淺析鋁合金輪轂制造工藝

王恩祿+李春娟

摘要：鋁合金輪轂制造因其強度高、便于制作、節約能源等特點，被廣泛應用到了汽車生產中，對我國汽車行業的發展具有非常重要的意義。下文從鋁合金輪轂的特點入手，對當前應用較廣的鋁合金輪轂制造工藝進行了分析，并對鋁合金輪轂的發展趨勢進行了展望，以供參考。

關鍵詞：鋁合金輪轂；特點；制造工藝；發展趨勢

引言

隨著社會的快速發展，人們的生活水平以及經濟水平也是越來越高。汽車節能化成為了未來汽車發展的必要趨勢，所以人們對于汽車節能降耗的要求也是不斷的提高。鋁合金輪轂的優勢就是強度高、質量輕、價格合理、成型度好以及回收率高等，而這些正好能夠符合人們對汽車減少耗油、降低自重以及減少環境污染的需求。因此，研究鋁合金輪轂的制造工藝，對我國汽車工業綠色發展具有非常重要的意義。

1鋁合金輪轂的特點

（1）優點：首先，鋁合金輪轂可以減少環境污染，提高環境質量。鋁合金輪轂質量很輕，在汽車中應用可以減少汽車總重量，減少汽車消耗，進一步減低廢棄廢物的產生，提高環境質量；其次，鋁合金輪轂的高強度及較高的熱傳導系數，可以有效的提高汽車駕駛司機的安全性。汽車在行駛過程中由于溫度過高造成的爆胎事故屢見不鮮，造成這種現象的主要原因就是汽車在制動過程中會產生大量的熱能，這些熱量會通過輪轂傳遞到輪胎上，造成輪胎爆炸。而鋁合金輪轂的熱傳導系數達到了鋼輪轂、鐵輪轂的三倍，能夠降低制動熱能的傳導，提高汽車行駛的司機安全；最后，汽車中應用鋁合金輪轂，與之配合的大多是子午線輪胎，同其它輪胎相比，子午線輪胎能夠有效的減少汽車震動和緩沖，增加汽車司機駕駛的舒適度；（2）缺點。首先，鋁合金材料的硬度沒有鋼輪轂高，在生產鋁合金輪轂是有一定的幾率會出現砂眼的狀況；其次，鋁制材料較脆，在使用時會出現一定的小裂紋狀況，并且這些裂紋很難察覺，會減低汽車的安全性；最后，鋁合金輪轂無內胎汽車中使用時，會有內氣不足的現象，且其造價也比普通輪轂要高。

2鋁合金輪轂制造工藝

2.1鑄造法

圖1 鋁合金輪轂重力鑄造示意圖

鋁合金輪轂最普通的制造方法就是鑄造法，其具備生產成本低廉、品種豐富多樣以及適應性較強的特點，其工藝方法分為四種。（1）壓力鑄造法。壓力鑄造法指的是在高壓的作用下，液態金屬以較高的速度填充壓鑄型腔形成鑄件的工藝方法。壓力鑄造法由于鑄機的生產效率高，完全不需要通過大量的后續加工就可以直接使用，有效縮減了加工設備的使用，并且節約了材料的運用。對于較為復雜的鑄件，特別是內凹型的鑄件，運用壓力鑄造法生產就會較為困難，而且特別容易產生氣孔，但是運用壓力鑄造法得到的鑄件具有尺寸精度高、表面光潔度好、產品性能穩定等特點；（2）低壓鑄造法。低壓鑄造法指的是在壓力的作用下，金屬液體充填型腔形成鑄件的工藝方法；（3）重力鑄造法，重力鑄造法是利用自身的作用力，金融熔融狀態后注入模具中形成的（如圖1所示）。主要的步驟為制芯、澆鑄以及整理，每一個步驟都需要進行嚴格的把關。重力鑄造法的方式也是非常的簡單，同樣可以實現自動化生產；（4）擠壓鑄造法。擠壓鑄造法是融合了傳統擠壓鑄造與普通壓鑄造的優勢而提煉出來的一種工藝方法，將這兩種技術的缺點進行了有效彌補。擠壓鑄造法運用傳統擠壓鑄造補縮與普通壓鑄充型的工藝方法，鑄造成的鑄件不僅具有高力學性能，還有與鍛件接近的優良力學性能，而且造價要比運用低壓鑄造法要低。

