【正文】 公司投產(chǎn)使用 , 成為世界上技術(shù)最先進(jìn)的鍛造鋁合金輪轂生產(chǎn)線。采用剛塑性有限元軟件 DEFORM 3D 對鋁合金輪轂的旋壓成形過程進(jìn)行數(shù)值模擬 , 考察了不同的減薄率、進(jìn)給率和主軸轉(zhuǎn)速等主要工藝參數(shù)對成形過程的影響規(guī)律 , 分析得出一 組比較合理的工藝 13 參數(shù) , 并且通過旋壓試驗驗證了分析結(jié)果 , 為旋壓鋁合金輪轂的實際生產(chǎn)提供了理論指導(dǎo)。 我國的科研工作者通過顯微組織觀察發(fā)現(xiàn) , 熱旋壓塑性變形可以彌合微細(xì)的疏松缺陷 , 從而提高了輪轂的力學(xué)性能 .從熱旋壓成形工藝需求出發(fā) , 對輪轂旋壓裝備的使用方法進(jìn)行分析 , 提出旋壓機(jī)的模具潤滑方式由毛坯背腔潤滑更改為模具表面潤滑 , 并且采用立式三旋輪 120布置方式 , 同時增加尾頂和旋輪的驅(qū)動裝置 , 該設(shè)計分析為旋壓設(shè)備的制造及改進(jìn)趨勢指出了方向 .通過 對簡化的鋁合金輪轂熱旋壓工藝進(jìn)行初步研究 , 分析了其成形性和缺陷并進(jìn)行了相應(yīng)的數(shù)值模擬 , 為工藝優(yōu)化提供了方法和依據(jù) . 七、 鋁合金車輪發(fā)展與前景 、汽車車輪的全球占有量 14 作為汽車零部件行業(yè)的一部分，汽車輪轂行業(yè)的發(fā)展與汽車行業(yè)發(fā)展緊密相關(guān)。如北美輕型車鋁車輪， 1987年只占 19%，到 2021年已占 %；日本轎車裝車率超過 45%；歐洲超過50%。根據(jù)近年我國轎車工業(yè)及鋁輪轂產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r推測， 2021~2021年鋁輪轂?zāi)昃鲩L率達(dá)到 20%，零售市場 2021年至 2021年年均增長率達(dá)到 5%，出口市場年均增長率達(dá) 15%，以此計算， 2021年汽車鋁輪轂的國內(nèi)總需求量在 3800萬只左右。萬豐奧特起步比較早，2021年上市，融資是其發(fā)展壯大的強(qiáng)力支持。 為了適應(yīng)汽車更安全、更節(jié)能、降低噪聲、污染物排放不斷加嚴(yán)的要求，鋁合金車輪正在向大直徑、輕量化、寬輪輞、高強(qiáng)度、更美觀等方向發(fā)展。由于大直徑、寬輪輞使輪胎與地面的接觸面積更大，從而增加汽車與地面的附著力和摩擦力，使汽車的操縱性能更好，提高汽車的安全性。我們只有加大科研技術(shù)投入 , 下大力氣進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新 ,力爭超越發(fā)達(dá)國家成為世界鋁輪轂生產(chǎn)強(qiáng)國?？梢源蟠蠼档蛙囕喸肼?，并提高汽車操縱穩(wěn)定性。 1 1 20英寸大直徑車輪市場上也有出現(xiàn)。立中則背靠擁有鋁礦的立中集團(tuán)，且在新加坡上市，發(fā)展?jié)摿薮?。臺資背景的大多以出口為主，并且主要出口日本市場，如六和機(jī)械有豐田的股份。最知名的德國 BBS， 2021年銷售額只有不足8千萬歐元，下降了 40%，虧損巨大。按照世界汽車總產(chǎn)量及鋼輪轂和鋁輪轂的配置情況估算，全球汽車輪轂 OEM市場約為 （其中美洲 億只，歐洲 ，亞太地區(qū) 1億只左右），市場價值約 80億美元（其中：鋁輪轂約 45億美元，鋼制輪轂約 35億美元）。