鋁合金輪轂的製造工藝及特點

來源：上海誌琦輪轂修複電鍍    日期：2015-12-31 17:23:58    點擊數：

　　市(shi)场上的轮毂按照材(cai)质可以分为钢轮毂和合金轮毂两大类。钢质轮毂最(zui)主要(yao)的优点就是制造工艺简单，成本相对较低，而且抗金属(shu)疲劳的能力很强，也(ye)就是我们俗(su)称的便宜又结实。但钢质轮毂的缺点也(ye)相对比较突(tu)出就是外观丑陋(lou)，重量较大，惯性阻力大，散热性也(ye)比较差，而且非(fei)常容(rong)易生锈(xiu)。相对来说，合金材(cai)质轮毂正好可以弥补(bu)这样(yang)的问题，较轻的重量，惯性阻力小，制作精度高，在高速转动(dong)时的变(bian)形小，有利于提高汽车的直(zhi)线行驶性能，减轻轮胎滚动(dong)阻力，从而减少油耗。合金材(cai)质的导(dao)热性能是钢的三(san)倍左右(you)，散热性好，对于车辆(liang)的制动(dong)系、轮胎和制动(dong)系统(tong)的热衰(shuai)减都能起到(dao)一定(ding)的作用。铝合金轮毂的有点这么多(duo)，当然(ran)铝合金轮毂的生产工艺也(ye)是有很多(duo)种的，下面我们给大家介绍一下鋁合金輪轂的製造工藝及特點：

　　重力鑄造

　　金属(shu)型重力铸造是指(zhi)在常压下，液体金属(shu)靠重力作用充填金属(shu)铸型而获得铸件的一种铸造方(fang)法，这也(ye)是一种古(gu)老的铸造方(fang)法。由于金属(shu)液在金属(shu)铸型中冷却速度较快(kuai)，因而铸件比砂(sha)型铸造的组织致密，该法工序简单，生产效率高，设备投资少，生产成本较低，适用于中小规模生产。但此方(fang)法生产的铝轮毂内(na)部质量较差，缩孔缩松(song)严重，浇(jiao)注过程中氧化膜和熔渣(zha)等夹杂物易卷入(ru)铸件，有时也(ye)会卷入(ru)气体而形成气孔缺陷(xian)，同时金属(shu)液的收得率也(ye)较低。大部分整车厂现已拒绝该工艺生产的车轮，在铝轮毂制造行业有逐(zhu)渐被边缘化的趋势。

　　低壓鑄造

　　低压铸造是将(jiang)铸型放在一个密闭的炉(lu)子上面，型腔的下面用一个管(叫升液管)和炉(lu)膛里的金属(shu)液相通。如果(guo)在炉(lu)膛中金属(shu)液面上加入(ru)带压力的空气，金属(shu)液会从升液管中流入(ru)型腔。待(dai)金属(shu)液凝固以后(hou)，将(jiang)炉(lu)膛中的压缩空气释放，未凝固的金属(shu)从升液管中流回到(dao)炉(lu)中。控制流入(ru)炉(lu)膛空气的压力、速度,就可以控制金属(shu)流入(ru)型腔中的速度和压力，并能让金属(shu)在压力下结晶凝固。这种工艺特点是铸件在压力下结晶，组织致密，机械性能好，金属(shu)利用率高。

　　低压铸造工艺目前在中国大陆已经相当成熟，适合少人(ren)化生产管理，已经被所(suo)有整车厂认可是当前中国大陆铝合金轮毂制造业的主流工艺，产品主要(yao)销往OEM和海外零售(shou)市(shi)场。

　　采用低压铸造工艺制造的铝合金轮毂，由于轮辐(fu)是最(zui)后(hou)冷却凝固的，所(suo)以部分特殊造型轮毂的轮辐(fu)易出现缩松(song)等质量问题，而轮辋部分由于最(zui)早结晶则强度较好。

　　擠壓鑄造法

　　挤压铸造也(ye)称为液态模锻，是一种集铸造和锻造特点于一体的新工艺，该工艺是将(jiang)一定(ding)量的金属(shu)液体直(zhi)接浇(jiao)入(ru)敞(chang)开(kai)的金属(shu)型内(na)，通过冲头(tou)以一定(ding)的压力作用于液体金属(shu)上，使之充填、成形和结晶凝固，并在结晶过程中产生一定(ding)量的塑性变(bian)形。挤压铸造充型平稳，没有湍(tuan)流和不包卷气体，金属(shu)直(zhi)接在压力下结晶凝固，所(suo)以铸件不会产生气孔、缩孔和缩松(song)等铸造缺陷(xian)，且组织致密、晶粒细化，机械性能比低压铸造件高。产品既(ji)有接近锻件的优良机械性能，又有精铸件一次精密成形的高效率、高精度，且投资大大低于低压铸造法。缺点是液态模锻的产品与传(chuan)统(tong)锻造产品一样(yang)，需要(yao)铣削加工来完成轮辐(fu)的造型。

　　日本已有相当部分的汽车铝轮毂采用挤压铸造工艺生产，丰(feng)田汽车公司拥(yong)有十几(ji)台全自动(dong)挤压铸造设备，每台设备不到(dao)2min即可生产一件铝轮毂，从浇(jiao)注金属(shu)液到(dao)取出铸件整个过程都由计(ji)算机来控制，自动(dong)化程度非(fei)常高。国内(na)也(ye)在广东建造了(liao)一个现代化的挤压铸造汽车铝合金轮毂厂，已生产多(duo)种规格和型号的汽车铝轮毂，经鉴定(ding)产品质量达到(dao)了(liao)国外同类产品先进水(shui)平。目前世界各国都把挤压铸造作为汽车铝轮毂生产的方(fang)向之一。

