【正文】 3 摘要： 鋁汽車輪轂與鋼汽車輪轂相比有許多優(yōu)越性，雖然應用歷史不久，但發(fā)展速度很快，前景廣 闊。本文詳細介紹鋁合金輪轂的優(yōu)點、合金品種、構造、性能與質量要求、市場占有份額及本公司的鋁合金輪轂生產工藝。由于鋁合金車輪的廣泛使用，其美觀、大氣、多變的外形設計也為汽車增色不少。而據有關方面統計， 2021年這一比例為 50%左右。輕合金輪轂在汽車輕量化進程中扮演了越來越重要的角色 , 特別是鋁合金輪轂以其美觀、質輕、節(jié)能、散熱快、耐腐蝕、加工性好等特點 ,正逐步取代鋼質輪轂而成為最佳選擇。 二、鋁合金輪轂的優(yōu)勢 汽車鋁合金化是解決世界汽車工業(yè)面 臨的能源、環(huán)境、安全等問題的有效措施 , 而輪轂的鋁合金化則是汽車鋁合金化應用中的重要方面。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 。 、振動小，駕乘更舒適 使用鋁輪轂能改善轎車的 行駛性能，減輕振動。鋼車輪采用熱軋鋼帶或冷軋鋼帶旋壓焊接而成，平衡性能差，特別是高速性能不好，鋁輪轂很好地解決了這一問題。奧迪轎車采用鋁車輪后，由于重量輕，從起步到 100km/h速度的加速時間減少了 。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。 、尺寸精度高 , 整車行駛性能好 通常情況下 , 傳統鋼制輪轂的徑向和軸向允許跳動值為177。 , 高檔鋁合金輪毅為177。 、美觀漂亮 輪轂的美觀程度對于汽車整車的形象有著很大的影響。因此，如何進行輪轂的造型設計，如何設計出 有風格特色和審美情趣的輪轂成為輪轂制造廠和設計者們關心的問題。 三、汽車鋁合金輪轂的設計要求 為了滿足使用功能和市場的需求 , 鋁合金輪轂在結構上有整體式和多件組合式等多種結構設計；在外觀造型上有寬輪輻、窄輪輻、多輪輻、少輪輻等多種造型設計。對于普通乘用車而言 , 整體式鋁合金輪轂足以滿足其性能要求。通過市場調研得知 , 車輪轂應具備以下性能 : 1) 材質、形狀和尺寸正確合理 , 能充分發(fā)揮輪胎的功能 , 與輪胎互換 , 具有國際通用性； 2) 行駛時 , 縱、橫向振擺小 , 失衡量與慣性矩?。? 3) 在輕量化的前提下 , 具有足夠的強度、剛度和動態(tài)穩(wěn)定性； 4) 與軸、輪胎的可分離性好； 5) 具有優(yōu)良的耐久性； 6) 其制造工藝能達到產品質量穩(wěn)定、成本低、多品種、可大規(guī)模生產等要求。我國的鋁合金輪轂制造仍以低壓鑄造為主 , 一些先進的制造工藝還未采用。 汽車輪轂 與車胎連接部分 與車體連接部分 胎圈座 輪 緣 氣門孔 槽 底 保持并支撐輪胎方向的輪輞部分。 為方便輪胎裝拆 , 在輪輞上留有一定深度和寬度的凹坑 。有正偏距、零偏距、負偏距。 、鑄造法 鑄造法生產鋁合金輪轂具有適應性強、花色品種多樣、生產成本較低等優(yōu)點 , 所以鑄造法仍是生產鋁合金輪轂最普遍的方法 , 在目前全世界生產的鋁合金輪轂中 , 鑄造的占 80%以上。 、鍛造法 鍛造是鋁輪轂應用較早的成形工藝之一 , 具有強度高、抗蝕性好、尺寸精確、加工量小等優(yōu)點，一般情況其重量僅相當于同尺寸鋼輪的 1/2或更低一些。同時 , 性能具有很好地再現性 , 幾乎每個輪轂具有同樣的力學性能。通常鑄造輪轂具有相當強的承受壓縮力的能力 , 但承受沖擊、剪切與拉伸載荷的能力則遠不如鍛造鋁輪轂 ,鍛造輪轂具有更高的強度重量比。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。