本发明涉及车轮,具体涉及一种不同材料的轮辋与轮辐之间的焊接方法及车轮。
背景技术:
1、汽车产业在我国经济发展中占据着举足轻重的地位,其快速发展带来了产业链的不断完善,在这个过程中,汽车零部件的设计与制造水平也在不断提高,以满足日益严苛的市场需求,车轮作为汽车行驶的关键组成部分,其性能和质量对整车性能具有至关重要的影响,可以说,优质的车轮是确保汽车安全、舒适和高效行驶的基础,车轮的性能直接影响着汽车的行驶稳定性,车轮的质量对汽车的舒适性具有重要影响,车轮的性能和质量还关系到汽车的安全性,因此,需要不断提高车轮设计与制造水平,以满足市场和消费者的需求。
2、如中国专利申请号201922249732.5,公告日为2020.08.04的专利文献,其公开了一种组合式车轮及汽车,该组合式车轮包括轮辋和轮辐;其中,轮辋和轮辐组合固定在一起,轮辋选用旋压性能好的铝合金,通过旋压工艺制成;轮辐选用流动性好的铝合金,通过低压铸造工艺制成;轮辋的内轮缘处设置有卷边结构。
3、如该文献的现有技术,其采用了两种不同材料的复合,但是其只是简单得将两种材料通过焊接固定在一起,没有考虑到焊接时由于两种材料能够承受的温度不同而导致其中一个材料被焊接时的温度影响而形变,另一个材料不受温度影响,最终导致两种材料无法完全融合在一起,这样这两种材料就只能依靠传统焊接时采用的焊料才能实现固定。
技术实现思路
1、本发明提供一种不同材料的轮辋与轮辐之间的焊接方法及车轮,通过旋转摩擦的方式产生热量进而使得材料能够达到柔软可流动的塑性状态,从而便于将两种不同材料之间能够相互混合,由此确保不同材料的轮辋和轮辐之间的连接稳定可靠。
2、为达到上述目的,本发明的技术方案是:一种不同材料的轮辋与轮辐之间的焊接方法,具体步骤包括:
3、(1)将轮辋和轮辐套合,使得轮辋的底端与第一焊接平台相抵持。
4、(2)将支撑模具伸入车轮内使得第一焊接平台的底部放置在支撑模具上形成刚性支撑。
5、(3)通过摩擦搅拌焊的方式进行焊接。
6、(4)驱动焊针移动至第一焊接平台中心位置并向下移动并穿过轮辋和第一焊接平台。
7、(5)在焊针移动的过程中,焊针进行旋转,通过旋转使得与轮辋和第一焊接平台之间进行摩擦和塑性变形产生热量。
8、(6)通过热量使得轮辋和第一焊接平台达到可流动的塑性状态。
9、(7)焊针继续向下移动,通过旋转和向下移动迫使轮辋和第一焊接平台在焊针周围混合,形成均匀的焊缝。
10、(8)焊针复位,等待轮辋和第一焊接平台自然冷却后形成固态焊缝。
11、以上方法,通过重量较轻的材料制成的轮辐确保车轮能够实现轻量化,而同时通过相对重量较重的轮辋对车轮整体的刚性进行保证,通过设置不同重量的材料,从而在确保车轮的刚性强度足够的同时也能够实现轻量化,且在轮辋的另一端还设有卷边,从而使得轮辋另一端的边缘呈现出卷曲状,这样轮辋的长度方向增加厚度,且卷边受到向上以及向内的弯曲力,从而产生沿着轮辋横向方向的力,从而进一步从受力上增大了轮辋的刚性强度,从而能够提高轮辋的结构强度,同时也不需要通过将轮辋边缘增加厚度的方式实现提高轮辋的结构强度,从而导致加工复杂,由此使得车轮的刚性强度更好;同时,通过在第一焊接平台上设置导向台,由此使得在对轮辋和轮辐进行加工时,通过导向台和导向块的作用方便将轮辋对准轮辐并更好地保证将第一焊接台和轮辋的底端接触,由此方便焊接;通过旋转摩擦的方式产生热量进而使得材料能够达到柔软可流动的塑性状态,从而便于将两种不同材料之间能够相互混合,由此确保不同材料的轮辋和轮辐之间的连接稳定可靠;且通过摩擦搅拌焊的方式使得能够控制热量对材料的影响,使得热影响的区域不会过大,方便焊接时温度过高而导致材料内部结构的变化而影响车轮的稳定性,同时,由于焊缝位于第一焊接台与轮辋接触面的中心,由此使得,焊接时产生的热量也会从中心向四周均匀散开,这样也能保证温度对材料的影响相对平均,由此确保材料内部结构承受的温度能够在控制范围内。
12、进一步的,在轮辐靠近轮辋的一端设有第一焊接平台,轮辋的底端与第一焊接平台抵持接触;第一焊接平台包括主体和支撑体,主体的一侧向外凸设有支撑体,所述支撑体向轮辋另一端方向延伸并与轮辋的底端抵持接触。
13、由此设置,通过第一焊接平台能够方便轮辐与轮辋之间的焊接。