2.2鍛造法

鍛造法是通過壓力或者是沖擊力的作用下而使金屬成為所需要的形狀以及尺寸的一種工藝方式，主要可以分為常規鍛造法以及半圓固態模鍛法。（1）常規鍛造法。常規鍛造法是通過對壞料進行擠壓錠壞或者鑄造圓錠壞的一種過程。常見的鍛造法有以下幾個步驟，熱處理、熱鍛、機械加工、表面處理、檢驗后才可以制成輪轂。采用常規鍛造法制成的鋁合金輪轂的特點是，韌性好、強度高、抗疲勞、抗腐蝕性、加工方便等等。缺點是工藝復雜，成本高。（2）半固態模鍛法。半固態模鍛法其實也屬于鍛造的一類，或者準確來說，其是介于固態與液態成形之間的一種新型鍛造工藝。由于在模內零件的收縮較小，因此其加工量也較少，利用半固態模鍛法所加工出來的鍛件往往內部組織致密、表面光滑平整、晶粒細小，擁有很好的力學性能，成形不易裹氣，氣孔較少，模具壽命也較長。由于以上諸多優點，所以該鍛造工藝在鋁合金輪轂的生產制造中擁有很大的發展前景，只不過由于我國研究及應用該技術較晚，所以目前尚未得到廣泛普及；（3）液體模鍛造法。該工藝是將一定量的鋁合金液直接澆注入模具，并持續施加機械靜壓力，使金屬在壓力下結晶凝固并強制消除因凝固收縮形成的縮孔縮松，以獲得無鑄造缺陷的液態模鍛鋁合金輪轂毛坯。

2.3旋壓法

旋壓法包括普通旋壓和強力旋壓。（1）普通旋壓。普通旋壓能夠改變坯料的形狀，但壁厚不變或少變的一種工藝方法。普通旋壓具有制模周期短、工序緊湊及制品范圍廣等優點；（2）強力旋壓。強力旋壓不僅能夠改變壁厚，也能夠改變坯料形狀。與普通旋壓相比較，生產效率高，而且適用范圍廣。鋁合金輪轂旋壓具有不受尺寸限制、安全性好及節省材料等優點，大多數應用于高端產品之中。如，MAT旋壓技術制造的輪轂的質量、強度、延伸性等特性都已接近于鍛造輪轂，且現對于鍛造輪轂來說，更易生產。它既可相對保證輪轂制造成本，同時還可使鑄造輪轂打造出與鍛造輪轂相近的重量和強度。

3鋁合金輪轂的未來發展趨勢

從輕質汽車輪轂誕生至今，它的材質、制造工藝等一直都在隨著技術的進步而發展，最終形成現在以鋁合金輪轂為主，其它輕質材料輪轂為輔的一個市場格局。那么，為什么鋁合金輪轂能夠成為輕質汽車輪轂家族中的主流，甚至成為輕質汽車輪轂的代名詞呢？

首先，鋁合金輪轂產品本身滿足了市場對高性能汽車車輪的需求，美觀、散熱、質量輕、均勻性好。其次，鋁合金材料易于加工成型，便于批量生產，經過調質處理后的鋁合金材料機械性能優異且抗腐蝕性強。最后，普通鋁合金輪轂產品成本適中，價格完全能夠被大眾市場接受。

人類探索自然的欲望是永無止境的，隨著科學技術的進步，將來一定會出現一些同樣能滿足并優于上述條件的新材料，同時也會出現能夠提高輕質汽車輪轂的生產效率、大幅降低制造成本的新工藝。從目前國際上新材料、新工藝的研究動向上看，如果輪轂行業能夠借鑒或引入這些新技術和新工藝，并能實現商業化的批量生產，那么這將是對傳統鋁合金輪轂制造業一場顛覆性的革命。

結束語

綜上所述，隨著我國對節能減排的重視，鋁合金輪轂制造工藝將被廣泛應用在汽車工業生產中，輪轂的生產也要走節能化、輕量化路線。由于鋁合金輪轂在各方面都比傳統鋼輪轂更具優勢，因此未來應當繼續大力推廣鋁合金輪轂且繼續改進其制造工藝，促進其可持續發展。

參考文獻：

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