　　鑄造旋壓

　　铸旋分“低压铸造+旋压”和“重力铸造+旋压”两种工艺。目前韩系车企对铝轮毂的成型工艺有全面采用“低压铸造+旋压”的趋势，其它车系也(ye)有部分产品对此工艺有需求，该工艺是铸旋工艺中的主流工艺，做OEM产品的企业大部分都是采用的这种工艺;同时还有少部分做海外零售(shou)市(shi)场的企业采用“重力铸造+旋压”的工艺，从理论(lun)上讲这种工艺是行的通的，它真正把重力铸造和旋压两种工艺的长处结合到(dao)了(liao)一起，产品品质得到(dao)了(liao)提升，但是由于毛坯是重力铸造工艺生产的，因此这种工艺的经济性非(fei)常不好，生产成本很高。总之，铸旋的产品，由于轮辐(fu)部分是铸造出来的，它具有与铸造工艺生产出来的产品具有相同的优缺点;而轮辋部分是旋压出来的，因此气密性较好。铸旋产品理论(lun)上可以减重，但实际应用上效果(guo)不明(ming)显(xian)。

　　常規鍛造

　　锻造是铝轮毂应用较早的成形工艺之一。锻造铝轮毂具有强度高、抗蚀性好、尺寸精确、加工量小等优点，一般情况其重量仅相当于同尺寸钢轮的1/2或更低一些。锻造铝轮毂的晶粒流向与受力的方(fang)向一致，其强度、韧性与疲劳强度均显(xian)著优于铸造铝轮毂。同时，性能具有很好地再(zai)现性，几(ji)乎(hu)每个轮毂具有同样(yang)的力学性能。锻造铝轮毂的典型伸长率为12%~17%，因而能很好的吸收道路(lu)的震(zhen)动(dong)和应力。通常铸造轮毂具有相当强的承受压缩力的能力，但承受冲击、剪切与拉伸载荷的能力则远不如锻造铝轮毂。锻造轮毂具有更高的强度重量比。另外，锻造铝轮毂表(biao)面无气孔，因而具有很好的表(biao)面处理能力，不但能保证涂(tu)层(ceng)均匀一致，结合牢靠，而且色彩也(ye)好。锻造铝轮毂的最(zui)大缺点是生产工序多(duo)，生产成本比铸造的高得多(duo)。

　　鑄造鍛造法

　　它是将(jiang)铸件作为锻造工序的坯料使用，对其进行塑性加工的方(fang)法。由于将(jiang)锻造作为零件最(zui)终成形的工序，因此可以消除铸造缺陷(xian)，改善制品的组织结构，使产品的力学性能比铸件大大提高，同时又充分发挥(hui)了(liao)铸造工艺在成形复杂件方(fang)面的优势，使形状复杂的产品锻造工序减少，材(cai)料利用率大大提高，生产成本降(jiang)低。用铸造锻造技术生产铝轮毂，其性能完全可以达到(dao)锻件的力学性能指(zhi)标，但生产成本可以比普通锻造件下降(jiang)30%。目前，该工艺自1996年9月成功地应用到(dao)批量生产中以来，已被多(duo)家日本公司采用，经济效果(guo)良好。目前大陆只有少数几(ji)个企业(主要(yao)在台湾(wan)六和系统(tong))在采用这种工艺，设备和技术来自保加利亚。

　　半(ban)固態模鍛工藝

　　所(suo)谓半(ban)固态模锻，就是将(jiang)半(ban)固态坯料加热到(dao)有50%左右(you)体积(ji)液相的半(ban)固态状态后(hou)一次模锻成形，获得所(suo)需的接近尺寸成品零件的工艺，这是一种介于固态成形和液态成形之间的崭新工艺。

　　半(ban)固態模鍛的優點：

　　零件在模内(na)收缩较小，易于近终化成形，机械加工量减少;

　　半(ban)固态模锻件表(biao)面平整光(guang)滑、内(na)部组织致密，晶粒细小，力学性能高于压铸和挤压铸造件;

　　成形不易裹气，宏观气孔和显(xian)微疏(shu)松(song)比常规铸件中的少得多(duo);

　　成形温度低，模具寿命长。

　　近10年来，半(ban)固态成形技术在国外获得了(liao)广泛(fan)的应用，已逐(zhu)步成为各先进工业国家竞相发展的一个新领域，被专家学者称为21世纪(ji)新一代新兴的金属(shu)成形技术。预计(ji)在相当长的一段时期内(na)，半(ban)固态成形的主要(yao)市(shi)场是汽车工业，应用最(zui)成功和最(zui)广泛(fan)的是汽车铝合金零件。美国已建成数家铝合金半(ban)固态模锻工厂，其中美国的AEMP(Alumax Enginered metal Process)公司与Superior工业公司合作于1992年在阿肯色州建成了(liao)全球(qiu)首家半(ban)固态模锻铝合金汽车轮毂厂。用半(ban)固态模锻代替低压铸造生产ZL101铝合金车轮毂，不仅能减少机械加工量和提高生产率，而且还可以提高机械性能，减轻质量。

　　鍛造旋壓

　　比较高端(duan)的成形工艺，目前国内(na)只有10%左右(you)企业采用该工艺进行生产，产品主要(yao)供(gong)应国内(na)外的大巴、货(huo)车及高端(duan)轿车市(shi)场。优点是产品内(na)在质量好、产品强度高质量轻;缺点是设备造价(jia)高，传(chuan)统(tong)锻造工艺制造的产品轮辐(fu)造型只能靠铣削加工来完成，金属(shu)利用率低且生产效率也(ye)不高。锻造分传(chuan)统(tong)锻造和碾(nian)锻，碾(nian)锻可以直(zhi)接锻出轮辐(fu)的造型。

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