汽車鋁合金輪轂的應用與生產研究

姚 丹

（中信戴卡股份有限公司，河北 秦皇島 066001）

輪轂是汽車的重要組成部分之一，傳統車輛采用的一般都是鋼輪轂，在使用中發現，這種輪轂存在一定的缺陷。而鋁合金輪轂因其自身所具備的諸多特點，得到業內的一致認可，隨著國內鋁合金輪轂生產規模的不斷擴大，推動了它的應用與發展[1]。借此，本文就汽車鋁合金輪轂的應用與生產展開研究。

1 汽車鋁合金輪轂的生產現狀

在國民經濟發展中，汽車工業已經成為支柱性產業。在國內，眾多中外合資建成運營的汽車制造企業進一步帶動了我國汽車工業的快速發展。但是，從我國現有人口基數來看，我國汽車保有量仍處于世界較低水平。隨著汽車需求量的增大，對交路交通、環境保護均帶來了一定影響，為了促進汽車工業的持續發展，汽車制造必須要充分考慮節能性和環保性問題，選用優質的汽車零部件，不斷提高汽車駕駛性能，減少能源耗用和環境影響[2]。

1.1 國內鋁合金輪轂的生產情況

在鋁合金輪轂的生產方面，上海某集團擁有目前國內最大的鋁合金輪轂生產基地，可以制造出尺寸在635mm以上的鋁合金輪轂，平均年產量約為2000萬左右；重慶某公司引入了鋁合金鑄造生產線，計劃年產量210萬只，其中85%供汽車使用，其余15%供摩托車使用。

1.2 鋁合金輪轂的產量逐年遞增

由于汽車輪轂直接影響著汽車的承重能力、外觀美觀性以及駕駛性能，所以使得輪轂成為了汽車構造上的重要零部件之一。隨著世界各國對節能減排的重視程度不斷提升，促使現代汽車工業發展必須積極探尋節能化、環?；?、安全化的發展之路[3]。在此背景下，鋁合金輪轂以其優越的應用優勢，在汽車生產中的應用日益廣泛，成為了汽車輪轂的首選材料。通過調查研究數據顯示，在全球范圍內鋁合金輪轂產量以每年7.6%的速度遞增，尤其在汽車生產追求車體輕量化的趨勢下，鋁合金輪轂已經逐步取代傳統鋼輪轂。

1.3 鋁合金輪轂的需求量大幅度增長

我國汽車工業與發達國家相比仍存在著較大差異，造成這一現狀的重要原因在于我國汽車構造中對鋁合金材料的用量遠遠低于發達國家。在我國汽車生產中，一般轎車的耗鋁量僅為40kg～50kg，這與發達國家轎車鋁化率尚存在一定距離。但是，從我國汽車工業發展現狀來看，我國汽車工業對鋁材料的需求量不斷提高，尤其對于鋁合金輪轂而言，汽車生產商和維修商均傾向于選用這種類型的輪轂。當前，一汽大眾、上海大眾、廣州本田等知名汽車制造企業已經完成鋁合金輪對鋼輪轂的替代，進一步帶動了鋁合金輪轂產業的發展。

2 汽車鋁合金輪轂的應用優勢分析

從汽車輪轂市場現狀來看，鋁合金輪轂是占據著重要地位，是應用最為廣泛的輪轂類型。相比較其他類型的輪轂而言，鋁合金輪轂在質量和性能上的應用優勢較為突出，具體體現在以下方面：

2.1 重量輕

與傳統的鋼輪轂相比，鋁合金輪轂的重量大幅度降低，僅為鋼輪轂質量的60%～70%。在輪轂自身重量降低的情況下，汽車輪轂的轉動慣性會隨之越強，汽車加速性能得到極大提升。以奧迪系列轎車為例，采用鋁合金輪轂替代鋼輪轂之后，減輕了39.5%的輪轂質量，并且縮短了轎車從起步到加速至100km/h的時間，與原本加速時間相比減少了0.3s。

