铝合金轮毂生产工艺

张世琪++聂晓朋++康泰

摘 要：近年来，随着科技的发展，我国的汽车工业发展也越来越迅速，加之随着经济的增长，人们的生活水平提高，对汽车的需求量越来越大，汽车产销量逐年增高，相应的一些汽车零部件的生产制造业也展现出了旺盛的活力。汽车轮毂是汽车中的重要部件，也是汽车相关产品中最具发展前景的配套产品之一。而目前大多数的汽车轮毂都属于铝合金轮毂，因为铝合金轮毂有着诸多优点，在性能上具有很强的优越性。但同时，铝合金轮毂在生产中对生产工艺流程也具有很严格的要求。本文主要介绍了铝合金轮毂及其生产工艺流程，希望对铝合金轮毂生产业具有一定助益。

关键词：铝合金 轮毂 生产工艺

中图分类号：U46 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）08（c）-0105-02

汽车是现代人们出行的主要交通工具。在汽车上的众多零部件当中，轮毂是一个重要部件，其的质量和性能直接关系着汽车的运行安全。对于汽车来说，轮毂既具有实用性，又具有装饰性，西方国家将汽车轮毂工业称作“时装化工业”，因为汽车轮毂的种类繁多、形状复杂，并且对尺寸精度具有很高要求。目前我国大多数汽车轮毂都是以铝合金为主要材料的铝合金轮毂，因为铝合金轮毂具有重量轻且节能、可改善驾驶性能、散热性能好以及外形美观等诸多优势。但铝合金轮毂对生产工艺的要求也很高，笔者结合实际，对铝合金轮毂及其生产工艺进行了简要介绍，仅供参考。

1 铝合金轮毂及其优点

铝合金轮毂是目前在汽车轮毅市场上应用最为广泛的一类轮毂。鋁合金轮毂顾名思义，是以铝合金为主要材料的轮毂，其之所以拥有如此大的市场，是因为铝合金轮毂在性能和质量上具有很强的优越性。具体来说，铝合金轮毂主要拥有以下优点。

1.1 重量轻且节能

传统的汽车轮毂都是钢轮毂，而比之钢轮毂，铝合金轮毂在重量上更轻，具体可以比钢轮毂减轻30%～40%的重量。而轮毂的重量越轻，则代表着其转动惯性越强，进而汽车的加速性就越高，所以在制动时可以降低能量需求，也就是减少汽油消耗。举例奥迪轿车，经实际实验发现，同样一辆奥迪汽车，如果采用的是铝合金轮毂，则比采用钢轮毂能够减轻39.5%的重量，而从轿车起步加速到行至100km时的速度，用时可减少0.3s，当车速到达100km/h时油耗量可降低0.05L/100km，城市行驶每10万km即可节省汽油50L。 由此可见，铝合金轮毂在节能方面具有很大的优势，符合现代汽车工业节能的要求。

1.2 可改善驾驶性能

铝合金轮毂具备高精度及与轮胎的分离性，从而使汽车在行驶时减小振摆和振动，车体重心更稳。首先，铝合金材料本身在振动性能上就比钢材料要好，据实际测算显示，铝合金轮毂的振动程度比之传统钢轮毂而言可减轻约12%。其次，传统的钢轮毂由于是以热轧钢、冷轧钢带旋压焊接制作的，所以往往平衡性能较差，尤其是在高速行驶时平衡性能很差，而铝合金轮毂则有效改善了这一缺陷。因为铝合金轮毂在生产加工时是使用了数控设备，所以其才比钢轮毂的平衡性能更好。综合来看，应用铝合金轮毂可有效地改善汽车的驾驶性能。

1.3 散热性能好

汽车车轮的热源主要是由刹车和轮胎与路面摩擦这两部分产生的。在汽车高速行驶的时候，由于车轮温度会大大上升，所以非常容易引起爆胎，而一旦爆胎即可能引发安全事故，危害人民安全，破坏城市交通。但是，如果应用的是铝合金轮毂，由于其散温系数更高，加之轮毂的表面结构设计也更利于散热，因此即使是汽车连续刹车，也能够保持车轮系统温度适宜，不会造成车轮温度过高，大大降低了爆胎发生率，保障了行车安全。据实际测算显示，铝合金轮毂的散温系数要比传统钢轮毂高2～3倍。