14、进一步的,在第一焊接平台上方的轮辐上设有第二焊接平台,在轮辋的一端上设有搭桥,所述搭桥的一端连接在轮辋的一端上,搭桥的另一端与第二焊接平台连接,在塔桥和第一焊接平台之间形成降噪空腔。
15、以上设置,通过设置降噪空腔,从而能够实现车轮的降噪。
16、进一步的,在第二焊接平台上设有与搭桥相对应的焊接台,所述搭桥的另一端通过焊接的方式连接在焊接台上;步骤(8)之后还包括通过摩擦搅拌焊的方式将搭桥的另一端和焊接台进行焊接。
17、以上设置,通过焊接台方便实现对搭桥的焊接。
18、进一步的,焊接台设置在支撑体的上方,支撑体的上端面与搭桥的中部抵接,且支撑体、搭桥和焊接台形成一个降噪空腔。
19、以上设置,通过支撑体对搭桥进行支撑的同时通过搭桥与焊接台进行焊接形成一个降噪空腔,形成方式简单且可靠。
20、进一步的,搭桥包括搭桥主体,搭桥主体的中部向下形成凹陷腔,凹陷腔的两侧壁向外向上倾斜设置,凹陷腔靠近第一焊接平台的一侧壁的底部与支撑体相抵接。
21、以上设置,通过倾斜设置的凹陷腔侧壁对包覆的轮胎更好地进行进入以及导向,另外对倾斜侧壁的底部进行支撑,无需进行能增大对搭桥的支撑接触面,增大支撑作用力。
22、进一步的,所述轮辐的材料为铸造铝合金a356;轮辐的抗拉强度为260mpa,屈服强度为160mpa,延伸强度为7%,硬度为85hb;所述轮辋的材料为6061铝合金,轮辋的抗拉强度为310mpa,屈服强度为260mpa,延伸强度为12%,硬度为116hb。
23、以上设置,通过确定轮辐和轮辋材料的结构强度,从而保证轮辋的刚性强度大于轮辐的刚性强度。
24、进一步的,车轮的刚性强度计算公式为:
25、
26、其中,k为车轮的刚性强度,为轮辋的振动频率,为轮辐的振动频率,m为车轮的重量。
27、以上设置,通过计算出车轮的刚性强度,从而确定车轮的刚性强度小于轮辋的刚性强度大于轮辐的刚性强度;轮辐的重量小于轮辋的重量,由此使得车轮在轻量化的同时刚性足够。
28、进一步的,所述焊针的转速为900-2500r/min;焊缝的局部温度为430-510°;焊针的前进速度为200mm-1000mm/min。
29、以上设置,通过控制焊针的转速和前进速度,便于将焊缝的局部温度能够控制在两种不同材料的承受温度范围内,从而防止温度过高而导致材料内部结构发生变化而降低性能。
30、本发明另一方面提供一种车轮,包括轮辋和轮辐,所述轮辋的一端与轮辐连接,其特征在于:轮辋的另一端弯曲向下形成卷边,在轮辋和轮辐之间设有降噪空腔;所述轮辋的刚性强度大于轮辐的刚性强度,轮辋的刚性强度大于轮辐的刚性强度;轮辐的重量小于轮辋的重量;在轮辐靠近轮辋的一端设有第一焊接平台,轮辋的底端与第一焊接平台抵持接触;第一焊接平台包括主体和支撑体,主体的一侧向外凸设有支撑体,所述支撑体向轮辋另一端方向延伸并与轮辋的底端抵持接触,在第一焊接平台中心上方的轮辋上设有自轮辋的顶端贯穿至底端的焊缝。
31、以上结构,通过设置有焊缝的方式形成车轮,通过重量较轻的材料制成的轮辐确保车轮能够实现轻量化,而同时通过相对重量较重的轮辋对车轮整体的刚性进行保证,通过设置不同重量的材料,从而在确保车轮的刚性强度足够的同时也能够实现轻量化,且在轮辋的另一端还设有卷边,从而使得轮辋另一端的边缘呈现出卷曲状,这样轮辋的长度方向增加厚度,且卷边受到向上以及向内的弯曲力,从而产生沿着轮辋横向方向的力,从而进一步从受力上增大了轮辋的刚性强度,从而能够提高轮辋的结构强度,同时也不需要通过将轮辋边缘增加厚度的方式实现提高轮辋的结构强度,从而导致加工复杂,由此使得车轮的刚性强度更好;同时,通过在第一焊接平台上设置导向台,由此使得在对轮辋和轮辐进行加工时,通过导向台和导向块的作用方便将轮辋对准轮辐并更好地保证将第一焊接台和轮辋的底端接触,由此方便焊接;通过旋转摩擦的方式产生热量进而使得材料能够达到柔软可流动的塑性状态,从而便于将两种不同材料之间能够相互混合,由此确保不同材料的轮辋和轮辐之间的连接稳定可靠;且通过摩擦搅拌焊的方式使得能够控制热量对材料的影响,使得热影响的区域不会过大,方便焊接时温度过高而导致材料内部结构的变化而影响车轮的稳定性,同时,由于焊缝位于第一焊接台与轮辋接触面的中心,由此使得,焊接时产生的热量也会从中心向四周均匀散开,这样也能保证温度对材料的影响相对平均,由此确保材料内部结构承受的温度能够在控制范围内。