2.2 降低油耗

汽車使用鋁合金輪轂可提高汽車加速性，并且降低制動時的油耗，體現了鋁合金輪轂在節能方面的優勢，這與現代汽車工業節能化發展的需求相契合。經過調查研究數據顯示，使用鋁合金輪轂可降低0.05L/100km的耗油量，也就是說，當汽車在行駛10萬km的情況下，可從理論上節省50L汽油消耗量，并且有利于減少尾氣排放。

2.3 改善性能

鋁合金輪轂的生產工藝精細，并與輪胎分離，在汽車行駛過程中，可保證車體重心穩健，避免車體出現較大幅度振擺。這是因為鋁合金材料擁有良好的振動性能，與傳統鋼輪轂相比，在相同的汽車行駛條件下，使用鋁合金輪轂可減輕12%的振動幅度。此外，傳統鋼輪轂的生產工藝為旋壓焊接熱軋鋼和冷軋鋼，這種生產工藝導致鋼輪轂的平衡性較差，若汽車處于告高速行駛狀態，勢必會造成車體振動，影響汽車駕駛的舒適感和安全性。而鋁合金輪轂采用數控設備進行生產加工，這種生產工藝能夠精確把控各項參數，從而保證鋁合金輪轂具備良好的平衡性，大幅度提升汽車的駕駛性能。

2.4 散熱性好

在汽車行駛過程中，汽車車輪會產生較高溫度，這是由于輪胎與路面摩擦所造成的。若輪胎溫度過高，則會增加爆胎的風險，引發道路交通安全事故，不僅威脅到汽車駕駛員的人身安全，同時也威脅到周圍行人、基礎設施的安全。而在汽車構造中選用鋁合金輪轂，能夠有效降低車輪運行溫度。這是因為鋁合金輪轂的表面結構設計更加科學合理，散熱系數更高，即便在頻繁踩剎車的情況下，也能夠通過輪轂快速散熱，始終使輪胎保持在安全溫度范圍內，避免出現爆胎風險。通過實際測算表明，與傳統鋼輪轂的散熱系數相比，鋁合金輪轂的散熱系數要高出2倍～3倍。

2.5 安全舒適性更高

當汽車處于高速行駛的狀態時，傳統的鋼輪轂可能會出現變形，加之緊急制動使輪轂產生的高溫，容易引起爆胎等問題，由此會使汽車陷入極度危險的情況。鋁合金是一種較為特殊的材質，它的熱傳導系統約為普通鋼材的3倍左右，由此使得鋁合金輪轂的散熱性要遠遠高于傳統鋼輪轂，這不但使汽車的制動效能獲得顯著提升，而且輪胎和制動盤的使用壽命也隨之大幅度延長，確保了汽車的高速行駛中的安全性。此外，使用鋁合金輪轂的車輛基本安裝的都是扁平輪胎，這種輪胎本身的緩沖和吸振性能都要高于普通輪胎，即使在凹凸不平的路面上行駛，也不會感到過于顛簸，進一步提高了汽車駕駛的舒適性。

3 結語

綜上所述，對于汽車而言，輪轂是不可或缺的重要組成部分之一，其性能優劣直接關系到整車的使用性能，并且還與車輛在路面上行駛的安全性息息相關。鋁合金輪轂之所以在汽車制造領域中得到越來越廣泛的應用，與其自身所具備的諸多優點有著密不可分的關聯。為使鋁合金輪轂能夠在汽車產業中得到普及應用，應對其生產現狀進行研究，據此對產業的發展方向進行準確定位。

[1]孟瑤．基于ANSYS的鋁合金輪轂旋壓成形的模擬仿真與參數優化[J]．長春工業大學學報,2017(6)：84-86．

[2]周喆．鋁合金輪轂的力學性能及有限元分析[D]．燕山大學,2015．

[3]于德美．鑄旋鋁合金輪轂旋壓模具設計及壓料方式研究[J]．民營科技,2017(12)：105-106．