鋁合金輪轂制造工藝及特點(diǎn)分析

【摘要】鋁合金輪轂以其質(zhì)量輕、減震性優(yōu)良、散熱快、壽命長等特點(diǎn)，在現(xiàn)代汽車制造中得到了廣泛的應(yīng)用。本文概述了鋁合金輪轂的一些常見的制造工藝，并對(duì)其特點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。

【關(guān)鍵詞】鋁合金；輪轂；制造工藝；特點(diǎn)

長期以來，鋼制輪轂占據(jù)著汽車輪轂生產(chǎn)的主導(dǎo)地位。隨著人們對(duì)汽車的舒適度、節(jié)能環(huán)保等方面要求的提高，鋼制輪轂已不再適應(yīng)現(xiàn)代汽車的需求。鋁合金輪轂的出現(xiàn)，以優(yōu)異的性能和迅猛的技術(shù)發(fā)展取代了鋼制輪轂的主導(dǎo)地位，在現(xiàn)代汽車中得到了廣泛的應(yīng)用。

1.鋁合金輪轂的優(yōu)點(diǎn)及性能要求

鋁合金輪轂與鋼制輪轂相比，具有質(zhì)量輕、節(jié)省能源的優(yōu)點(diǎn)。由于材質(zhì)的差異，鋁合金輪轂的質(zhì)量可比鋼制輪轂減輕三到四成，可以有效提高輪轂的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性，使汽車易于加速，并減少了制動(dòng)所需的能耗，從而降低了油耗。此外，由于鋁合金的振動(dòng)性能比鋼強(qiáng)，可以減少震動(dòng)，改善車輛的重心，平衡性能優(yōu)于鋼制輪轂，尤其在高速行駛時(shí)可以得到明顯的體現(xiàn)。在散熱方面，鋁合金輪轂的散熱系數(shù)是鋼制輪轂的兩到三倍，在高速行駛時(shí)仍然可以保持合適的溫度，減少爆胎的危險(xiǎn)，提高了行車安全。

鑒于鋁合金輪轂的優(yōu)點(diǎn)，在制造鋁合金輪轂的時(shí)候，就必須將這些優(yōu)點(diǎn)全部發(fā)揮出來，才能使得鋁合金輪轂充分體現(xiàn)其優(yōu)良的性能。一般來說，一個(gè)合格的鋁合金輪轂必須具備以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）材質(zhì)、尺寸、形狀準(zhǔn)確合理，這樣才能充分發(fā)揮輪轂的作用，具有通用性；（2）汽車在行駛時(shí)，輪轂的橫、縱向振擺小，失衡量與慣性矩??；（3）在保證輕便的同時(shí)，還要具有足夠的強(qiáng)度、韌性和穩(wěn)定性；（4）可分離性好；（5）性能具有持久性。

2.鋁合金輪轂制造工藝及特點(diǎn)分析

2.1鑄造法

鋁合金輪轂的鑄造法成形具有適應(yīng)性強(qiáng)、品種多樣、生產(chǎn)成本較低的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為生產(chǎn)鋁合金輪轂最普遍的方法，在全世界的鋁合金輪轂中，采用鑄造法生產(chǎn)的占80％以上。 其工藝方法主要有重力鑄造、低壓鑄造、壓力鑄造以及擠壓鑄造等。

2.1.1重力鑄造法

重力鑄造法是指金屬在熔融的狀態(tài)下依靠自身重力的作用注入模具中而獲得鑄件的一種工藝方法。重力鑄造法大致可分為制芯、澆鑄、整理三個(gè)步驟，每一個(gè)步驟都在嚴(yán)格的工藝參數(shù)下進(jìn)行。重力鑄造工藝得到的鑄件機(jī)械性能高，該工藝還具有生產(chǎn)效率高、工序簡(jiǎn)單、鑄件缺陷少、較易實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。

2.1.2低壓鑄造法

低壓鑄造指金屬液體在壓力作用下充填型腔以形成鑄件的一種鑄造方法，由于所需要的壓力較小，所以稱為低壓鑄造。其工藝流程大致分為熔化、低壓鑄造成型、熱處理、機(jī)加、涂裝幾個(gè)步驟。低壓鑄造時(shí)液體金屬充型平穩(wěn)，鑄件成型好，形成的輪廓清晰，表面光滑。鑄件致密，機(jī)械性能高。此外，該工藝所需的設(shè)備簡(jiǎn)單，同樣易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)。

2.1.3壓力鑄造法

壓力鑄造法是指在高壓下使液態(tài)金屬以較高的速度充填壓鑄型型腔而獲得鑄件的一種工藝方法。該工藝得到的鑄件尺寸精度高，表面光潔度好，強(qiáng)度與硬度均表現(xiàn)良好，產(chǎn)品性能穩(wěn)定。同時(shí)，該工藝的生產(chǎn)依靠壓鑄機(jī)等設(shè)備生產(chǎn)效率高，無需進(jìn)行大量的后續(xù)加工產(chǎn)品便可直接使用，既節(jié)省材料又減少了加工設(shè)備。但這種鑄造工藝對(duì)內(nèi)凹復(fù)雜的鑄件生產(chǎn)較為困難，而且易產(chǎn)生氣孔，對(duì)高熔點(diǎn)合金壓鑄壽命低。

