汽車鋁合金輪轂成型的五大工藝
2016年07月07日 9:54 18832次瀏覽 來源： 新材料在線 分類： 新技術
一、簡介
輪轂又稱輪圈，是輪胎內廓支撐輪胎的圓桶形的、中心裝在軸上的金屬部件。參數如下圖所示：
圖：輪轂部件參數示意圖
二、按材質分類
輪轂按照材料主要分為鋼輪轂和輕合金輪轂，而輕合金輪轂又以鋁合金與鎂合金產品為主。在今天的汽車市場中，鋼質輪轂已不多見，大多數車型使用的都是鋁合金輪轂，即輕合金輪轂。
圖：AEZ輪轂（鋁合金）
制造鋁制輪轂所使用的鋁合金材料包括A356、6061等。其中，A356被鑄造鋁制輪轂大量選用。A356鋁合金具有比重小，耐侵蝕性好等特點，主要由鋁、硅、鎂、鐵、錳、鋅、銅、鈦等金屬元素組成，鋁占92%左右，是一種技術成熟的鋁合金材料。
圖：制造鋁合金輪轂的原材料A356鋁錠
三、鋁合金輪轂生產工藝
鋁合金輪轂比鋼輪轂更適合乘用車，目前其制造工藝基本可分為三種，第一種是鑄造，目前大多數汽車廠商都選擇使用鑄造工藝。第二種是鍛造，多用于高端跑車、高性能車以及高端改裝市場。第三種較為特別，是最先由日本Enkei公司投入使用的MAT旋壓技術，目前此技術在國內的應用不如前兩種多。
1.重力鑄造法
重力鑄造簡單的說，主要是靠鋁水自身的重力來沖填鑄模，是一種較為早期的鑄造方法。
圖：輪轂重力鑄造示意圖
該法成本低、工序簡單且生產效率高，然而，澆注過程中夾雜物易卷入鑄件，有時還會卷入氣體，形成氣孔缺陷。重力鑄造生產的輪轂易產生縮孔縮松且內部質量較差，此外，鋁液流動性的限制也有可能導致造型復雜的輪轂良品率低。因此，汽車輪轂制造業(yè)已經很少使用該工藝了。
2.低壓鑄造法
低壓鑄造是鋁液在壓力作用下充入模具，在有壓力的情況下進行凝固結晶的工藝。同樣的情況下，與重力鑄造相比，低壓鑄造輪轂內部組織更為密實，強度更高。此外，低壓鑄造利用壓力充型和補充，極大簡化澆冒系統結構，使金屬液收得率可達90%。目前低壓鑄造已成為鋁輪轂生產的首選工藝，國內多數鋁合金輪轂制造企業(yè)都采用此工藝生產。但低壓鑄造法也有其缺點：鑄造時間較長，加料、換模具耗時長，設備投資多等。
輪轂低壓鑄造示意圖
3.鍛造法
熱鍛（Hot forging）→RM鍛造（RM forging）→冷旋壓（Cold spinning）→熱處理（Heat treatment）→機加工（Machine work）→噴丸處理（Shot blast）→表面處理（Surface finishing）
鍛造是固體到固體的變化，通過拍、壓、鍛等手段來形成輪轂樣式，這個過程不會發(fā)生液相變化，都是固體變化。所以它的力學性能比鑄造要高，具有強度高、抗蝕性好、尺寸精確等優(yōu)點。晶粒流向與受力的方向一致，因此強度、韌性與疲勞強度均顯著優(yōu)于鑄造鋁輪轂。同時，鍛造鋁輪轂的典型伸長率為12%~17%，因而能很好的吸收道路的震動和應力。另外，鍛造鋁輪轂表面無氣孔，因而具有很好的表面處理能力。
但是，鍛造鋁輪轂的最大缺點是生產工序多，生產成本比鑄造的高得多。雖然鍛造輪轂的性能更好，但汽車廠商在大部分車輛上還是主要使用鑄造輪轂，只有少部分豪華車配備鍛造輪轂。不過國內輪轂制造龍頭企業(yè)中信戴卡已成功進入乘用車鍛造輪轂生產線并將鍛造輪轂的成本壓縮到了千元，并已經開始作為原配輪轂供應國內合資廠。
4.擠壓鑄造法
