汽车铝合金轮毂的应用与生产研究

姚 丹

（中信戴卡股份有限公司，河北 秦皇岛 066001）

轮毂是汽车的重要组成部分之一，传统车辆采用的一般都是钢轮毂，在使用中发现，这种轮毂存在一定的缺陷。而铝合金轮毂因其自身所具备的诸多特点，得到业内的一致认可，随着国内铝合金轮毂生产规模的不断扩大，推动了它的应用与发展[1]。借此，本文就汽车铝合金轮毂的应用与生产展开研究。

1 汽车铝合金轮毂的生产现状

在国民经济发展中，汽车工业已经成为支柱性产业。在国内，众多中外合资建成运营的汽车制造企业进一步带动了我国汽车工业的快速发展。但是，从我国现有人口基数来看，我国汽车保有量仍处于世界较低水平。随着汽车需求量的增大，对交路交通、环境保护均带来了一定影响，为了促进汽车工业的持续发展，汽车制造必须要充分考虑节能性和环保性问题，选用优质的汽车零部件，不断提高汽车驾驶性能，减少能源耗用和环境影响[2]。

1.1 国内铝合金轮毂的生产情况

在铝合金轮毂的生产方面，上海某集团拥有目前国内最大的铝合金轮毂生产基地，可以制造出尺寸在635mm以上的铝合金轮毂，平均年产量约为2000万左右；重庆某公司引入了铝合金铸造生产线，计划年产量210万只，其中85%供汽车使用，其余15%供摩托车使用。

1.2 铝合金轮毂的产量逐年递增

由于汽车轮毂直接影响着汽车的承重能力、外观美观性以及驾驶性能，所以使得轮毂成为了汽车构造上的重要零部件之一。随着世界各国对节能减排的重视程度不断提升，促使现代汽车工业发展必须积极探寻节能化、环保化、安全化的发展之路[3]。在此背景下，铝合金轮毂以其优越的应用优势，在汽车生产中的应用日益广泛，成为了汽车轮毂的首选材料。通过调查研究数据显示，在全球范围内铝合金轮毂产量以每年7.6%的速度递增，尤其在汽车生产追求车体轻量化的趋势下，铝合金轮毂已经逐步取代传统钢轮毂。

1.3 铝合金轮毂的需求量大幅度增长

我国汽车工业与发达国家相比仍存在着较大差异，造成这一现状的重要原因在于我国汽车构造中对铝合金材料的用量远远低于发达国家。在我国汽车生产中，一般轿车的耗铝量仅为40kg～50kg，这与发达国家轿车铝化率尚存在一定距离。但是，从我国汽车工业发展现状来看，我国汽车工业对铝材料的需求量不断提高，尤其对于铝合金轮毂而言，汽车生产商和维修商均倾向于选用这种类型的轮毂。当前，一汽大众、上海大众、广州本田等知名汽车制造企业已经完成铝合金轮对钢轮毂的替代，进一步带动了铝合金轮毂产业的发展。

2 汽车铝合金轮毂的应用优势分析

从汽车轮毂市场现状来看，铝合金轮毂是占据着重要地位，是应用最为广泛的轮毂类型。相比较其他类型的轮毂而言，铝合金轮毂在质量和性能上的应用优势较为突出，具体体现在以下方面：

2.1 重量轻

与传统的钢轮毂相比，铝合金轮毂的重量大幅度降低，仅为钢轮毂质量的60%～70%。在轮毂自身重量降低的情况下，汽车轮毂的转动惯性会随之越强，汽车加速性能得到极大提升。以奥迪系列轿车为例，采用铝合金轮毂替代钢轮毂之后，减轻了39.5%的轮毂质量，并且缩短了轿车从起步到加速至100km/h的时间，与原本加速时间相比减少了0.3s。

2.2 降低油耗

汽车使用铝合金轮毂可提高汽车加速性，并且降低制动时的油耗，体现了铝合金轮毂在节能方面的优势，这与现代汽车工业节能化发展的需求相契合。经过调查研究数据显示，使用铝合金轮毂可降低0.05L/100km的耗油量，也就是说，当汽车在行驶10万km的情况下，可从理论上节省50L汽油消耗量，并且有利于减少尾气排放。

2.3 改善性能

铝合金轮毂的生产工艺精细，并与轮胎分离，在汽车行驶过程中，可保证车体重心稳健，避免车体出现较大幅度振摆。这是因为铝合金材料拥有良好的振动性能，与传统钢轮毂相比，在相同的汽车行驶条件下，使用铝合金轮毂可减轻12%的振动幅度。此外，传统钢轮毂的生产工艺为旋压焊接热轧钢和冷轧钢，这种生产工艺导致钢轮毂的平衡性较差，若汽车处于告高速行驶状态，势必会造成车体振动，影响汽车驾驶的舒适感和安全性。而铝合金轮毂采用数控设备进行生产加工，这种生产工艺能够精确把控各项参数，从而保证铝合金轮毂具备良好的平衡性，大幅度提升汽车的驾驶性能。

2.4 散热性好

在汽车行驶过程中，汽车车轮会产生较高温度，这是由于轮胎与路面摩擦所造成的。若轮胎温度过高，则会增加爆胎的风险，引发道路交通安全事故，不仅威胁到汽车驾驶员的人身安全，同时也威胁到周围行人、基础设施的安全。而在汽车构造中选用铝合金轮毂，能够有效降低车轮运行温度。这是因为铝合金轮毂的表面结构设计更加科学合理，散热系数更高，即便在频繁踩刹车的情况下，也能够通过轮毂快速散热，始终使轮胎保持在安全温度范围内，避免出现爆胎风险。通过实际测算表明，与传统钢轮毂的散热系数相比，铝合金轮毂的散热系数要高出2倍～3倍。

2.5 安全舒适性更高

当汽车处于高速行驶的状态时，传统的钢轮毂可能会出现变形，加之紧急制动使轮毂产生的高温，容易引起爆胎等问题，由此会使汽车陷入极度危险的情况。铝合金是一种较为特殊的材质，它的热传导系统约为普通钢材的3倍左右，由此使得铝合金轮毂的散热性要远远高于传统钢轮毂，这不但使汽车的制动效能获得显著提升，而且轮胎和制动盘的使用寿命也随之大幅度延长，确保了汽车的高速行驶中的安全性。此外，使用铝合金轮毂的车辆基本安装的都是扁平轮胎，这种轮胎本身的缓冲和吸振性能都要高于普通轮胎，即使在凹凸不平的路面上行驶，也不会感到过于颠簸，进一步提高了汽车驾驶的舒适性。

3 结语

综上所述，对于汽车而言，轮毂是不可或缺的重要组成部分之一，其性能优劣直接关系到整车的使用性能，并且还与车辆在路面上行驶的安全性息息相关。铝合金轮毂之所以在汽车制造领域中得到越来越广泛的应用，与其自身所具备的诸多优点有着密不可分的关联。为使铝合金轮毂能够在汽车产业中得到普及应用，应对其生产现状进行研究，据此对产业的发展方向进行准确定位。

[1]孟瑶．基于ANSYS的铝合金轮毂旋压成形的模拟仿真与参数优化[J]．长春工业大学学报,2017(6)：84-86．

[2]周喆．铝合金轮毂的力学性能及有限元分析[D]．燕山大学,2015．

[3]于德美．铸旋铝合金轮毂旋压模具设计及压料方式研究[J]．民营科技,2017(12)：105-106．