導(dǎo)引板(未圖示)，然后再安裝固定于該焊接治具20，以方便其焊接作業(yè)，于本實(shí)施例，焊接作業(yè)選擇為低溫金屬傳輸(Cold Metal Transfer, CMT)焊接,而該焊接作業(yè)是一道完成,可完全滲透；另，步驟S13的輪緣兩相對端焊接也可選用鎢極惰氣電弧焊接(GTAW，TIG)，但需上下焊接2道而不需填料。
[0050]步驟S14:焊道研磨拋光處理及步驟S15:輪緣擴(kuò)孔；[0051]當(dāng)該輪緣12的低熱輸入量焊接制程直線焊接完成后，需將焊接處進(jìn)行研磨處理，使其表面平順，可于量產(chǎn)時設(shè)計(jì)刮刀，直接去除焊冠或焊根。隨后，將中空圓筒狀輪緣12于油壓機(jī)(未圖示)上進(jìn)行擴(kuò)孔操作，其擴(kuò)孔操作通常施以二道次。
[0052]步驟S16:輪緣旋壓；
[0053]當(dāng)完成擴(kuò)孔操作后需確認(rèn)焊接處無破裂，繼于一旋壓機(jī)(未圖示)上進(jìn)行旋壓成形操作(例如四道次旋壓)，以制成一擴(kuò)孔的輪緣(RM)12A，如圖5所示，該輪緣12A具有一接合％5部122。
[0054]步驟S21:輪盤沖壓；
[0055]請參閱圖6，于制程同時將該先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板材30于沖壓設(shè)備(未圖示)上沖制成輪盤31 (DISK)，該輪盤31 —端面設(shè)有多個盤穿孔311，而另端具有一接合環(huán)面312。再者，該先進(jìn)高強(qiáng)度鋼的輪緣12 (12A)與輪盤31可為同種類或不同種類先進(jìn)高強(qiáng)度鋼的組合搭配。而其種類如前述的熱軋鋼板(SAPH)、雙相(DP)或復(fù)合相(CP)或雙相可塑性(TRIP)或麻田散鐵(MS)等先進(jìn)高強(qiáng)度鋼種。
[0056]前述該輪緣12A的厚度范圍為1.2?2.2mm，該輪盤31的厚度范圍為1.6?
2.2mm。
[0057]步驟S17:輪緣與輪盤結(jié)合；
[0058]請參閱圖7，將成形好的輪緣12A和輪盤31利用油壓機(jī)(未圖示)進(jìn)行機(jī)械固定，即以該輪緣12A的接合端部122與輪盤31 (DISK)的接合環(huán)面312進(jìn)行接合固定。
[0059]步驟S18:輪緣與輪盤結(jié)合處焊接；
[0060]即將固定后的輪緣12A和輪盤31配合一緊箍焊接治具40，如圖7、8所示，進(jìn)行低熱輸入量焊接(如CMT焊接)，制成一鋼圈(輪圈)。該緊箍焊接治具40包括有二弧形緊固件41，該弧形緊固件41具有一弧形部411及該弧形部411兩端的固結(jié)部412，該固結(jié)部412設(shè)有一固結(jié)孔413。當(dāng)該輪盤31的接合環(huán)面312接合于該輪緣12A的接合端部122時(如圖8所示)，藉該緊箍焊接治具40 ( 二弧形緊固件41)予以周邊固接，再以螺件414螺結(jié)于對接的固結(jié)孔413處，而將該輪盤31與輪緣12兩者箍緊接合(如圖9所示)，以便利進(jìn)行低熱輸入量焊接操作。該緊箍焊接治具40提供鋼圈(輪圈)在焊接過程中散熱的功效，一方面可以使入熱量降低以使鋼圈(輪圈)有較好的強(qiáng)度及韌性，另一方面也可以使鋼圈有較好的外觀。又，該緊箍焊接治具40的材料可選用銅、鋁、鋼等，該低熱輸入量焊接為低溫金屬傳輸(CMT)焊接或鎢極惰氣電弧(GTAW，TIG)焊接。
[0061]步驟S19:完成高強(qiáng)度鋼圈(輪圈)；
[0062]即完成以先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板材(AHSS)通過低熱輸入量焊接技術(shù)達(dá)成鋼圈(輪圈)的制作，而其焊接方式可結(jié)合機(jī)器人手臂，或同時結(jié)合旋轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)同步進(jìn)行自動化焊接作業(yè)。而最后以超過商用規(guī)范要求，進(jìn)行徑向疲勞試驗(yàn)實(shí)測的通過試驗(yàn)。
