[發明專利]雙金屬制動轂外殼、鋼制車輪、筒形鋼制部件及其制造方法

有效

• 申請號: 202010138434.3
• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN111114197B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 張譯
• 申請（專利權）人: 張譯
• 主分類號: F16D65/10
• 分類號: F16D65/10
• 代理公司: 北京名華博信知識產權代理有限公司 11453
• 代理人: 張玉樞

本發明公開了一種雙金屬制動轂外殼、鋼制車輪及筒形鋼制部件及其制造方法。使用廢舊鋼材材料經過離心鑄造成圓環形鑄坯，再對鑄坯進行熱擠壓，形成鍋狀中間體。接著再對鍋狀中間體進行旋壓操作。然后制成雙金屬制動轂外殼、鋼制車輪或者筒形鋼制部件。形成的產品金相結構好，材料性能高而且重量輕強度高。本發明的筒形部件的制造方法，可以用于制造筒身較大的鋼制部件，無需再將筒底部與筒身部進行焊接連接，提高了機械強度，比金屬板材沖壓形成的筒形部件較少材料成本。

技術領域

本發明涉及一種汽車制動轂外殼的制造方法，特別是一種鋼制外殼的雙金屬制動轂外殼的制造方法，本發明還涉及這種方法制造的制動轂外殼。本發明還涉及鋼制車輪的制造方法及其鋼制車輪，以及筒形鋼制部件及制造方法。

背景技術

目前的載重汽車一般都是使用鼓式剎車系統，是將圓筒形的金屬制動轂設置在輪轂的內圈，與輪轂之間通過端部法蘭連接固定，剎車片及剎車系統設置在制動轂的內部空間。

最初的汽車制動轂是灰鑄鐵鑄造的，由于灰鑄鐵是性能較好的摩擦材料，因而灰鑄鐵制動轂也曾經占據汽車制動轂的主要市場。但是灰鑄鐵制動轂存在著明顯的缺陷，金屬晶體排列結構不緊密，鑄態疏松，灰鑄鐵本身強度不高，為了保持鑄鐵制動轂的形狀穩定和結構完好，必須將制動轂做的很厚很厚。重量大、強度低、金相結構不好是鑄造工藝本身不能克服的缺陷。

后來人們開發出一種雙金屬制動轂。實現了輕量化的目的，減輕了制動轂的重量和厚度，其是選用一種鋼制材料的外殼層來保證機械強度，內層則使用灰鑄鐵作為摩擦層來摩擦制動。由于鋼制材料機械強度比鑄鐵高得多，因而可以降低整體厚度，降低重量。雙金屬制動轂內外層之間也經過了機械結合過渡到冶金鑄造結合過程，目前形成了圖1所示的一種鑄造結合的雙金屬制動轂。由制動轂外殼輪圈部1和摩擦層2組成，摩擦層2鑄造結合在外殼輪圈部1的內部，外殼為鋼制外殼，這樣可以降低厚度，減輕重量，增加強度，同時保證機械強度。外殼的輪圈部1與法蘭部4通過彎折3一體過渡連接，法蘭部設置有螺孔401和中心孔403，還可以設置減重凹坑402。由于摩擦層2是鑄造在外殼內部的，現有技術中的外殼則一般是鋼板經裁切后旋壓形成的，金屬晶體結構排列較為緊密。這種制動轂整體厚度和重量有很大降低。

但是隨著制動轂重量和厚度的降低及性能的提升，也導致成本大大提高。比如鑄鐵制動轂雖然材料用量大，但用料價格低廉，加工工序少，材料成本和加工成本都較低。而雙金屬制動轂則材料成本高，同時加工成本也高。例如，上述現有技術的雙金屬制動轂的外殼都是以鋼板為原料，經過裁切下料、旋壓機旋壓成型的。在此過程中，制動轂外殼需要裁切成圓環狀鋼板材料。由于成型的商品鋼板中并沒有這種規格結構的材料，只有成型的方形、長方形或者卷板材料，因而下料時需要剪切掉大量的邊角及中心部位，下腳料直接成為廢鋼，造成鋼板材料的浪費。如圖2和圖3所示，使用方形鋼板時需要裁切成保留C和D部分的圓環板，而邊角A和中央圓心部B只能作為下腳料廢鋼，廢料率較高。如裁切出外徑1000毫米，內徑300毫米的圓環形鋼板，產生廢鋼率為28.5％。同時鋼板材料成本高昂，不利于降低整體制動轂的制造成本。也有人用無縫鋼管作為初始材料，如專利2012200610272中則使用無縫鋼管作為初始原料，這樣的制造方法成本更高，無法接受，根本不適合目前的汽車制動轂制造領域。

現有技術有以雙離心鑄造的方法制作制動轂，外殼使用鑄鋼離心鑄造形成，摩擦層使用灰鑄鐵離心鑄造形成。但是這種制動轂外殼仍存在強度的問題，因為鑄鋼本身形成的外殼未經過鍛造或者軋制時，金相結構未發生變化，而且存在鑄造沙眼氣孔等缺陷，機械強度比較差，仍然需要較厚的厚度才能滿足制動轂的需求。

綜上所述，目前雙金屬制動轂的可改進之處主要是在制動外殼上，當然更為重要的是體現在如何降低制動轂外殼的制造成本上。

鑄鋼熱擠壓工藝在制動轂制造領域尚未被開發，鑄鋼熱擠壓也可以改變金相結構，提高拉伸強度和剪切強度，一般鑄鋼經過熱擠壓工藝后金相結構會發生變化，變得金屬晶體排列均勻致密。