[發明專利]一種超高強鋼車輪輪輻及其加工方法

在審

• 申請號: 201710722184.6
• 申請日: 2017-08-22
• 公開（公告）號: CN107520581A
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 安健
• 申請（專利權）人: 蘇州普熱斯勒先進成型技術有限公司
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;B21D37/16;C22C38/26;C22C38/28;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/38
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙)11371
• 代理人: 吳開磊

技術領域

本發明涉及車輪輪輻加工領域，具體而言，涉及一種超高強鋼車輪輪輻及其加工方法。

背景技術

隨著汽車工業的日益發展，人們對汽車的節能環保及安全性要求也越來越高。采用輕量化技術并提高汽車的安全性能，降低汽車的燃料消耗已經成為汽車行業發展的必然選擇。而從汽車不同部位的輕量化效果來看，汽車車輪的輕量化效果最為明顯。因此車輪重量一直成為輕量化的一個重要目標。輪輻是車輪上的一個主要部件，其重量決定著車輪的重量。進一步大幅提高車輪強度，減薄就成了車輪輕量化的主要手段。目前鋼制輪輻主要靠多工序的冷沖壓來制造，例如專利CN105081131A提供的一種汽車輪輻板沖壓工藝，里面有10個工工序來冷沖壓制備輪輻。受限于冷成形的成形極限，鋼材的強度無法進一步提高。

目前最高強度的冷沖壓輪輻的抗拉強度為590MPa。而熱沖壓成形工藝還沒有應用于車輪。主要是由于一直以來熱沖壓工藝主要應用在車身部件上，采用的鋼材為22MnB5。這些熱沖壓零件的金相組織為全馬氏體組織。全馬氏體組織具有強度高而塑性和韌性低，抵抗疲勞裂紋能力差，抗沖擊能力差，焊接性能，低溫脆性大的特點。而車輪輪輻是汽車重要承載部件，對疲勞強度和沖擊韌性要求很高，對焊接性能要求也很高。這些特點導致采用傳統熱沖壓工藝和傳統馬氏體鋼不適用于車輪。

雙相鋼是目前車身和底盤廣泛應用的高強鋼之一。其強度高，塑性好，沖擊韌性好，抗疲勞裂紋能力和焊接性能均可。但是車輪輪輻的成形復雜，對鋼材的塑性要求很高。因此抗拉強度在780MPa及以上級別的雙相鋼很難進行輪輻的冷沖壓。雖然TRIP和QP鋼具有很高的強度同時也具有很高的塑性，但其高硅的化學成分導致易產生軋制缺陷造成其鋼板表面質量不高，而且焊接性能不良。這也限制了這些高強鋼種在車輪輪輻上的應用。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的第一目的在于提供一種超高強鋼車輪輪輻的加工方法，該加工方法非常適用于超高強鋼車輪輪輻的加工，現有技術中的超高強度的鋼一般有很高的強度，但是其成型質量不高，焊接性能不良，本發明通過選用具有特定的化學組成的鋼板毛坯，并且配合本發明的特有加工工藝，使得加工得到的超高強鋼不僅本身各方面性能比較優異，而且使得該高強度的鋼比較適用于車輪輪輻，為車輪輪輻的鋼材質提供了更廣泛的原材料，提高了車輪輪輻本身的相關性能，具有較強的應用價值，無形之中擴展了該超高強鋼的廣泛適用度。

本發明的第二目的在于提供一種由上述加工方法加工得到的超高強鋼車輪輪輻，該車輪輪輻為超高強度及良好韌性的雙相鋼組織即鐵素體和馬氏體金相組織，具有超高強度，從而可以大幅度降低輪輻的鋼板厚度，實現鋼制車輪的大幅輕量化。

為了實現本發明的上述目的，特采用以下技術方案：

本發明提供了一種超高強鋼車輪輪輻的加工方法，具體包括如下步驟：

(A)選擇包括如下化學組成的鋼板毛坯：C≤0.2wt％，Si≤0.6wt％，Mn≤1.7wt％，Cr≤0.1wt％,，Nb≤0.02wt％，Ti≤0.02wt％，Al≤0.02wt％，余量為鐵及不可避免的不純物；

(B)將上述鋼板毛坯先冷沖壓，落料圓形毛坯，預成形凸包，包然后加熱保溫2-6min，將所述鋼板毛坯置于熱沖壓模具中熱沖壓，保壓冷卻5-20s，在壓制時，由模具同時完成螺紋孔的沖孔及錐角的擠壓，實現熱沖孔及熱擠壓。后激光割孔及拋丸處理，即可。

本發明提供的鋼板毛坯主要特點為低碳、低硅以及錳含量，如果量太大可能會影響會使得加工得到的鋼材的脆性、硬度、焊接等性能等，因此需要嚴格控制在本發明的要求范圍內，另外選擇的該鋼板毛坯中含還有Cr，Nb，Ti，Al和Fe元素，所選用的鋼板毛坯含有這些元素，可以提搞鋼板的強度、韌性及淬透性，使得該鋼板毛坯的性能可以滿足加工需求。

優選地，為了提高產品的性能，鋼板毛坯的的化學組成成分包括：C0.1-0.2wt％之間，Si 0.5-0.6wt％之間，Mn 1.5-1.7wt％之間。

更優地，C 0.12-0.18wt％之間，Si 0.55-0.58wt％之間，Mn 1.55-1.65wt％之間。

本發明加工方法的路線為：落料圓形毛坯，預成形凸包，采用感應或電阻加熱方式加熱凸包毛坯，壓機壓制，由模具冷卻制件，激光割孔，拋丸處理后得到成品，具體原理為：鋼板毛坯經熱成形沖壓時，在完成制件成形的同時進行了淬火熱處理。獲得了超高強度及良好韌性的雙相鋼組織即鐵素體和馬氏體金相組織。