[0063]本發(fā)明先進(jìn)高強(qiáng)度鋼輪圈的制造方法其的應(yīng)用實(shí)施，可將目前沙灘車(ATV)或汽車所有的較低強(qiáng)度等級鋼材鋼圈(沙灘車ATV12時鋼圈，其輪緣及輪盤均為440Mpa鋼材；汽車15時鋼圈，其輪緣為440Mpa級鋼材及輪盤為590MPa級鋼材)全面提升至輪緣應(yīng)用590Mpa級(或以上)鋼材，輪盤提升至980Mpa級(或以上)鋼材，其所應(yīng)用開發(fā)的AHSS鋼圈(輪圈)較先前傳統(tǒng)商用鋼圈，減重達(dá)30%以上，主要如AHSS鋼有明顯的薄化效應(yīng)(如傳統(tǒng)ATV12時鋼圈，輪緣板厚為2.0_\輪盤為2.6_\而新開發(fā)的AHSS鋼圈，輪緣板厚僅為1.W,輪盤板厚更僅為2.0mmt)(傳統(tǒng)440Mpa級12時ATV鋼圈重量為4.45Kg/個，而新開發(fā)的AHSS鋼圈僅為3.044Kg)，甚至與鋁合金焊接輪圈重量相當(dāng)(如12時ATV，鋁合金焊接輪圈為2.994Kg)。本發(fā)明的鋼圈(輪圈)同時具高安性，除強(qiáng)度提升外，并有極佳的疲勞壽命性能(如12時ATV鋼圈，負(fù)荷500Kg、疲勞壽命達(dá)1，000，000次，超過SAE J328及CNS9479規(guī)范要求及業(yè)界負(fù)荷要求32%以上，疲勞壽命2.0倍以上)。本發(fā)明技術(shù)引伸于15時AHSS鋼圈的開發(fā)，其試驗(yàn)結(jié)果亦具同樣高強(qiáng)度、耐疲勞及輕量化的效應(yīng)，可向上擴(kuò)展至15時及以上輪圈及向下至10時或以下的沙灘車(ATV)、多功能車(UV)及汽車輪圈鋼圈的開發(fā)應(yīng)用。
[0064]緣是，本發(fā)明藉由前述方法、技術(shù)手段，其能應(yīng)用低熱輸入量焊接技術(shù)及自行設(shè)計(jì)的治具于先進(jìn)高強(qiáng)度鋼(Advanced High-Strength Steel, AHSS)、ATV(All TerrainVehich)四輪摩托車、多功能車(UV)、汽車鋼圈(輪圈)上，使大為提高產(chǎn)品焊接質(zhì)量、高疲勞壽命持性并輕量化，用以解決先進(jìn)高強(qiáng)度鋼(AHSS)難以運(yùn)用傳統(tǒng)焊接技術(shù)問題，進(jìn)而取代鋼圈傳統(tǒng)鋼鐵材料應(yīng)用。
[0065]再者，本發(fā)明技術(shù)組合可以實(shí)際應(yīng)用于生產(chǎn)先進(jìn)高強(qiáng)度鋼(AHSS)鋼種，抗拉強(qiáng)度590MPa、980MPa級(或以上)鋼圈制造，包含卷圓、焊接、擴(kuò)孔及旋壓制程，符合質(zhì)輕、強(qiáng)度高、疲勞壽命佳、焊接性佳、成形性佳的高質(zhì)化輪圈。
[0066]同時，本發(fā)明其制造設(shè)計(jì)上可減少輪緣(RM)與輪盤(DISK)的厚度，達(dá)到輕量化(重量較440MPa級鋼圈輕30 %以上)、高強(qiáng)度及高抗疲勞化，相同或較高于商用鋼圈(輪圈)徑向負(fù)荷，其疲勞壽命為商用鋼圈(輪圈)壽命要求的2倍[如12時ATV鋼圈，徑向負(fù)荷500Kg (商用要求377Kg)，疲勞壽命I, 000，000次(商用要求500，000次)]，甚超過SAEJ328及CNS9479規(guī)范要求，其應(yīng)用于15時鋼圈亦有類同的效應(yīng)。
[0067]又，本發(fā)明能搭配自行設(shè)計(jì)的治具及低熱輸入量焊接制程，并結(jié)合機(jī)器人和旋轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)同步進(jìn)行焊接，可使制程自動化生產(chǎn)，能積極提升生產(chǎn)效率，且與傳統(tǒng)MAG焊接相較，可使鋼圈具有低變形的特性，適正的焊接參數(shù)條件，可達(dá)無噴濺的效果，具高焊接質(zhì)量，并大幅節(jié)省后加工所需的人力。
[0068]另，本發(fā)明能利用低熱輸入量焊接制程較傳統(tǒng)MAG焊接低約30 %，其焊道及熱影響區(qū)相對較窄、適正焊接參數(shù)條，焊件有較高的焊接強(qiáng)度、伸長率及彎曲韌性，對先進(jìn)高強(qiáng)度鋼、薄板及鋼圈的焊接尤為適合；同時能解決較高強(qiáng)度(如590MPa級以上)鋼種于傳統(tǒng)閃光焊接后，輪緣成形時常產(chǎn)生裂縫及高不良率的問題，使能實(shí)現(xiàn)應(yīng)用于輪緣/輪盤鋼圈的焊接。
