鋁合金輪轂生產(chǎn)工藝

張世琪++聶曉朋++康泰

摘 要：近年來，隨著科技的發(fā)展，我國的汽車工業(yè)發(fā)展也越來越迅速，加之隨著經(jīng)濟的增長，人們的生活水平提高，對汽車的需求量越來越大，汽車產(chǎn)銷量逐年增高，相應(yīng)的一些汽車零部件的生產(chǎn)制造業(yè)也展現(xiàn)出了旺盛的活力。汽車輪轂是汽車中的重要部件，也是汽車相關(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)的汽車輪轂都屬于鋁合金輪轂，因為鋁合金輪轂有著諸多優(yōu)點，在性能上具有很強的優(yōu)越性。但同時，鋁合金輪轂在生產(chǎn)中對生產(chǎn)工藝流程也具有很嚴格的要求。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

中圖分類號：U46 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）08（c）-0105-02

汽車是現(xiàn)代人們出行的主要交通工具。在汽車上的眾多零部件當(dāng)中，輪轂是一個重要部件，其的質(zhì)量和性能直接關(guān)系著汽車的運行安全。對于汽車來說，輪轂既具有實用性，又具有裝飾性，西方國家將汽車輪轂工業(yè)稱作“時裝化工業(yè)”，因為汽車輪轂的種類繁多、形狀復(fù)雜，并且對尺寸精度具有很高要求。目前我國大多數(shù)汽車輪轂都是以鋁合金為主要材料的鋁合金輪轂，因為鋁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。但鋁合金輪轂對生產(chǎn)工藝的要求也很高，筆者結(jié)合實際，對鋁合金輪轂及其生產(chǎn)工藝進行了簡要介紹，僅供參考。

1 鋁合金輪轂及其優(yōu)點

鋁合金輪轂是目前在汽車輪毅市場上應(yīng)用最為廣泛的一類輪轂。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，是因為鋁合金輪轂在性能和質(zhì)量上具有很強的優(yōu)越性。具體來說，鋁合金輪轂主要擁有以下優(yōu)點。

1.1 重量輕且節(jié)能

傳統(tǒng)的汽車輪轂都是鋼輪轂，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)動慣性越強，進而汽車的加速性就越高，所以在制動時可以降低能量需求，也就是減少汽油消耗。舉例奧迪轎車，經(jīng)實際實驗發(fā)現(xiàn)，同樣一輛奧迪汽車，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，而從轎車起步加速到行至100km時的速度，用時可減少0.3s，當(dāng)車速到達100km/h時油耗量可降低0.05L/100km，城市行駛每10萬km即可節(jié)省汽油50L。 由此可見，鋁合金輪轂在節(jié)能方面具有很大的優(yōu)勢，符合現(xiàn)代汽車工業(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，從而使汽車在行駛時減小振擺和振動，車體重心更穩(wěn)。首先，鋁合金材料本身在振動性能上就比鋼材料要好，據(jù)實際測算顯示，鋁合金輪轂的振動程度比之傳統(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平衡性能很差，而鋁合金輪轂則有效改善了這一缺陷。因為鋁合金輪轂在生產(chǎn)加工時是使用了數(shù)控設(shè)備，所以其才比鋼輪轂的平衡性能更好。綜合來看，應(yīng)用鋁合金輪轂可有效地改善汽車的駕駛性能。

1.3 散熱性能好

汽車車輪的熱源主要是由剎車和輪胎與路面摩擦這兩部分產(chǎn)生的。在汽車高速行駛的時候，由于車輪溫度會大大上升，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)計也更利于散熱，因此即使是汽車連續(xù)剎車，也能夠保持車輪系統(tǒng)溫度適宜，不會造成車輪溫度過高，大大降低了爆胎發(fā)生率，保障了行車安全。據(jù)實際測算顯示，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)制造過程中最常用的方法之一。因為鋁合金輪轂往往花色品種豐富、適應(yīng)性強、生產(chǎn)成本低廉，所以運用鑄造法來生產(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)點之處在于強度高、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度。第三，鍛造鋁輪轂幾乎每個都具備相同的力學(xué)性能。第四，利用鍛造法所制造出來的鋁合金輪轂其典型伸長率在12%～17%左右，所以其能夠有效吸收道路震動及應(yīng)力，無論是在承受沖擊、剪切力還是拉伸載荷方面，都要比鑄造輪轂強，強度重量比也更高。第五，鍛造鋁輪轂的表面是沒有氣孔的，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，不過缺點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)模鍛法其實也屬于鍛造的一類，或者準確來說，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)模鍛法所加工出來的鍛件往往內(nèi)部組織致密、表面光滑平整、晶粒細小，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。由于以上諸多優(yōu)點，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，只不過由于我國研究及應(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)廠家對輪轂設(shè)計進行認真研究，首先了解大眾在鋁合金輪毅使用中存在的問題和需求，然后提出解決方案。（2）進行市場調(diào)研，對同類輪轂的市場競爭力進行考察，分析鋁合金輪轂在市場中的潛在競爭環(huán)境，還要了解政府政策及其他一些相關(guān)因素。（3）管理層對鋁合金輪毅的設(shè)計、性能、功能、質(zhì)量、價格、風(fēng)格等進行明確定位，并且各項指標均要通過數(shù)字化的形式體現(xiàn)出來。（4）根據(jù)產(chǎn)品的實際需求，提出輪轂的概念設(shè)計，結(jié)合對輪毅的技術(shù)質(zhì)量要求以及其具體的風(fēng)格、設(shè)計定位，繪制出多種不同款式的輪毅設(shè)計圖紙作為備選方案，然后通過認證比較各方案優(yōu)劣后從中篩選出最完美的設(shè)計方案，再對該方案進行一定優(yōu)化，最后通過建模技術(shù)來建模，以及通過分析軟件進行應(yīng)力分析，最終得到最滿足客戶需求的設(shè)計方案。（5）進一步對鋁合金輪轂進行設(shè)計，包括輪轂方案的策劃，對輪轂的制作尺寸、細節(jié)等進行明確，制作出工程圖，利用相應(yīng)的軟件進行模具設(shè)計，再通過模擬分析對模具的設(shè)計和工藝方案進行具體確定。（6）制作出輪轂樣輪，對樣輪進行實驗測試，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。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著汽車輕量化進程的不斷加快，汽車市場的競爭越來越激烈，而作為汽車中的重要部件，輪轂的生產(chǎn)也要走節(jié)能化、輕量化路線。鋁合金輪轂在各方面都比傳統(tǒng)鋼輪轂更具優(yōu)勢，因此未來應(yīng)當(dāng)繼續(xù)大力推廣鋁合金輪轂且繼續(xù)改進其生產(chǎn)工藝。

參考文獻

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