[发明专利]提高轻金属制车轮的强度使之轻量化的方法及这种车轮

说明书

本发明涉及的是车辆用轻合金车轮的轻量化方法和这种车轮。

由于减轻车辆弹簧以下的重量，在燃费和提高行驶的稳定性及外观上存在着优越性，所以近几年来，特别在小轿车、大型客车、卡车中应用铝合金、镁合金的车轮多了起来。但是，在现有的技术中，轻量化是有限度的。进行更轻量加工时，会担心出现耐久性、即疲劳强度和刚性恶化的现象。另外，车轮表面带有设计方面的视野可见的光泽和光亮性，一般情况下是受欢迎的。为了满足这种愿望，现在采用的是镀铬或抛光研磨技术。但在长期使用时，会出现电镀层剥离和加工过程的影响造成的母材疲劳强度恶化等现象，这是其缺点。而且，抛光研磨时必须有研磨加工的大型设备和需要较长的时间，作业环境中会产生粉尘等，也是存在的问题。众所周知，现有的提高疲劳强度的方法是：喷射硬化法、栅极放射法、高压液体珩磨法等。但是，若是复杂设计的轿车车轮时会出现喷射和栅极投射不到的阴性部分，就不可能依靠全面地匀匀地使表面硬化来施加压缩残留应力。还有，电镀法加工的过程，同时会使车轮表面的研磨量增多，引起车轮自身变瘦的现象，表面硬化层限制在0.1～0.2的范围。大幅度地轻量化是不能实现的，所以期待着车轮表面整体均匀硬化的新型方法。

本发明想要解决的问题是：在前述部件的整个面上，赋予足够的疲劳强度和刚性，并同时提高前述部件的光泽和光亮性。

将成形后，或者机械加工工程几乎结束或已经结束阶段的车辆用轻合金的一体式或组合式的车轮的圆盘及轮圈等部件(以下称部件)置于介质里，使该部件与介质振动，依靠这种振动使介质在前述部件表面拍打，求得前述部件全面地提高疲劳强度，以此减轻前述部件的厚度。

再有，前述的介质由钢或不锈钢等比重较大的金属，或者金属与其它物质的混合物或化合物、或者陶瓷等构成。它的形状呈球形或角被处理成带点圆形的异形状。它的大小在2～10mm的范围。再有，这些介质中有部分带有凸形结构，以此使介质及部件的自转和滚筒内介质的循环呈良好的状态，能对前述部件的设计或设计中产生的小的曲面有效地作用。

进一步，取前述介质足够覆盖前述部件的量，放满在滚筒里，并在滚筒里添加研磨及/或光泽用的抛光剂和水，使滚筒振动。并将此振动传到介质和前述部件上。这样能够提高前述部件的疲劳强度和表面的光泽度。

采用上述的方法，可以得到更轻量化的铝、镁等材料的轻合金的车辆用车轮。

图1为振动套筒装置的简略断面图。

图2为试验车轮的断面图。

图3为试验车轮的正面图。

图4为耐久试验机的侧面图。

图5为轮圈刚性试验用的万能试验机的侧面图。

图6为轮圈刚性试验用的万能试验机的正面图。

图7为轮圈变形试验中，负荷间隔状态的示意图。

图1的a图是本发明用的振动滚筒装置7的简略断面图。滚筒1的断面呈U字型，有规定的深度，形成了槽。内侧上贴有橡胶片。在滚筒1内放入介质3，要准备能使车轮2足够覆盖的量。另外在套筒1上设置了一对转动轴6和6-1，分别在轴上配置不对称的重量。这个转动轴与底座上设置的发动机的转动轴通过万向接头连结并被驱动，所以能将振动传到滚筒1。滚筒1能自由地振动，通过弹簧4固定在底座5上。

在滚筒1内放入的介质3是钢制的。大小在2-10mm的范围。由图1中图b所示的球状与图c所示的凸起状的介质混合组成。容积比为8比2。这种比例和材质及大小，应根据部件的形状、大小，设计情况以及设计中出现的凹凸部位的最小半径来决定。凸起球状可以促使介质3整体的循环性和车轮2及介质3自身的自转，与介质无遗漏地接触。另外，介质3的量最好是能不断地覆盖车轮2整体的足够的量。本例中使用的是钢的介质，根据部件的材质，也可以使用不锈钢的介质。

使前面出现的转动轴6和6-1，以每分钟1000至2000的转速运转，使滚筒振动。其振幅调至平均1至5mm，使内部介质振动。另外，为了给予车轮表面光泽和光亮度，每升介质中加入10至30g的抛光剂及水，如图1所示的位置，将车轮埋没。本例中的车轮是一体型的铝制车轮。运转中的车轮2的整个面不断地被介质覆盖，介质向箭头B的方向循环，车轮也进行自转。这里面的介质随着振动的频率拍打车轮的表面。车轮在上述状态下处理15至30分钟。将车轮取出后洗净，就可以得到整个面上没有不均匀光泽的硬质的表面。若一定时间后，使滚筒的振动方向(图1箭头A)反向进行，并且使车轮的自转也反向进行，可以得到更加均匀的加工效果。