镁合金轮毂应用的结构设计及生产技术研发
汽车轮毂超塑性镁合金制备研发项目可行性研究报告
汽车轮毂超塑性镁合金制备研发项目可行性研究报告第一部分概述车辆轻量化发展已成为一个必然趋势，在确保车辆综合性能的前提下，增加镁合金产品在其中的比重则成为车辆轻量化的重要手段之一。
轮毂作为车辆的重要运动部件，它的轻量化不仅可以提高驾乘舒适度和车辆动力学性能，而且可以节能降耗、减少废气排放。
但现有镁合金轮毂制备工艺中，无论是锻造法还是铸造法，镁合金都需要在熔融状态下成形，在熔炼和加工过程中极容易氧化燃烧，生产难度很大，制造成本过高，同时，其强度、韧性和疲劳强度还有待进一步改善，目前国外汽车制造商只限用在跑车或概念车中。
本公司根据镁合金轮毂的结构特点，提出以超塑性复合挤压成形制备镁合金汽车轮毂方法，将固态镁板在较低温度下进行超塑性成形，避免了熔融成形的不足，使分子结晶得到细化纤维分布均匀，制造镁合金轮毂强度高、韧性好，耐蚀性好，成形工艺简单，成本低，可广泛应用在普通汽车中，对促进我国汽车行业的车辆轻量化发展有着重要意义，市场前景广阔，并符合国家节能减排政策导向，属《指南》三（一）1（2）交通工具轻量化用铝、镁、钛轻合金材料制品及深加工产品重点支持范围。
目前本项目处于中试生产阶段，涉及的关键技术已解决，相关的技术已授权了4项专利（2项发明专利），产品通过了国家机动车质量监督检验中心测试，各项指标均优于标准要求，并经重庆长安汽车股份有限公司用于车辆行驶试验，得到较为满意的答复，已达成了5000只订货意向，同时，已有多家汽车厂商与本公司达成了订货意向。
涉及的创新点为：创新点一：提出了一种超塑性复合挤压成形制备镁合金汽车轮毂的新工艺，实现了镁合金轮毂在较低温度下进行超塑性成形，使分子结晶得到细化纤维分布均匀，避免了镁合金在高温熔融状态下形成工艺复杂、成本高等不足，制造镁合金轮毂强度高、韧性好，耐蚀性好。
创新点二：设计了一种镁合金汽车轮毂精密成形装置，采用预成形凸模和成形凸模结合在一起对轮毂条幅一次成形，无需后续再冲挤加工，解决现有镁合金轮毂在铸造过程中缩松缩孔以及冷隔、分子结晶粒粗大等的问题。
半固态压铸镁合金汽车轮毂工艺技术
半固态压铸镁合金汽车轮毂工艺技术说到汽车轮毂，大家是不是第一反应就是那种金属质感十足、闪闪发亮的车轮？没错，就是那个它，咱们的“车子腿部”。
不过，咱今天说的可不仅仅是一般的车轮，而是用“半固态压铸”技术做出来的镁合金轮毂。
这个名字听起来是不是有点高大上？别急，让我给你慢慢道来。
这种技术就像是给汽车穿上了一双“高性能跑鞋”，不仅让车跑得快，还能让车显得更帅气，更炫酷。
什么是“半固态压铸”呢？大家听到这个名字可能会皱眉，但其实这就是一种新型的铸造技术，它能把镁合金在半液态状态下进行压铸。
听起来像是魔法吗？其实是有点像我们做烘焙时，巧克力在加热过程中从固态变为液态，再快速冷却成形的过程。
只是呢，这里我们用的是金属，而且还得借助超强的压铸设备。
这种技术能够把镁合金精确地塑造成轮毂的模样，保证了每一个细节都非常完美。
讲到这，你是不是觉得这东西有点“高大上”？但它真的很牛，效果直接让轮毂的强度和耐用性提升不少。
你可能会问了，镁合金到底好在哪儿？镁合金其实是很轻的。
轻得很有意思。
想象一下，原来用铁做的轮毂可能沉甸甸的，开车的时候感觉车身好像更“重”了，不仅影响操控性，还浪费了油。
不过，镁合金轮毂就不一样了，它不仅比铁轮毂轻，而且强度还高。
轻了，车跑得更快，省油，操作更灵活；强度高了，就意味着轮毂更耐用，不容易损坏。
就像穿上了轻便又结实的运动鞋，跑得飞快又不怕摔。
再来说说“半固态”这个词。
这个工艺的神奇之处就在于它能够在接近液态的状态下进行精细加工。
这就像做菜时，调味料没有过度搅拌得太均匀，保持了一些小颗粒的状态，最终做出来的菜肴味道更有层次感。
用到压铸工艺上，就是能够让金属在成形过程中更加细腻，零部件的精度、表面光滑度都比传统压铸要高出不少。
这样一来，镁合金轮毂不但硬朗，外观还特别光滑，手感极好。
这个“半固态”工艺就像给轮毂上了一层隐形的“保护膜”，让它们在车轮的“世界”中独领风骚。
有人可能会想，既然它这么厉害，价格是不是也贵得吓人？你放心，虽然这项技术初期的投入可能会让生产成本偏高，但随着技术的成熟，价格已经逐渐趋于稳定。
华泰镁合金轮毂结构再设计和挤压铸造工艺优化的开题报告
