鋁合金輪轂生產(chǎn)工藝

張世琪++聶曉朋++康泰

摘 要：近年來(lái)，隨著科技的發(fā)展，我國(guó)的汽車(chē)工業(yè)發(fā)展也越來(lái)越迅速，加之隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，人們的生活水平提高，對(duì)汽車(chē)的需求量越來(lái)越大，汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量逐年增高，相應(yīng)的一些汽車(chē)零部件的生產(chǎn)制造業(yè)也展現(xiàn)出了旺盛的活力。汽車(chē)輪轂是汽車(chē)中的重要部件，也是汽車(chē)相關(guān)產(chǎn)品中最具發(fā)展前景的配套產(chǎn)品之一。而目前大多數(shù)的汽車(chē)輪轂都屬于鋁合金輪轂，因?yàn)殇X合金輪轂有著諸多優(yōu)點(diǎn)，在性能上具有很強(qiáng)的優(yōu)越性。但同時(shí)，鋁合金輪轂在生產(chǎn)中對(duì)生產(chǎn)工藝流程也具有很?chē)?yán)格的要求。本文主要介紹了鋁合金輪轂及其生產(chǎn)工藝流程，希望對(duì)鋁合金輪轂生產(chǎn)業(yè)具有一定助益。

關(guān)鍵詞：鋁合金 輪轂 生產(chǎn)工藝

中圖分類(lèi)號(hào)：U46 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）08（c）-0105-02

汽車(chē)是現(xiàn)代人們出行的主要交通工具。在汽車(chē)上的眾多零部件當(dāng)中，輪轂是一個(gè)重要部件，其的質(zhì)量和性能直接關(guān)系著汽車(chē)的運(yùn)行安全。對(duì)于汽車(chē)來(lái)說(shuō)，輪轂既具有實(shí)用性，又具有裝飾性，西方國(guó)家將汽車(chē)輪轂工業(yè)稱(chēng)作“時(shí)裝化工業(yè)”，因?yàn)槠?chē)輪轂的種類(lèi)繁多、形狀復(fù)雜，并且對(duì)尺寸精度具有很高要求。目前我國(guó)大多數(shù)汽車(chē)輪轂都是以鋁合金為主要材料的鋁合金輪轂，因?yàn)殇X合金輪轂具有重量輕且節(jié)能、可改善駕駛性能、散熱性能好以及外形美觀等諸多優(yōu)勢(shì)。但鋁合金輪轂對(duì)生產(chǎn)工藝的要求也很高，筆者結(jié)合實(shí)際，對(duì)鋁合金輪轂及其生產(chǎn)工藝進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，僅供參考。

1 鋁合金輪轂及其優(yōu)點(diǎn)

鋁合金輪轂是目前在汽車(chē)輪毅市場(chǎng)上應(yīng)用最為廣泛的一類(lèi)輪轂。鋁合金輪轂顧名思義，是以鋁合金為主要材料的輪轂，其之所以擁有如此大的市場(chǎng)，是因?yàn)殇X合金輪轂在性能和質(zhì)量上具有很強(qiáng)的優(yōu)越性。具體來(lái)說(shuō)，鋁合金輪轂主要擁有以下優(yōu)點(diǎn)。

1.1 重量輕且節(jié)能

傳統(tǒng)的汽車(chē)輪轂都是鋼輪轂，而比之鋼輪轂，鋁合金輪轂在重量上更輕，具體可以比鋼輪轂減輕30%～40%的重量。而輪轂的重量越輕，則代表著其轉(zhuǎn)動(dòng)慣性越強(qiáng)，進(jìn)而汽車(chē)的加速性就越高，所以在制動(dòng)時(shí)可以降低能量需求，也就是減少汽油消耗。舉例奧迪轎車(chē)，經(jīng)實(shí)際實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，同樣一輛奧迪汽車(chē)，如果采用的是鋁合金輪轂，則比采用鋼輪轂?zāi)軌驕p輕39.5%的重量，而從轎車(chē)起步加速到行至100km時(shí)的速度，用時(shí)可減少0.3s，當(dāng)車(chē)速到達(dá)100km/h時(shí)油耗量可降低0.05L/100km，城市行駛每10萬(wàn)km即可節(jié)省汽油50L。 由此可見(jiàn)，鋁合金輪轂在節(jié)能方面具有很大的優(yōu)勢(shì)，符合現(xiàn)代汽車(chē)工業(yè)節(jié)能的要求。