2 铝合金轮毂的生产制造方法

2.1 铸造法

铸造法是在铝合金的生产制造过程中最常用的方法之一。因为铝合金轮毂往往花色品种丰富、适应性强、生产成本低廉，所以运用铸造法来生产非常合适。据相关调查显示，目前在全世界范围内，运用铸造法所生产制造的铝合金轮毂约占所有铝合金轮毂的80%以上。具体的工艺主要有重力铸造工艺、挤压铸造工艺、低压铸造工艺以及压力铸造工艺等，需要根据具体的轮毂要求而选择相应的铸造工艺。

2.2 锻造法

锻造法是在铝轮毂生产中应用比较早的一种工艺，其主要优点之处在于强度高、尺寸精确、抗蚀性好以及加工量小。第一，利用锻造法所制造出来的铝合金轮毂，其重量可以比钢轮毂减轻一半以下。第二，由于锻造铝轮毂的受力方向与晶粒流向具有一致性，因此其还具备高韧性和高疲劳强度。第三，锻造铝轮毂几乎每个都具备相同的力学性能。第四，利用锻造法所制造出来的铝合金轮毂其典型伸长率在12%～17%左右，所以其能够有效吸收道路震动及应力，无论是在承受冲击、剪切力还是拉伸载荷方面，都要比铸造轮毂强，强度重量比也更高。第五，锻造铝轮毂的表面是没有气孔的，所以其表面处理能力较好，涂层比较均匀、结合牢靠、色彩好，不过缺点是锻造法的工序较复杂，所以生产成本也较高。

2.3 半固态模锻法

半固态模锻法其实也属于锻造的一类，或者准确来说，其是介于固态与液态成形之间的一种新型锻造工艺。由于在模内零件的收缩较小，因此其加工量也较少，利用半固态模锻法所加工出来的锻件往往内部组织致密、表面光滑平整、晶粒细小，拥有很好的力学性能，成形不易裹气，气孔较少，模具寿命也较长。由于以上诸多优点，所以该锻造工艺在铝合金轮毂的生产制造中拥有很大的发展前景，只不过由于我国研究及应用该技术较晚，所以目前尚未得到广泛普及。

3 铝合金轮毂生产工艺流程

铝合金轮毂生产工艺流程大体如下：（1）生产厂家对轮毂设计进行认真研究，首先了解大众在铝合金轮毅使用中存在的问题和需求，然后提出解决方案。（2）进行市场调研，对同类轮毂的市场竞争力进行考察，分析铝合金轮毂在市场中的潜在竞争环境，还要了解政府政策及其他一些相关因素。（3）管理层对铝合金轮毅的设计、性能、功能、质量、价格、风格等进行明确定位，并且各项指标均要通过数字化的形式体现出来。（4）根据产品的实际需求，提出轮毂的概念设计，结合对轮毅的技术质量要求以及其具体的风格、设计定位，绘制出多种不同款式的轮毅设计图纸作为备选方案，然后通过认证比较各方案优劣后从中筛选出最完美的设计方案，再对该方案进行一定优化，最后通过建模技术来建模，以及通过分析软件进行应力分析，最终得到最满足客户需求的设计方案。（5）进一步对铝合金轮毂进行设计，包括轮毂方案的策划，对轮毂的制作尺寸、细节等进行明确，制作出工程图，利用相应的软件进行模具设计，再通过模拟分析对模具的设计和工艺方案进行具体确定。（6）制作出轮毂样轮，对样轮进行实验测试，确保质量和性能合格后，即可完成铝合金轮毂的最终设计。

4 结语

综上所述，随着汽车轻量化进程的不断加快，汽车市场的竞争越来越激烈，而作为汽车中的重要部件，轮毂的生产也要走节能化、轻量化路线。铝合金轮毂在各方面都比传统钢轮毂更具优势，因此未来应当继续大力推广铝合金轮毂且继续改进其生产工艺。

参考文献

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[3] 张琦，曹苗，张帅，等.汽车轮毂铸锻一体化制造工艺[J].塑性工程学报，2014（2）：1-6.endprint