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汽車鋁合金輪轂成型的五大工藝

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輪轂又稱輪圈,是輪胎內(nèi)廓支撐輪胎的圓桶形的、中心裝在軸上的金屬部件。

輪轂又稱輪圈,是輪胎內(nèi)廓支撐輪胎的圓桶形的、中心裝在軸上的金屬部件。

一、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(chǎn)品為主。在今天的汽車市場中,鋼質(zhì)輪轂已不多見,大多數(shù)車型使用的都是鋁合金輪轂,即輕合金輪轂。
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、、鈦等金屬元素組成,鋁占92%左右,是一種技術(shù)成熟的鋁合金材料。

二、鋁合金輪轂生產(chǎn)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(shù)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(shù),目前此技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)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。

該法成本低、工序簡單且生產(chǎn)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(chǎn)的輪轂易產(chǎn)生縮孔縮松且內(nèi)部質(zhì)量較差,此外,鋁液流動性的限制也有可能導(dǎo)致造型復(fù)雜的輪轂良品率低。因此,汽車輪轂制造業(yè)已經(jīng)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(jìn)行凝固結(jié)晶的工藝。同樣的情況下,與重力鑄造相比,低壓鑄造輪轂內(nèi)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(tǒng)結(jié)構(gòu),使金屬液收得率可達(dá)90%。目前低壓鑄造已成為鋁輪轂生產(chǎn)的首選工藝,國內(nèi)多數(shù)鋁合金輪轂制造企業(yè)都采用此工藝生產(chǎn)。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(shè)備投資多等。

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(xué)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(yīng)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(chǎn)工序多,生產(chǎn)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(nèi)輪轂制造龍頭企業(yè)中信戴卡已成功進(jìn)入乘用車鍛造輪轂生產(chǎn)線并將鍛造輪轂的成本壓縮到了千元,并已經(jīng)開始作為原配輪轂供應(yīng)國內(nèi)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(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。優(yōu)點:充型平穩(wěn),金屬直接在壓力下結(jié)晶凝固,所以鑄件不會產(chǎn)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(tǒng)鍛造產(chǎn)品一樣,需要銑削加工來完成輪輻的造型。日本已有相當(dāng)部分的汽車鋁輪轂采用擠壓鑄造工藝生產(chǎn),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(chǎn)的方向之一。

5.特種成型:MAT旋壓技術(shù)

MAT旋壓技術(shù)最先由日本Enkei公司投入使用,嚴(yán)格而言還應(yīng)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(shè)備對受力處進(jìn)行旋轉(zhuǎn)加壓處理,使得被處理位置金屬內(nèi)部分子排列發(fā)生改變,具體的分割面相比起一般鑄造產(chǎn)品呈現(xiàn)密度更高的纖維狀,從而改變整體金屬力學(xué)的工藝方法。MAT旋壓技術(shù)制造的輪轂的質(zhì)量、強度、延伸性等特性都已接近于鍛造輪轂,且現(xiàn)對于鍛造輪轂來說,更易生產(chǎn)。總的來說,MAT旋壓技術(shù)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(nèi)技術(shù)不成熟,成本較高,故應(yīng)用不多。

 

 

鋁合金 鋁合金輪轂

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