1.2 可改善駕駛性能

鋁合金輪轂具備高精度及與輪胎的分離性，從而使汽車(chē)在行駛時(shí)減小振擺和振動(dòng)，車(chē)體重心更穩(wěn)。首先，鋁合金材料本身在振動(dòng)性能上就比鋼材料要好，據(jù)實(shí)際測(cè)算顯示，鋁合金輪轂的振動(dòng)程度比之傳統(tǒng)鋼輪轂而言可減輕約12%。其次，傳統(tǒng)的鋼輪轂由于是以熱軋鋼、冷軋鋼帶旋壓焊接制作的，所以往往平衡性能較差，尤其是在高速行駛時(shí)平衡性能很差，而鋁合金輪轂則有效改善了這一缺陷。因?yàn)殇X合金輪轂在生產(chǎn)加工時(shí)是使用了數(shù)控設(shè)備，所以其才比鋼輪轂的平衡性能更好。綜合來(lái)看，應(yīng)用鋁合金輪轂可有效地改善汽車(chē)的駕駛性能。

1.3 散熱性能好

汽車(chē)車(chē)輪的熱源主要是由剎車(chē)和輪胎與路面摩擦這兩部分產(chǎn)生的。在汽車(chē)高速行駛的時(shí)候，由于車(chē)輪溫度會(huì)大大上升，所以非常容易引起爆胎，而一旦爆胎即可能引發(fā)安全事故，危害人民安全，破壞城市交通。但是，如果應(yīng)用的是鋁合金輪轂，由于其散溫系數(shù)更高，加之輪轂的表面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也更利于散熱，因此即使是汽車(chē)連續(xù)剎車(chē)，也能夠保持車(chē)輪系統(tǒng)溫度適宜，不會(huì)造成車(chē)輪溫度過(guò)高，大大降低了爆胎發(fā)生率，保障了行車(chē)安全。據(jù)實(shí)際測(cè)算顯示，鋁合金輪轂的散溫系數(shù)要比傳統(tǒng)鋼輪轂高2～3倍。

2 鋁合金輪轂的生產(chǎn)制造方法

2.1 鑄造法

鑄造法是在鋁合金的生產(chǎn)制造過(guò)程中最常用的方法之一。因?yàn)殇X合金輪轂往往花色品種豐富、適應(yīng)性強(qiáng)、生產(chǎn)成本低廉，所以運(yùn)用鑄造法來(lái)生產(chǎn)非常合適。據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，目前在全世界范圍內(nèi)，運(yùn)用鑄造法所生產(chǎn)制造的鋁合金輪轂約占所有鋁合金輪轂的80%以上。具體的工藝主要有重力鑄造工藝、擠壓鑄造工藝、低壓鑄造工藝以及壓力鑄造工藝等，需要根據(jù)具體的輪轂要求而選擇相應(yīng)的鑄造工藝。

2.2 鍛造法

鍛造法是在鋁輪轂生產(chǎn)中應(yīng)用比較早的一種工藝，其主要優(yōu)點(diǎn)之處在于強(qiáng)度高、尺寸精確、抗蝕性好以及加工量小。第一，利用鍛造法所制造出來(lái)的鋁合金輪轂，其重量可以比鋼輪轂減輕一半以下。第二，由于鍛造鋁輪轂的受力方向與晶粒流向具有一致性，因此其還具備高韌性和高疲勞強(qiáng)度。第三，鍛造鋁輪轂幾乎每個(gè)都具備相同的力學(xué)性能。第四，利用鍛造法所制造出來(lái)的鋁合金輪轂其典型伸長(zhǎng)率在12%～17%左右，所以其能夠有效吸收道路震動(dòng)及應(yīng)力，無(wú)論是在承受沖擊、剪切力還是拉伸載荷方面，都要比鑄造輪轂強(qiáng)，強(qiáng)度重量比也更高。第五，鍛造鋁輪轂的表面是沒(méi)有氣孔的，所以其表面處理能力較好，涂層比較均勻、結(jié)合牢靠、色彩好，不過(guò)缺點(diǎn)是鍛造法的工序較復(fù)雜，所以生產(chǎn)成本也較高。

