制造具有鑄鐵子組件的組件的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本專利申請設(shè)及一種制造具有鑄鐵子組件的組件的方法。 背景
[0002] 在美國專利號7, 518, 082中公開了一種用于電弧焊接可鍛鑄鐵的方法。 概述
[0003] 在至少一個實施例中，提供了一種制造具有鑄鐵子組件的組件的方法。該方法可 包括提供一個具有第一接合表面的鋼插件，并且將該鋼插件結(jié)合至一個鑄鐵部分W便形成 一個鑄鐵子組件，運樣使得第一接合表面為鑄鐵子組件的外表面。該方法可進一步包括提 供一個具有第二接合表面的鋼部件，并且使該第二接合表面與該第一接合表面頂接。該方 法可進一步包括鄰近第一接合表面和第二接合表面將鑄鐵子組件接合至鋼部件。
[0004] 在至少一個實施例中，提供了一種制造具有鑄鐵子組件的組件的方法。該方法可 包括提供一個具有第一貼合表面的第一鋼插件，并且在該第一鋼插件周圍誘鑄第一鑄鐵部 分W便制造一個第一鑄鐵子組件。該方法可進一步包括提供一個具有第二貼合表面的第二 鋼插件，并且在該第二鋼插件周圍誘鑄第二鑄鐵部分W便制造一個第二鑄鐵子組件。該方 法可進一步包括將第一貼合表面與第二貼合表面對齊，并且沿第一貼合表面和第二貼合表 面焊接第一鑄鐵子組件，運樣使得焊接部不延伸至并且不對第一鑄鐵部分和第二鑄鐵部分 滲碳。 附圖簡要說明
[0005] 圖1為一個鋼插件的透視圖。
[0006] 圖2為另一個鋼插件的透視圖。
[0007]圖3a和3b為制造具有鑄鐵子組件的組件的方法的流程圖。
[0008] 圖4a和4b為接合至鋼部件的鑄鐵子組件的截面圖。
[0009] 圖5為組件的放大橫截面圖。
[0010] 圖6a和化為鑄鐵子組件的截面圖。 詳細(xì)說明
[0011] 按照要求，在此披露了本發(fā)明的多個詳細(xì)實施例；然而將理解的是，所披露的運些 實施例僅是本發(fā)明的示例，運些實施例可W按不同的和替代的形式來實施。運些圖不一定 按比例繪制；一些特征可能被夸大或最小化W便示出特定部件的細(xì)節(jié)。因此，在此披露的具 體的結(jié)構(gòu)上和功能上的細(xì)節(jié)不得解釋為限制性的，而是僅作為教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員W不同 方式采用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。
[0012] 由于輪軸部件所經(jīng)歷的高壓力和負(fù)載，輪軸部件通常由高強度鑄鐵制成。使用高 強度鑄鐵可使得能夠產(chǎn)生復(fù)雜形狀的輪軸部件，并且可最小化機械加工處理。此類輪軸部 件可包括輪軸外殼、制動鼓組件、載體組件、制動錯等。鑄鐵的碳和娃含量可影響將附件或 其他部件焊接至輪軸部件W便形成輪軸組件的能力。在下表1中示出可流動鑄鐵（如灰鑄 鐵、可鍛鑄鐵、W及致密石墨鑄鐵）的材料成分。
表1 :不同鑄鐵的材料成分
[0013] 灰鑄鐵為可包含石墨微結(jié)構(gòu)的一種類型的鑄鐵。石墨可為薄片形式并且由娃而穩(wěn) 定，運可抑制碳化鐵的發(fā)展。灰鑄鐵中薄片形式的石墨可導(dǎo)致石墨遍及灰鑄鐵更大程度的 溶解或擴散。石墨薄片的溶解或擴散可導(dǎo)致由灰鑄鐵制成的部分中的易碎區(qū)域。
[0014] 可鍛鑄鐵為包含石墨微結(jié)構(gòu)的一種類型的鑄鐵。石墨可為球形或結(jié)節(jié)形式。添加 儘或儀可使石墨能夠呈結(jié)節(jié)或球形形式。相比灰鑄鐵，球形或結(jié)節(jié)微結(jié)構(gòu)可提供更大的強 度，并且增強延展性。
[0015] 輪軸組件制造商所采用的普通形式的可鍛鑄鐵為SAEJ434。SAEJ434可為用于 與輪軸組件使用可接受的各種等級。在W下表2中示出SAEJ434等級的機械特性的一些 實例。
表2 :選擇SAEJ434等級的機械特性