[0069]上文僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用來限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，凡依本發(fā)明權(quán)利要求范圍所述的形狀、構(gòu)造、特征及精神所為的均等變化與修飾，均應(yīng)包括于本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種先進(jìn)高強(qiáng)度鋼輪圈的制造方法，其特征在于，其包含:取一抗拉強(qiáng)度至少590MPa級的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板材進(jìn)行卷圓使形成一輪緣，繼于該輪緣的接合端施以低熱輸入量焊接使成一接合的中空圓筒狀輪緣，繼將該輪緣進(jìn)行擴(kuò)孔操作及旋壓成形操作；另取一抗拉強(qiáng)度至少980MPa級的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板材進(jìn)行沖壓使形成一輪盤，將該輪緣與該輪盤進(jìn)行低熱輸入量焊接操作，以制成一輪圈。
2.如權(quán)利要求1所述的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼輪圈的制造方法，其特征在于，其中該用以形成該輪緣及該輪盤的該先進(jìn)高強(qiáng)度鋼的種類為熱軋鋼板、雙相、復(fù)合相、雙相可塑性或麻田散鐵的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼種。
3.如權(quán)利要求1所述的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼輪圈的制造方法，其特征在于，其中該形成該輪緣的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板材利用三軸式雙邊位移自動卷圓機(jī)進(jìn)行卷圓操作，該形成該輪盤的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板材以沖壓設(shè)備進(jìn)行沖制操作。
4.如權(quán)利要求1所述的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼輪圈的制造方法，其特征在于，其中該輪緣置于一焊接治具上進(jìn)行低熱輸入量焊接制程，該焊接治具系包括有一底座，該底座兩側(cè)設(shè)有成對的定位柱，該二定位柱相對側(cè)設(shè)有相向的凹嵌槽，該定位柱頂面固定有一上定位件，該定位柱相對該上定位件的下方固定有一下定位件，該下定位件嵌設(shè)于該凹嵌槽，該輪緣定位于該上定位件與該下定位件之間。
5.如權(quán)利要求4所述的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼輪圈的制造方法，其特征在于，其中該上定位件設(shè)有一操作穿槽，該下定位件設(shè)有頂面多個氣孔，且該下定位件凸出有一氣嘴，該等氣孔與該氣嘴相連通。
6.如權(quán)利要求4所述的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼輪圈的制造方法，其特征在于，其中該焊接治具及該上定位件、該下定位件的材料為選用銅材、鋁材或鋼材。
7.如權(quán)利要求1所述的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼輪圈的制造方法，其特征在于，其中卷圓后的該輪緣先進(jìn)行點(diǎn)焊固定。
8.如權(quán)利要求1所述的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼輪圈的制造方法，其特征在于，其中該輪緣的低熱輸入量焊接制程完成后，將該焊接處進(jìn)行研磨處理，用以將焊冠或焊根去除，該中空圓筒狀輪緣于一油壓機(jī)進(jìn)行擴(kuò)孔操作，該旋壓成形操作于一旋壓機(jī)進(jìn)行操作。
9.如權(quán)利要求2所述的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼輪圈的制造方法，其特征在于，其中該輪緣的該先進(jìn)高強(qiáng)度鋼與該輪盤的該先進(jìn)高強(qiáng)度鋼為同種類或不同種類的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼的組合搭配。
