輕合金汽車輪轂的生產方法

楊磊++康泰++聶曉朋

摘 要：汽車輪轂承擔著支撐車身的重要作用，也是將車身重量傳遞到路面的重要部件，基于這樣的原因，汽車輪轂的生產與制造，受到了汽車行業越來越多的關注與重視。目前來說，大多數汽車使用的是輕質合金輪轂，應用最為廣泛的輕質合金輪轂主要有鋁合金輪轂、鎂合金輪轂兩種。本文中，筆者以鋁合金輪轂、鎂合金輪轂為例，探討了其各自的生產方法，并對不同生產方法的優勢、缺陷進行了簡要的分析，望可以為推動我國汽車產業的進一步發展提供一定的幫助。

關鍵詞：汽車輪轂 輕合金 鋁輪轂 生產方法

中圖分類號：TGl4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）09（b）-0095-02

相比較于傳統鋼質輪轂，輕合金汽車輪轂的重量明顯較低，還具有平衡性能好、尺寸精確、使用壽命長、散熱快、安全可靠以及減震性能好等優點。我國現階段在鋁合金輪轂的生產方面，已經取得了一定的成果，但在鎂合金輪轂的生產方面，仍處于起步階段，基于此，加強對鋁合金輪轂、鎂合金輪轂生產方法的研究，具有重要的意義。

1 鋁合金輪轂的生產方法

1.1 鑄造法

鑄造法是鋁合金輪轂的一種傳統生產方法，也是應用最早、最為普遍的一種生產方法，主要分為加壓、常壓金屬模鑄造兩種類型。同時，對于加壓法，根據壓力的不同，可以將其分為不同的類型，壓力在100MPa以上的為高壓壓鑄，在3MPa以上的為反壓壓鑄，在0.2MPa以上的為低壓壓鑄。在鋁合金輪轂生產方面，應用最為廣泛的鑄造法是低壓壓鑄，也就是立式低壓金屬模鑄造。通常來說，低壓壓鑄是在20～60kPa之間的較低壓力下進行澆注，這樣的方法下，能夠大批量地制造高質量輪轂，同時，也有利于提高生產率、鋁液利用率以及產品合格率，但是，相比較于重力鑄造，其成本較高。

1.2 鍛造法

鍛造法通常情況下指的是熱模鍛，這種生產方法下制成的鋁合金輪轂產品，表面最光潔、質量最好、重量最輕、力學性能良好、金相組織致密，但與鑄造法相比，其成本相對來說較高。基于這樣的原因，鍛造法通常情況下應用于大型輪轂生產，同時，還可以在鋁合金輪轂上鍛造出圖案、花紋等裝飾。

1.3 旋壓法

金屬塑性加工中，旋壓是一個重要的組成部分，實踐表明，旋壓法具有成本低廉、柔性好等諸多優勢，適合對多種金屬材料進行加工，是一種快速成形薄壁回轉體零件、成本較低的生產方法。在鋁合金輪轂生產方面，旋壓成形法是基于熱鍛技術而產生的一種新興生產方法，在鍛造制坯后，開展旋壓成形操作，從而有利于提高鋁合金輪轂產品的力學性能以及精度，也有利于改善合金組織，大大減少了機械加工余量。在一些西方發達國家，旋壓法已經在鋁合金汽車輪轂的生產過程中得到了應用，逐漸發展成熟、完善，朝著批量生產的方向前進。現階段，我國也逐漸開始應用旋壓法并取得了良好的成果。

1.4 沖壓法

鋁合金輪轂生產過程中，沖壓法也是一種應用較為廣泛的方法，其主要是將處于“O狀態”之下的鋁合金板材深沖成圓筒，同時也將上緣、下底去除，從而制成一個無縫大直徑的管坯，然后再對其進行輥壓成形之后，便可以得到一個形成好、質量輕、成本低、焊接性優越的輪轂，且無須進行熱處理。但是，沖壓法也有著一定的缺點，那就是對材料的利用率僅為1/2，從而導致了原材料的大量浪費，同時，產品的壁厚也不均勻。

1.5 焊接組裝法

焊接組裝法通常情況下僅適用于對輪輻進行鑄造或鍛造，用成型卷材對輪輞進行卷制之后，便可以將輪輞、輪輻焊接為輪轂。這樣的方式，可以在很大程度上降低輪轂的重量，也有利于減少鋁合金輪轂的生產成本，但是，其工藝相對比較復雜，因此難度相對來說較大。