零件在模內收縮較小 , 機械加工量減少 , 半固態(tài)模鍛件表面平整光滑、內部組織致密 , 晶粒細小 , 力學性能高于壓鑄和擠壓鑄造件 , 成形不易裹氣 , 宏觀氣孔和顯微疏松比常規(guī)鑄件中的少得多 , 成形溫度低 , 模具壽命長等許多獨特的優(yōu)點。國內對這種技術的研究起步較晚 , 實際應用得很少。與普通低壓鑄造的鋁合金輪轂相比 , 同尺寸的輪轂重量可減少 15%。目前采用低壓鑄造技術生產的輪轂產品無法滿足大尺寸、高負荷以及高端產品市場的需求 , 采用鍛造技術生產的輪轂成本較高。 四、汽車鋁合金輪轂生產工藝流程 、汽車鋁合金輪轂的設計開發(fā)流程 隨著家用轎車品種的增加和價格的下調 , 汽車正在成為當今中國老百姓消費的熱點產品。人們不僅要求汽車的性能優(yōu)良 , 駕駛操作方便 ,還要求汽車外觀符合自己的審美品位和身份定位。因此輪轂的設計開發(fā)是企業(yè)發(fā)展的關鍵所在 , 汽車鋁輪轂進行設計開發(fā)的主要方法和流程如下圖所示。通過分析獲得高質量的汽車鋁合金輪轂的生產過程 , 選用合理的生產工藝。 8 五、 鋁合金輪轂的制造技術 、普通鋁合金輪轂的生產工藝 普通鋁合金輪轂主要的生產和檢驗工藝流程是 : 配料→鋁合金熔煉→鋁液AlSr 變質 +AlTiB 細化處理→光譜鋁液成分分析→鋁液 Ar2 氣 精煉除氣→鋁液熱分析 +密度分析→低壓鑄造毛坯→毛坯 X 射線探傷→淬火 +時效連續(xù)式熱處理→ ( 材料金相及力學性能分析抽查 ) →鉆孔→車加工→立式動平衡檢驗→ ( 徑向跳動及三坐標尺寸檢驗抽查 ) →清洗→氦氣氣密性檢驗→打磨拋光→前處理→烘干→噴涂底粉→加熱固化→噴涂水性漆→加熱固化→噴涂透明粉→加熱固化→ ( 尺寸、鹽霧、耐候、碎石、漆膜厚度、十字劃格、力學性能、沖擊、彎曲疲勞、徑向疲勞等試驗抽查 ) →最終檢驗→包裝→入庫。 、鑄造和熱處理 低壓鑄造是一項要求極高的生產工藝技術 ,它是在密閉的狀態(tài)下用大約 的壓力把金屬液壓進模具 , 這樣有利于保持恒溫和排除雜質 ,保證鑄件內沒有氣孔且金屬密度均勻、強度高 ,從而有效地克服了陳舊的重力鑄造輪轂方法所造成的鑄造缺陷。 設計獨特的“斜插式”低壓鑄造模具 , 通過帶有模具溫度控制的全自動鑄造設備的精密冷卻控制 , 確保高效率地鑄造出尺寸精確高品質的鑄件 , 并且輪轂的表面光滑細膩 ； 隨后的連續(xù)式熱處理過程 ( 淬火 +時效 )， 確保能夠生產制造出高品質的毛坯 ； 鑄件要 100%經過 X 射線探傷檢測 , 合格的毛坯作為下一步深加工的坯件備用。 、機加工 機加工采用先進的 CNC 全自動加工生產單元加工輪轂 , 生產線自動上下工件 , 采用自動傳輸系統向各 個生產工位輸送工件 , 加工過程是“干切”?！案汕小奔夹g是環(huán)保型的干式機加工技術 , “干切”這種干式機加工技術避免了過去機加工時切削液的回收處理系統和廢液排放問題 , 也避免了切削液對機床的腐蝕 , 確保了對環(huán)境的保護 , 使得鋁屑的熔化回收更加簡潔 方便、回收率高 , 降低了制造成本。為了增加輪轂外觀的精致感 , 有些產品使用金剛石刀具精加工輪轂的 9 正外表面 ( 輪輻表面 ) , 可使輪轂具有獨特而明亮的金屬表面的光澤 , 產品外觀表現的更加精致高雅。 、涂裝 輪轂是在先進和環(huán)保的涂裝自動生產線采用高級靜電噴槍和高速 (20210rpm 以上 )旋杯噴槍進行噴涂 , 涂層厚度均勻、色彩光澤均勻 ,不但噴涂質量好 , 而且節(jié)省涂料。