10.如權(quán)利要求1所述的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼輪圈的制造方法，其特征在于，其中該輪緣的厚度范圍為1.2~2.2mm,該輪盤的厚度范圍為1.6~2.2mm。
11.如權(quán)利要求1所述的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼輪圈的制造方法，其特征在于，其中該輪緣與該輪盤于進(jìn)行低熱輸入量焊接操作前，先利用一油壓機(jī)進(jìn)行機(jī)械固定，該輪緣與該輪盤的進(jìn)行低熱輸入量焊接操作配合一緊箍焊接治具來進(jìn)行。
12.如權(quán)利要求11所述的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼輪圈的制造方法，其特征在于，其中該緊箍焊接治具包括有二弧形緊固件，該弧形緊固件具有一弧形部及該弧形部兩端的固結(jié)部，該固結(jié)部設(shè)有一固結(jié)孔，該固結(jié)孔通過一螺件來進(jìn)行相互螺結(jié)。
13.如權(quán)利要求11所述的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼輪圈的制造方法，其特征在于，其中該緊箍焊接治具的材料選用銅 材、鋁材或鋼材。
14.如權(quán)利要求1所述的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼輪圈的制造方法，其特征在于，其中該低熱輸入量焊接為低溫金屬傳輸焊接或鎢極惰氣電弧焊接。
15.一種先進(jìn)高強(qiáng)度鋼輪圈的制造治具，其特征在于，其包含: 一底座，該底座兩側(cè)設(shè)有成對的定位柱，該二定位柱相對側(cè)設(shè)有相向的凹嵌槽，該二定位柱間形成一容置空間； 一上定位件，系固定于該定位柱的頂面，該上定位件設(shè)有一操作穿槽； 一下定位件，嵌設(shè)定位于該凹嵌槽而位于該上定位件下方； 其中，該容置空間用以設(shè)置一卷圓后的輪緣，且該卷圓后的輪緣定位于該上定位件與該下定位件之間。
16.如權(quán)利要求15所述的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼輪圈的制造治具，其特征在于，其中該定位柱設(shè)有頂面的多個定位孔及頂部兩側(cè)的鎖穿孔，該鎖穿孔連通該凹嵌槽，該上定位件兩側(cè)設(shè)有多個定位孔，該下定位件設(shè)有頂面多個氣孔及該下定位件凸出一氣嘴，該氣孔與該氣嘴相連通，該氣嘴用以連接一氣管。
17.如權(quán)利 要求15所述的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼輪圈的制造治具，其特征在于，其中該焊接治具及該上定位件、該下定位件的材料選用銅材、鋁材或鋼材。
18.一種先進(jìn)高強(qiáng)度鋼輪圈的制造治具，其包含一緊箍焊接治具，其特征在于，該緊箍焊接治具包括有二弧形緊固件，該弧形緊固件具有一弧形部及該弧形部兩端的固結(jié)部，該二弧形緊固件用以將一輪緣與一輪盤結(jié)合的周邊予以箍緊接合。
19.如權(quán)利要求18所述的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼輪圈的制造治具，其特征在于，其中該緊箍焊接治具的材料選用銅材、鋁材、或鋼材。
20.如權(quán)利要求18所述的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼輪圈的制造治具，其特征在于，其中該固結(jié)部設(shè)有一固結(jié)孔，該固結(jié)孔以螺件來進(jìn)行螺結(jié)箍緊操作。
【文檔編號】B23P15/00GK103909381SQ201210595578
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月28日
【發(fā)明者】姜志華, 林志倫, 魏嘉民, 王俊杰, 吳隆佃 申請人:財(cái)團(tuán)法人金屬工業(yè)研究發(fā)展中心