2 鎂合金輪轂的生產方法

2.1 旋壓法

鎂合金密度大約是鋼的1/4，鋁的2/3，且具有較高的強度、比剛度、散熱性以及良好的吸振降噪性能、抗壓縮能力、抗沖擊能力、耐腐蝕性、電磁擾屏障性能，同時，尺寸穩定性非常強，鑄造性能也較為優越，在降低汽車的自重、節能等方面有著良好的效果。現階段來說，鎂合金輪轂在高檔轎車上有著較多的應用。相比較于鋁合金輪轂，鎂合金輪轂的優勢更為明顯，因此，各個國家目前均加強了對鎂合金輪轂生產方法的研究。鎂合金輪轂的主要生產方法雖然是鑄造法，但是，旋壓法也已經得到了開發與應用。現階段來說僅有日本、德國開展了對旋壓法的研究與應用，已經開始投入實際生產并取得了一定的成果，而國內尚未開展對該技術的研究，相對報道也比較少，只有二汽從德國進口了一套輪轂旋壓生產線。

2.2 鑄造法

就鎂合金輪轂的生產現狀來看，鑄造法依然是主要的生產方法，應用比較廣泛的幾種鋳造法為低壓鑄造、充氧鑄造、真空壓鑄以及擠壓鑄造。對國內外的研究進展進行分析，福特汽車于上世紀末推出的P2000輕質概念車之中，便應用了鎂合金輪轂，其是由壓鑄方法制造的，重量為3.1千克，與鋼板沖壓輪轂相比，重量降低了5千克；菲亞特、道屋合作，應用AM60A合金，生產了壓鑄鎂合金輪轂，切實符合汽車制造的要求；日本輕金屬株式會社，應用AM60鎂合金，采用充氧壓鑄法，生產了鎂合金摩托車輪轂、鎂合金汽車輪轂；相比較于鋁輪轂，重量降低了15%；通用公司，應用AM60B鎂合金，生產了壓鑄鎂合金輪轂，實驗發現，即使輪胎被扎穿，汽車還是可以在每小時48千米以下的速度下行駛，且不會給汽車造成嚴重的損害。

2.3 溫擠壓法

從鎂合金的結構上來看，其屬于密排六方結構，具有流動性差、低溫塑性低以及滑移系少的缺點，塑性成形難度非常大。若是溫度過高，而有可能使鎂合金發生軟化，從而大大降低鎂合金輪轂產品的力學性能，同時，在高溫狀態下，還比較容易出現氧化、燃燒的現象。溫擠壓法指的是，對鑄造毛坯進行加熱，待其到達適當溫度的時候，放置到專門的壓力機上，對其進行擠壓成形。對鎂合金采用溫擠壓成形的方法，有利于解決上述問題，原因在于，溫擠壓變形同時具備冷擠壓變形、熱擠壓變形兩種方法的優點，且避免了兩者的缺點。例如，相比較于冷擠壓變形，溫擠壓變形不僅繼承了其改善產品性能、節省原材料以及生產效率高的優勢，還降低了毛坯的變形抗力，因此，其成形相對比較容易，可以降低壓力機噸位。同時，若控制得當，對模具造成的損傷較小，因此模具的壽命也比較長。相比較于熱擠壓變形，溫擠壓變形的溫度較低，從而大大降低了坯料加熱過程中脫碳、氧化、過熱等現象的發生，從而能夠有效保證產品的表面光潔度、尺寸精度以及力學性能。

3 結語

綜上所述，鋁合金、鎂合金近年來在汽車制造產業中得到了越來越廣泛的應用，究其原因在于，這兩種合金具有強度高、價格適中、質量輕以及回收率高等一系列優勢，在優化汽車的操作性能、減少汽車的油耗、降低汽車的自重以及減輕汽車造成的環境污染等方面，具有非常重要的作用。本文對鋁合金輪轂、鎂合金輪轂的生產方法進行了分析與研究，望可以為實現輕合金輪轂生產水平的提高提供有效的依據。

參考文獻

[1] 張振.鍛造鋁合金輪轂的工藝特點及檢測方法研究[J].中國高新技術企業，2015，（21）：47-48.

[2] 陳東照，高潔.汽車鎂合金輪轂鑄造工藝設計與研究[J].鑄造技術，2015，（06）：1601-1604.

[3] 楊連福.合金化對汽車輪轂用鎂合金耐蝕性的影響分析[J].熱加工工藝，2015，（02）：73-75+80.endprint