輪轂在噴涂之前先進行前處理 , 使之形成一層化學轉化膜 , 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。少量也有噴兩層或一層的 , 但效果稍差一些。其后對 成 品進行包裝，對 OEM用戶采用木托架的大包裝，而對最終零售用戶單只紙箱包裝。由于金屬液在金屬鑄型中冷卻速度較快 , 因而鑄件比砂型鑄造的組織致密 , 該法工序簡單 , 設備投資少 , 生產成本較低 , 適用于中小規(guī)模生產。國外鋁輪轂生產此工藝已趨于淘汰 , 但國內有一些廠家仍在采用此工藝。因在壓力下充型和凝固 , 所以充填性好 , 鑄件縮松少 ,致密性高。由于低壓鑄造利用壓力充型和補充 , 大大簡化了澆冒系統的結構 , 使金屬液收得率大大提高 , 一般可達 90%, 而金屬型重力鑄造僅 40%— 60%。低壓鑄造法的缺點是鑄造時間較長 , 加鋁料、更換模具費時間 , 設備投 10 資大 , 低壓鑄造機使用的升液管成本較高且易損壞。 、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。但傳統壓鑄工藝生產的鋁輪轂最大的缺點是不能通過熱處理來進一步提高性能 , 由于液體金屬充型速度極快 ,型腔中氣體很難完全排除 , 常以氣孔形式存留鑄件中 ,這些鑄件孔隙中氣體在熱處理過程中會發(fā)生膨脹 , 使得鑄件 “ 起泡 ” 。充氧壓鑄法是使壓室和壓型型腔內的金屬液相間的空 間充氧置換 , 并在高速高壓下進行壓鑄 , 當液體金屬充填時 , 一方面排氣槽排出氧氣 , 另一方面噴散的鋁液與未排出的氧氣發(fā)生反應 , 形成氧化鋁小微粒 , 這種 A l2O3質點顆粒細小 , 約在 1m以下 , 其質量占鑄件總質量的 %— %,不影響力學性能和加工性能 , 并分散在鑄件內部 , 使鑄件內不產生氣孔。與傳統壓鑄法相比 , 充氧壓鑄具有以下特點 :消除或減少了壓鑄件內部氣孔 , 提高了鑄件致密度 ； 充氧壓鑄件比普通壓鑄件鑄態(tài)強度可提高 10%,伸長率增加 30%— 50%。但對質量要求較高的鑄件 ,采用充氧壓鑄后降低了鑄件廢品率和減少了質量控制費用 , 綜合起來考慮 , 成本反而可以降低。擠壓鑄造充型平穩(wěn) , 沒有湍流和不包卷氣體 , 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、晶粒細化 , 力學性能比低壓鑄造件高產品既有接近鍛件的優(yōu)良力學性能 , 又有精鑄件一次精密成形的高效率、高精度 , 且投資大大低于低壓鑄造法。 、鍛造法 分常規(guī)鍛造法、鑄造鍛造法和半固態(tài)模鍛法。鍛造鋁輪轂具有強度高、抗蝕性好、尺寸精確、加工量小等優(yōu)點 , 一般情況其重量僅相當于同尺寸鋼輪的 1 /2或更低。同時 , 性能具有很好地再現性 , 幾 乎每個輪轂具有同樣的力學性能。通常鑄造輪轂具有相當強的承受壓縮力的能力 , 但承受沖擊、剪切與拉伸載荷的能力則遠不如鍛造鋁輪轂。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 , 不但能保證涂層均勻一致 , 結合牢靠 , 而且色彩也好。 、鑄造鍛造法 該法是將鑄造件作為鍛造工序的坯料使用 , 對其進行塑性加工形變 , 由于將 鍛造作為零件最終成形的程序 , 因此可以消除鑄造缺陷 , 改善制品的組織結構 , 使產品的力學性能比鑄件大大提高 , 同時又充分發(fā)揮鑄造工藝在成形復雜方面的優(yōu)勢 , 使形狀復雜的產品鍛造工序減