2.3 半固態(tài)模鍛法

半固態(tài)模鍛法其實(shí)也屬于鍛造的一類(lèi)，或者準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)，其是介于固態(tài)與液態(tài)成形之間的一種新型鍛造工藝。由于在模內(nèi)零件的收縮較小，因此其加工量也較少，利用半固態(tài)模鍛法所加工出來(lái)的鍛件往往內(nèi)部組織致密、表面光滑平整、晶粒細(xì)小，擁有很好的力學(xué)性能，成形不易裹氣，氣孔較少，模具壽命也較長(zhǎng)。由于以上諸多優(yōu)點(diǎn)，所以該鍛造工藝在鋁合金輪轂的生產(chǎn)制造中擁有很大的發(fā)展前景，只不過(guò)由于我國(guó)研究及應(yīng)用該技術(shù)較晚，所以目前尚未得到廣泛普及。

3 鋁合金輪轂生產(chǎn)工藝流程

鋁合金輪轂生產(chǎn)工藝流程大體如下：（1）生產(chǎn)廠家對(duì)輪轂設(shè)計(jì)進(jìn)行認(rèn)真研究，首先了解大眾在鋁合金輪毅使用中存在的問(wèn)題和需求，然后提出解決方案。（2）進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研，對(duì)同類(lèi)輪轂的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力進(jìn)行考察，分析鋁合金輪轂在市場(chǎng)中的潛在競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境，還要了解政府政策及其他一些相關(guān)因素。（3）管理層對(duì)鋁合金輪毅的設(shè)計(jì)、性能、功能、質(zhì)量、價(jià)格、風(fēng)格等進(jìn)行明確定位，并且各項(xiàng)指標(biāo)均要通過(guò)數(shù)字化的形式體現(xiàn)出來(lái)。（4）根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際需求，提出輪轂的概念設(shè)計(jì)，結(jié)合對(duì)輪毅的技術(shù)質(zhì)量要求以及其具體的風(fēng)格、設(shè)計(jì)定位，繪制出多種不同款式的輪毅設(shè)計(jì)圖紙作為備選方案，然后通過(guò)認(rèn)證比較各方案優(yōu)劣后從中篩選出最完美的設(shè)計(jì)方案，再對(duì)該方案進(jìn)行一定優(yōu)化，最后通過(guò)建模技術(shù)來(lái)建模，以及通過(guò)分析軟件進(jìn)行應(yīng)力分析，最終得到最滿(mǎn)足客戶(hù)需求的設(shè)計(jì)方案。（5）進(jìn)一步對(duì)鋁合金輪轂進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括輪轂方案的策劃，對(duì)輪轂的制作尺寸、細(xì)節(jié)等進(jìn)行明確，制作出工程圖，利用相應(yīng)的軟件進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，再通過(guò)模擬分析對(duì)模具的設(shè)計(jì)和工藝方案進(jìn)行具體確定。（6）制作出輪轂樣輪，對(duì)樣輪進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，確保質(zhì)量和性能合格后，即可完成鋁合金輪轂的最終設(shè)計(jì)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著汽車(chē)輕量化進(jìn)程的不斷加快，汽車(chē)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，而作為汽車(chē)中的重要部件，輪轂的生產(chǎn)也要走節(jié)能化、輕量化路線(xiàn)。鋁合金輪轂在各方面都比傳統(tǒng)鋼輪轂更具優(yōu)勢(shì)，因此未來(lái)應(yīng)當(dāng)繼續(xù)大力推廣鋁合金輪轂且繼續(xù)改進(jìn)其生產(chǎn)工藝。

參考文獻(xiàn)

[1] 李偉，何順榮，李丹.淺談鋁合金輪轂生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀[J].中國(guó)鑄造裝備與技術(shù)，2015（3）：1-5.

[2] 王雪松.鋁合金汽車(chē)輪轂及其生產(chǎn)工藝[J].民營(yíng)科技， 2015（3）：48.

[3] 張琦，曹苗，張帥，等.汽車(chē)輪轂鑄鍛一體化制造工藝[J].塑性工程學(xué)報(bào)，2014（2）：1-6.endprint