[0016] 致密石墨鑄鐵（CGI)為包含石墨微結(jié)構(gòu)的一種類型的鑄鐵。石墨可為純薄片或半 結(jié)節(jié)形式。半結(jié)節(jié)微結(jié)構(gòu)可提供介于灰鑄鐵與可鍛鑄鐵之間的強度和延展性。
[0017] 焊接由鑄鐵制造的部分可出現(xiàn)各種問題。焊接由鑄鐵制造的部分所產(chǎn)生的熱量可 使石墨微結(jié)構(gòu)進一步溶解或擴散。該溶解或擴散可導(dǎo)致焊接部附近碳化物、馬氏體、滲碳體 或貝氏體的形成。包括滲碳體的形成物可被稱為"白鑄鐵"。運些形成物可減少運些鑄鐵制 成的部分的強度。因此，由于其原始強度的潛在損失，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)通常警告不要焊接鑄鐵。
[0018] 通常，可使用鑄鋼來形成輪軸部件，并且將鑄鋼附件部件焊接至鑄鋼輪軸部件W 便形成輪軸組件。鑄鋼輪軸部件和附件部件可輕易焊接在一起。運些附件部件可為支架、 外殼通氣管、W及其他安裝部件。遺憾的是，鑄鋼可具有比鑄鐵更大的成本，鑄鋼在一些應(yīng) 用中是成本高昂的。常規(guī)制造工藝阻止焊接鑄鐵輪軸部件，W便不降低部分性能。
[0019] 排除在焊接鑄鐵部分中呈現(xiàn)的困難的一個可能解決方案為鄰近鑄鐵部分的焊縫 區(qū)域提供鋼插件。運可使得能夠焊接用作車輛輪軸組件的部分的高應(yīng)力部件。鋼插件可使 非易碎電弧焊接能夠通過運種鋼插件、使用傳統(tǒng)電弧焊接工藝來將鑄鐵部分結(jié)合至鋼部件 或其他鑄鐵部分。
[0020] 參考圖1，鋼插件10可為具有四角形橫截面的大體直線帶。鋼插件10可具有寬度 12、厚度14和長度16。厚度14可被尺寸設(shè)置成使得焊接部不穿過鋼插件10的厚度，從而 不影響基礎(chǔ)鑄鐵部分。鋼插件10的表面可限定第一貼合或接合表面18。參考圖2,鋼插件 10可具有大體弧形輪廓，運樣使得鋼插件10被配置成連續(xù)環(huán)。
[0021] 鋼插件10可由低碳鋼（如SAE1006,1008和1010)制造而成。在W下表3中示 出鋼插件10的可能材料成分的一些實例。
表3 :不同SAE等級的材料成分
[002引參考圖3a、4a和4b，示出一種制造具有鑄鐵子組件的組件的示例性方法。在方框 100處可提供具有第一接合表面18的鋼插件10。第一接合表面18可與相反配合表面間隔 開。
[0023] 在方框102處，可將鋼插件10結(jié)合至鑄鐵部分40。鋼插件10可放置在到被配置 用于接收鋼插件10的模具（未示出）中。模具可允許可流動鑄鐵傾瀉在鋼插件10的周圍 從而使得第一接合表面18可為所得鑄鐵子組件的外表面?？墒褂帽ê附踊蚱渌阎?法將鋼插件10可選擇地結(jié)合至鑄鐵部分40W便形成鑄鐵子組件。
[0024] 如圖4a中所示，鋼插件10的第一接合表面18可與鑄鐵部分40的表面44齊平W 便形成鑄鐵子組件42a。如圖4b中所示，鋼插件10的第一接合表面18可從鑄鐵部分40的 表面44突出W便形成鑄鐵子組件42b。
[00巧]在方框104處，可W提供鋼部件46。鋼部件46可為鑄鋼支架、通氣管、或具有第二 接合表面48的其他安裝部件。
[0026] 在方框106處，可相對于鑄鐵子組件放置鋼部件46,使第一接合表面18和第二接 合表面48大致頂接，如圖4a和4b中所示。
[0027] 在方框108處，可將鑄鐵子組件42a或42b接合至鋼部件46。可通過非易碎電弧 焊接部50鄰近第一接合表面18和第二接合表面48將鑄鐵子組件4姑或4化接合至鋼部件 46。可執(zhí)行焊接處理從而使得焊接部不穿透過鋼插件厚度14。運可抑制鑄鐵子組件42a、 4化內(nèi)白鋼或其他碳化物的形成。
[0028] 參考圖3b、6a和化，示出一種制造具有多個鑄鐵子組件的組件的示例性方法。
[0029] 在方框200處，可提供第一鋼插件60。第一鋼插件60可為基本上直線性的并且具 有第一