該單位早在 20 世紀(jì) 80 年代就提出了一步無胎冷旋新工藝 , 并研制了我國第一臺無胎冷旋旋壓機(jī)和槍管成形旋壓機(jī) , 獲得了成功應(yīng)用； 2021年進(jìn)行了鋁合金車輪立式旋壓機(jī)的開發(fā) , 2021 年末該臺旋壓機(jī)成功地用 于我國自行研發(fā)的鍛造車輪生產(chǎn)線中 , 這是我國首臺具有CNC 控制的車輪立式旋壓機(jī)。這項技術(shù)主要用于賽車、跑車、越野車等輪轂的生產(chǎn) , 與鍛造技術(shù)并用主要用于賽車、跑車、越野車、大型客車、載重車等輪轂的生產(chǎn) , 也可對鑄造毛坯采用旋壓工藝進(jìn)行后加工。鍛造鋁合金輪轂的強(qiáng)度、韌 12 性以及疲勞強(qiáng)度均顯 著優(yōu)于鑄造鋁合金輪轂 , 并且還具有抗腐蝕性好、尺寸精確、加工量小、性能再現(xiàn)性強(qiáng)等優(yōu)點 . 但是鍛造鋁合金輪轂的生產(chǎn)工序繁復(fù) , 并且生產(chǎn)成本比鑄造要高得多 .鍛造鋁輪轂是使用 8000t 鍛壓設(shè)備來制造的。近 10年來 , 半固態(tài)成形技術(shù)在國外獲得了廣泛的應(yīng)用 ,已逐步 成為各先進(jìn)工業(yè)國家競相發(fā)展的一個新領(lǐng)域 , 被專家學(xué)者稱為 21世紀(jì)新一代新興的金屬成形技術(shù)。目前 , 該工藝自 1996年 9月成功地應(yīng)用到批量生產(chǎn)中以來 , 已被多家日本公司采用經(jīng)濟(jì)效果良好。同時 , 性能具有很好地再現(xiàn)性 , 幾 乎每個輪轂具有同樣的力學(xué)性能。但對質(zhì)量要求較高的鑄件 ,采用充氧壓鑄后降低了鑄件廢品率和減少了質(zhì)量控制費用 , 綜合起來考慮 , 成本反而可以降低。 、壓力鑄造法 壓力鑄造 使液態(tài)金屬在高壓作用下以極高的速度充填型腔 , 并在壓力作用下凝固而獲得鑄件。國外鋁輪轂生產(chǎn)此工藝已趨于淘汰 , 但國內(nèi)有一些廠家仍在采用此工藝。輪轂在噴涂之前先進(jìn)行前處理 , 使之形成一層化學(xué)轉(zhuǎn)化膜 , 這樣可以提高涂料的附著性能 , 前處理是采用環(huán)保型的無鉻化處理。 、機(jī)加工 機(jī)加工采用先進(jìn)的 CNC 全自動加工生產(chǎn)單元加工輪轂 , 生產(chǎn)線自動上下工件 , 采用自動傳輸系統(tǒng)向各 個生產(chǎn)工位輸送工件 , 加工過程是“干切”。通過分析獲得高質(zhì)量的汽車鋁合金輪轂的生產(chǎn)過程 , 選用合理的生產(chǎn)工藝。目前采用低壓鑄造技術(shù)生產(chǎn)的輪轂產(chǎn)品無法滿足大尺寸、高負(fù)荷以及高端產(chǎn)品市場的需求 , 采用鍛造技術(shù)生產(chǎn)的輪轂成本較高。鍛造鋁輪轂的最大缺點是生產(chǎn)工序多 , 生產(chǎn)成本比鑄造的高得多。 、鑄造法 鑄造法生產(chǎn)鋁合金輪轂具有適應(yīng)性強(qiáng)、花色品種多樣、生產(chǎn)成本較低等優(yōu)點 , 所以鑄造法仍是生產(chǎn)鋁合金輪轂最普遍的方法 , 在目前全世界生產(chǎn)的鋁合金輪轂中 , 鑄造的占 80%以上。我國的鋁合金輪轂制造仍以低壓鑄造為主 , 一些先進(jìn)的制造工藝還未采用。