2.1.4擠壓鑄造法

擠壓鑄造法是在為解決普通壓鑄與傳統(tǒng)擠壓鑄造兩項(xiàng)技術(shù)存在的缺陷而提出的一種鑄造方法，它綜合了兩者的優(yōu)勢(shì)，其核心工藝便是用普通壓鑄充型，用傳統(tǒng)擠壓鑄造補(bǔ)縮。擠壓鑄造件比低壓鑄造件的力學(xué)性能高：產(chǎn)品既有接近鍛件的優(yōu)良力學(xué)性能，又有精鑄件一次精密成形的高效率、高精度。其投資大大低于低壓鑄造法。

2.2鍛造法

鍛造法是指利用沖擊力或壓力使金屬變形而獲得所需形狀和尺寸的鍛件的一種生產(chǎn)工藝，主要分為自由鍛和模鍛。該方法是最早應(yīng)用于鋁合金輪轂的成型工藝之一，鍛造法生產(chǎn)出來的鋁合金輪轂具有高強(qiáng)度、高韌性以及高抗疲勞強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，相比鑄造工藝，鍛造法還具有抗腐蝕性好、尺寸精確、易于加工等特點(diǎn)。鍛造法的缺點(diǎn)是生產(chǎn)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高。

2.3旋壓法

旋壓法是一種結(jié)合了鍛造、擠壓等工藝特點(diǎn)，根據(jù)材料的塑性特點(diǎn)設(shè)置合理的工藝參數(shù)，對(duì)毛坯產(chǎn)生連續(xù)變形作用而逐漸成形的一種加工方法。旋壓法是生產(chǎn)鋁合金輪轂的先進(jìn)方法，該方法生產(chǎn)的輪轂可以使金屬保持較高的致密度和輪轂的動(dòng)平衡，在保證輪轂鋼度的同時(shí)，又可以使輪轂輕便耐用。

輪轂旋壓的方式主要有普通旋壓和強(qiáng)力旋壓兩種，普通旋壓主要是改變坯料的形狀、壁厚基本不變或改變很少的一種旋壓成型工藝。普通旋壓工藝的優(yōu)點(diǎn)在于制模周期短、工序緊湊、制品范圍廣、可以成形一些不易成形的稀有金屬等。強(qiáng)力旋壓工藝既改變坯料形狀有改變壁厚，其生產(chǎn)效率要高于普通旋壓，適用范圍也大為擴(kuò)展。鋁合金輪轂旋壓成型工藝具有不受尺寸限制、性能優(yōu)良、安全性好、節(jié)省材料等優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了低壓鑄造無法滿足大尺寸、高負(fù)荷的高端產(chǎn)品市場(chǎng)需求以及鍛造法生產(chǎn)成本高的缺陷。

2.4半固態(tài)模鍛法

半固態(tài)模鍛法是鍛造的一種，是指將固態(tài)和液態(tài)金屬混合成形的一種生產(chǎn)工藝。用半固態(tài)模鍛法生產(chǎn)的鋁合金輪轂，力學(xué)性能高于壓鑄和擠壓鑄造工藝，具有機(jī)械性能好、成品率高、材料利用率高以及生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，而且可以顯著減少機(jī)械加工量，減少能源消耗，可生產(chǎn)出復(fù)雜形狀。但半固態(tài)模鍛法要求的技術(shù)高，對(duì)錠坯組織結(jié)構(gòu)要求嚴(yán)格，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)設(shè)計(jì)人員以及生產(chǎn)人員的技術(shù)要求都比較高。在國外主要應(yīng)用于鋁合金零部件方面，是未來發(fā)展最具潛力的新興金屬成形技術(shù)，目前實(shí)際應(yīng)用還較少，有待進(jìn)一步開發(fā)。

3.結(jié)語

近年來，由于我國汽車工業(yè)的快速發(fā)展，鋁合金輪轂市場(chǎng)潛力日趨顯現(xiàn)，需求不斷擴(kuò)大；同時(shí)跨國公司的采購量出口量也在迅猛增長，使我國鋁合金輪轂需求持續(xù)增長。我國鋁合金輪轂生產(chǎn)企業(yè)雖然已形成較大規(guī)模，但技術(shù)含量仍就不高，缺乏高科技含量的產(chǎn)品，輪轂制造企業(yè)只有努力提高自身的加工工藝，增強(qiáng)鋁合金輪轂的設(shè)計(jì)研發(fā)能力，適應(yīng)市場(chǎng)的需求，根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)選擇合適的制造工藝，才能在國際競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。 [科]

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