分析高強度鋼制車輪的輕量化研究

王露芬，濮一康

（浙江金固股份有限公司，浙江 杭州 311400）

現如今我國和世界各國的汽車行業都在迅猛發展，環保、節能以及新能源等就是汽車行業的未來發展方向。因此，各種汽車企業就越發重視研究汽車輕量化。由于汽車在行駛時，車輪不僅要負擔汽車的自重，還要承擔各種動載產生的應力。所以，評判汽車質量最重要的指標之一就是車輪的質量。為了可以使汽車可以更加的環保、節能、安全，如何在保證車輪質量的情況下，使其重量可以降低，高強度鋼制車輪就是主要的研究方向。

1 車輪輕量化的現狀

現代人們已經越來越重視環保節能，而汽車行業為了切合現代人們的理念，就沿著環保、節能的方向發展，如何使汽車可以節能減排，就成了汽車研發企業的主要研究方向，而將汽車的重量減輕，就可以有效的降低汽車的廢氣排放量。有研究資料表明：汽車車身的質量每降低10%，就可以降低7%左右的油耗，這樣汽車的整體排放量也會隨之降低4%左右。而汽車的車輪作為承載其自身重量的主要載件，有著十分重要的作用，所以車輪的輕量化效果要超過其他零部件的150%左右。

2 高強度鋼制車輪制造技術和設計輕量化的具體措施

2.1 車輪結構設計輕量化的具體措施

在研究汽車車輪輕量化的過程中，需要將多種學科的科學技術融入其中，要從全局出發，優化車輪輕量化的設計，要綜合性和系統性的進行分析。我國在研究優化車輪結構設計的方面，已經由傳統的經驗設計，轉變為現如今的應用有限元等先進的科學手段進行研究，這樣就可以準確開展車輪的彎曲疲勞計算和沖擊分析。

隨著車輪開始應用高強度鋼，車輪結構設計也得到了大幅的優化，從而設計出了不僅美觀還有著很高強度的輕量化車輪。就以鋼制大通風孔式車輪為例，這種車輪不僅成本不高，重量也很輕，在外觀方面也與鋁合金車輪不相上下，這些優點十分適合使用在A 級車上。但是，大通風孔式鋼制車輪在進行設計時有著很大的難度，在進行實際的研究時，需要盡可能的優化設計其抗疲勞性、剛性以及抗扭化等，必要時可以犧牲一定的外觀，最大限度的提升其質量。而且在設計輕量化的車輪結構的過程中，往往需要對制造工藝以及制造材料等進行更新。所以，在開始進行優化設計時，就要充分考慮設計中所需要使用的輕量化技術以及制造材料，從而可以最大限度的發揮輕量化的效果，這樣也可以有效減少產品的制造時間，并且有效降低汽車的研究成本。同樣以鋼制大通風孔式車輪為例，就需要設計的車輪要有優秀的成形性能，很強的擴孔性能，很高的抗疲勞性能，良好的焊接性能。通過鈮微合金化，可以使鋼材的擴孔率、抗疲勞性能以及焊接性能都獲得大幅的提升，從而使這種車輪結構的設計手段得到提升。

2.2 制造技術輕量化的具體措施

隨著我國近年來車輪設備制造企業積極的研發相關技術，取得了十分顯著的成果。特別是將旋壓生產技術應用于生產鋼輪輪輞與輪輻之中，可以使車輪的重量大幅減輕，相比傳統的制造技術與制造材料可以減輕車輪20%的重量。

而通過應用旋壓生產技術制造大通風孔式鋼制車輪，可以有效的保證車輪的質量使其一次成形。并且，我國的車輪制造企業也在積極的引進有限元仿真分析工具，通過仿真分析的方式研究輪輻的沖壓制造技術，這樣就可以有效的減少在輪輻成形過程中出現的殘余內應力，這樣就可以大幅降低因為殘余內應力原因所導致的對車輪使用周期造成的影響。同時，車輪輕量化對連接技術也提出了更高的要求。不管是使用什么樣的方式進行焊接，如果輪輞和輪輻的連接發生問題，那么就很容易造成疲勞失效的問題。所以，這就對鋼材的連接技術以及焊接性能有著很高的要求，這就需要不斷的改善我國的車輪制造技術。

3 結 語

總而言之，高強度鋼制車輪是研究汽車車輪輕量化的主要研究方向，可以有效的促進我國汽車行業的發展。在進行高強度鋼制車輪輕量化設計的過程中要充分的考慮車輪的制造成本、制造材料以及制造技術等，要避免因為過于追求節能效果導致制造成本增加，制造技術提升的問題，還要充分的考慮車輪的安全性，保證其質量首先就是第一位的。而我國的車輪輕量化研究相比外國還有待進步，這就需要研究單位可以深耕輕量化研究。