因此，如何進(jìn)行輪轂的造型設(shè)計，如何設(shè)計出 有風(fēng)格特色和審美情趣的輪轂成為輪轂制造廠和設(shè)計者們關(guān)心的問題。特別是高速行駛的情況下，車輪溫度很高，增加爆胎的危險性。以奧迪轎車為例，鋁輪轂重量減輕 %；在 90—120km/h車速時，油耗可減少 。由于鋁合金車輪的廣泛使用，其美觀、大氣、多變的外形設(shè)計也為汽車增色不少。目前，中國汽車市場上，轎車鋁合金車輪使用率至少已達(dá)到轎車市場總量的 70%以上。而在城市行駛時，可減少油耗，每十萬公里節(jié)油 40— 50L。由于鋁的導(dǎo)熱性大大優(yōu)于鋼，而且輪轂表面的設(shè)計有 利于散熱，因此使用鋁輪轂可減少積熱，減少爆胎的機(jī)會，提高安全性。鋁合金輪轂的生產(chǎn)工藝與鋼輪轂不同 , 其外觀設(shè)計精美，造型多樣化，可以做到車轂合一，盡顯完美，提高整車的審美觀，而且還可以設(shè)計加工成各種花紋結(jié)構(gòu)，通過表面處理形成不同的色澤或通過電鍍形成鍍層，最大限度地滿足各類使用者的審美要求。但鋁合與輪胎的胎圈接觸 , 支撐維持輪胎半徑方向的輪輞部分。其工藝方法有重力鑄造、低壓鑄造、壓力鑄造和擠壓鑄造等。 、半固態(tài)模鍛法 半固態(tài)模鍛是鍛造的一種 , 介 于固態(tài)成形和液態(tài)成形之間的嶄新工藝。鋁合金輪轂旋壓成形具有不受尺寸制約、產(chǎn)品美觀、性能良好、安全性高、節(jié)省材料等優(yōu)點 , 是新穎的成形技術(shù)并且發(fā)展勢頭良好。如下圖所示。加工時采用獨特的螺栓孔定位夾緊系統(tǒng)和先鉆后車的生產(chǎn)工藝順序 , 車床一次裝夾即可完成輪轂內(nèi)外部的加工 , 車床主軸轉(zhuǎn)速達(dá) 3000rpm, 這不但提高了生產(chǎn)效率 , 而且還提高了中心孔的精度、螺栓孔的位置精度 , 確保了輪轂的同軸度精度和動平衡性能這兩項行駛動力學(xué)中最重要的性能。涂層的噴涂順序是 : 噴底粉 →噴水性漆 →噴透明粉 , 每噴一層涂層都要進(jìn)行一次加熱固化處理 , 并進(jìn)行相關(guān)的性能試驗 。 、金屬型低壓鑄造法 低壓鑄造是用干燥、潔凈 的壓縮空氣將保溫爐中的鋁液自下而上通過升液管和澆注系統(tǒng)平穩(wěn)地上壓到鑄造機(jī)模具型腔中 , 保持一定壓力 (一般為 20~ 60 kPa)直到鑄件凝固后釋放壓力。該工藝生產(chǎn)的鑄件組織致密 , 力學(xué)性能好 ,強(qiáng)度和表面硬度較高 , 鑄件的尺寸精確、表面光潔。 、擠壓鑄造法 擠壓鑄造也稱為液態(tài)模鍛 , 是一 種集鑄造和鍛造特點于一體的新工藝 , 該工藝是將一定量的金屬液體直接澆入敞開的金屬型內(nèi) , 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(jié)晶凝固 , 并在結(jié)晶過程中產(chǎn)生一定量的塑性變形。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(yīng) 11 力。國內(nèi)在鑄造鍛造成形工藝方面雖有一些研究和應(yīng)用 , 但還未見應(yīng)用到鋁輪轂的生產(chǎn)中。預(yù)計在相當(dāng)長的一段時期內(nèi) , 半固態(tài)成形的主要市場是汽車工業(yè) , 應(yīng)用最成功和最廣泛的是汽車鋁合金零件。