擠壓鑄造也稱為液態(tài)模鍛，是集鑄造和鍛造特點于一體的工藝方法——將一定量的金屬液體直接澆入敞開的金屬型內，通過沖頭以一定的壓力作用于液體金屬上，使之充填、成形和結晶凝固，并在結晶過程中產生一定量的塑性變形。優(yōu)點：充型平穩(wěn)，金屬直接在壓力下結晶凝固，所以鑄件不會產生氣孔、縮孔和縮松等鑄造缺陷，且組織致密，機械性能比低壓鑄造件高且投資大大低于低壓鑄造法。缺點：與傳統鍛造產品一樣，需要銑削加工來完成輪輻的造型。日本已有相當部分的汽車鋁輪轂采用擠壓鑄造工藝生產，從澆注金屬液到取出鑄件整個過程都由計算機來控制，自動化程度非常高。目前世界各國都把擠壓鑄造作為汽車鋁輪轂生產的方向之一。
圖：輪轂擠壓鑄造工藝過程示意圖
5.特種成型：MAT旋壓技術
MAT旋壓技術最先由日本Enkei公司投入使用，嚴格而言還應算是鑄造中的一種，指的是在輪圈整體鑄造出型后再利用專用設備對受力處進行旋轉加壓處理，使得被處理位置金屬內部分子排列發(fā)生改變，具體的分割面相比起一般鑄造產品呈現密度更高的纖維狀，從而改變整體金屬力學的工藝方法。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?？偟膩碚f，MAT旋壓技術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。只是國內技術不成熟，成本較高，故應用不多。
圖：采用MAT旋壓技術的Enkei Racing Revolution系列RS05RR輪轂
四、知名輪轂品牌
1.RAYS（日韓系）
日本著名的輪轂制造商，所生產的產品是典型日系輪轂，幾乎所有日系車型都可以找到與之相對應參數的改裝輪轂。日韓系輪轂品牌也比較豐富，與RAYS類似的品牌還包括了WORK，ADVAN，ENKEI以及BuddyClub等。
2.BBS（德系）
總部位于德國，寶馬、奧迪、保時捷、大眾、奔馳、路虎等汽車品牌的原配供應商；更是法拉利與瑪莎拉蒂跑車的輪轂供應商。
3.OZ（歐美系）
意大利著名輪轂制造商，推出的各種輪轂產品提供給包括大眾，梅賽德斯奔馳，捷豹，阿爾法羅密歐，福特，蓮花，鈴木等在內的各大汽車品牌，而使OZ家喻戶曉的重要標志是其贊助和支持了各種國際汽車賽事如F1車手大獎賽等。
4.TWG（The Wheel Group·歐美系）
美國最大的汽車改裝輪轂經銷商之一，總部位于美國洛杉磯。旗下12個品牌包括定位高端的豪華系列Baccarat, Mazzi, Veloche, Touren，以及定位中端市場的Ion, Akita, DIP, Sacchi, Detroit, MPW, Ridler, Mayhem，產品尺寸可覆蓋所有乘用車需求。
5.中信戴卡（國產系）
國產輪轂的領軍品牌——全球最大的鋁車輪和鋁制底盤零部件供應商；國內汽車零部件行業(yè)出口量第一；鋁車輪年產量達到3500萬只，每秒就有一只鋁車輪下線，全球配套800萬輛整車。
責任編輯：趙天寧
如需了解更多信息，請登錄中國有色網：www.gzjcgq.com了解更多信息。
中國有色網聲明：本網所有內容的版權均屬于作者或頁面內聲明的版權人。
凡注明文章來源為“中國有色金屬報”或 “中國有色網”的文章，均為中國有色網原創(chuàng)或者是合作機構授權同意發(fā)布的文章。
如需轉載，轉載方必須與中國有色網（ 郵件：cnmn@cnmn.com.cn 或 電話：010-63971479）聯系，簽署授權協議，取得轉載授權；
凡本網注明“來源：“XXX（非中國有色網或非中國有色金屬報）”的文章，均轉載自其它媒體，轉載目的在于傳遞更多信息，并不構成投資建議，僅供讀者參考。
若據本文章操作，所有后果讀者自負，中國有色網概不負任何責任。