鍛造工藝過程是將經(jīng)過高溫預(yù)熱的圓柱型合金原料坯件 ( φ 250mm、長度以產(chǎn)品而定 ) , 在鍛壓設(shè)備上經(jīng)過預(yù)鍛、成形鍛 , 直接將坯件壓制成輪轂毛坯形狀 , 與非鍛造工藝生產(chǎn)的普通低壓鑄造鋁輪轂相比 , 該工藝提高了材料的致密度、細(xì)化了晶粒 , 可使輪轂的強(qiáng)度提高 3 倍 , 同尺寸的輪轂重量可減輕 20%以上。 、鋁合金輪轂冷旋工藝 輪轂的旋壓技術(shù)起初一直局限于普通旋壓這種變形方式 . 普通旋壓僅適合加工 塑性較好和較薄的材料 , 尺寸準(zhǔn)確度不易控制 , 對操作者的技術(shù)水平要求較高 , 而且變形過程復(fù)雜 , 理論研究的發(fā)展滯后 . 20世紀(jì)中葉 , 旋壓技術(shù)由普通旋壓發(fā)展到強(qiáng)力旋壓 , 并迅速擴(kuò)大了應(yīng)用范圍 . 與普通旋壓相比 , 強(qiáng)力旋壓時坯料的凸緣部分不產(chǎn)生收縮變形 , 因而不會產(chǎn)生起皺現(xiàn)象 . 輪轂的強(qiáng)力旋壓成形是在普通筒形件強(qiáng)力旋壓工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的 , 采用強(qiáng)力旋壓制造汽車輪轂的輪輞部分 ,其輪輞的各項性能指標(biāo)大幅提高 , 從而可以減少輪轂材料用量 , 實現(xiàn)產(chǎn)品輕量化 . 隨著金屬塑性成形技術(shù)的發(fā)展和完善 , 旋壓在汽車輪轂的 加工生產(chǎn)中得到日益廣泛的應(yīng)用 . 國外 17 英寸 ( ) 以下轎車的鋁合金輪轂以鍛坯或鑄坯經(jīng)旋壓成形已經(jīng)成為主流生產(chǎn)模式 . 與世界發(fā)達(dá)國家相比 , 我國在這方面的研究相對滯后 .近年來我國對于鋁合金輪轂的旋壓成型工藝取得了一定的研究進(jìn)展，科研工作者通過對鋁合金輪轂強(qiáng)力旋壓過程中旋輪形狀、旋輪進(jìn)給率、壁厚減薄率、多旋輪之間的錯距等工藝參數(shù)對成形效果的影響進(jìn)行了研究 , 對表面失穩(wěn)、旋裂等缺陷的成因進(jìn)行了分析 , 為鋁合金輪轂強(qiáng)力旋壓的工藝參數(shù)優(yōu)化提供了有效的方法和依據(jù)。此外 , 近年我國京航空制造工程研究所在總結(jié)以往研制經(jīng)驗的基礎(chǔ)上 , 推出新一代的國產(chǎn) CNC 強(qiáng)力旋壓機(jī)床 , 實現(xiàn)了國產(chǎn)旋壓機(jī)的升級換代。參照全世界汽車產(chǎn)量年均 3%增長率，鋁輪轂?zāi)昃?6%的增長率，預(yù)計 2021年世界鋁輪轂需求量可達(dá) ， 2020年世界鋁輪轂需求量達(dá)到 。 、國內(nèi)鋁合金車輪現(xiàn)狀 、國內(nèi)鋁合金車輪市場占有量 隨著我國汽車市場的快速發(fā)展，不斷引進(jìn)技術(shù)，鋁合金車輪的制造和應(yīng)用也迅猛發(fā)展起來。港資背景通常都和大企業(yè)合作，以 OEM市場為主攻方向。中南鋁車輪技術(shù)實力強(qiáng)，和日資合作使其在產(chǎn) 品品質(zhì)方面比較優(yōu)秀。據(jù)預(yù)測，未來的幾年， 18英寸直徑車輪將會成為轎車車輪的標(biāo)準(zhǔn)配置。為了使車輪更美觀，一