华泰镁合金轮毂结构再设计和挤压铸造工艺优化的开题报告一、背景随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，越来越多的人开始购买汽车，汽车轮毂作为汽车的重要组成部分，它所承受的压力和重要性也逐渐得到了人们的重视。
同时，随着环保意识的不断加强，如何减轻汽车的自重，提高汽车的燃油效率以及降低碳排放已成为汽车工业关注的重点。
因此，对于轮毂材料的研发和制造工艺优化，尤其是钟爱轮毂的汽车爱好者来说，是一个值得探究的课题。
华泰镁合金轮毂作为一种轻质高强度的轮毂材料，由于其开发难度大、研发成本高，对其结构再设计和挤压铸造工艺优化的研究尤为重要。
二、研究内容本文旨在以华泰镁合金轮毂为研究对象，从结构设计和制造工艺二个方面展开研究，具体研究内容包括：1. 结构设计方面(1) 对现有的华泰镁合金轮毂结构进行分析，找出其结构缺陷。
(2) 针对轮毂结构缺陷进行改进，重点研究轮毂的轻量化设计。
(3) 设计新的华泰镁合金轮毂结构，并进行有限元分析和测试验证。
2. 制造工艺方面(1) 对现有的挤压铸造工艺进行分析，找出缺陷。
(2) 针对挤压铸造工艺缺陷进行改进，重点研究铸造工艺优化和制造工艺的标准化。
(3) 设计新的挤压铸造工艺，并通过试验验证其可行性。
三、研究意义本文的研究意义主要体现在以下几个方面：1. 对华泰镁合金轮毂结构进行再设计，能够提高轮毂的强度、减轻自重、提高汽车的燃油效率。
2. 对挤压铸造工艺进行优化，能够提高制造效率、降低成本、增加制造工艺的标准化程度。
3. 开发新型的华泰镁合金轮毂结构和制造工艺，对于推动我国汽车工业的技术升级、产品质量的提高，具有重要的现实意义。
四、研究方法和步骤本文将采用文献资料法、有限元分析法、试验研究法等方法，具体研究步骤如下：1. 研究前期，通过文献资料法，对华泰镁合金轮毂结构和制造工艺的研究现状进行深入分析，明确研究方向和目标。
2. 结构设计方面，对现有的华泰镁合金轮毂结构进行分析，找出结构缺陷，并针对缺陷进行改进，完成新型轮毂的设计。
镁合金车轮成形工艺及模具研究
关键词 ：车轮 ；镁合金；模具
中图分 类号 ：Ｔ Ｇ３ １ ６ ． ３ 文献标识码 ：Ａ Ｄ ＯＩ ：１ Ｏ ． ３ ９ ６ ９ ０ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ７ － ７ ９ １ Ｘ． ２ ０ １ ３ ． ０ ６ ． ０ ０ ４
第３ ７卷 第 ６期
２ ０ １ ３ 年 １ １月
燕 山大 学学 报
Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｙ ａ ｎ ｓ ｈ ａ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ
Ｖ ｏ １ ．３ ７ ＮＯ ．６ ＮＯ Ｖ ． ２ ０ ｌ ３
文章编号 ：１ ０ ０ ７ － ７ ９ １ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ）０ ６ － ０ ４ ９ ４ － ０ ５
０ 引言
镁及其 合金是 目前 最轻 的金属 结构材料 ， 是 公 认 的绿色环 保型可持续 发展材料 ，具有密度 低 、比 强度 、Ｌ ｔ ￣ Ｉ Ｕ 度 高、优越 的阻尼性 能和 吸震性能 、导 热 性好 、电磁 屏蔽效果佳 、机械加工性 能优 良、易
于回收等优 点 ，已经广泛 的应用于航 空、航天 、汽
镁合金 车轮成形工 艺及模具研 究
李 建 ，孙 惠学 ’ ，郭 朋 ，田 尧 ，孙 绍明
（ １ ＿燕山大学 机械 工程 学院，河北 秦皇 岛 ０ ６ ６ ０ ０ ４ ：２ ．秦皇 岛燕大现代集成制造技 术开 发有限公 司，河北
秦皇岛 ０ ６ ６ ０ ０ ４ ：３ ．山 西 银 光 华盛 镁 业 股 份 有 限 公 司， 山 西 闻 喜 ０ ４ ３ ８ ０ ０ ）
镁合金轮毂生产工艺流程
镁合金轮毂生产工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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摩托车镁合金轮毂结构优化技术研究
幅 １ ．％， 力集中程度降低较 大， ４８ 应 应力分布变得缓和， 可靠性得到提 高。 试生产的再设计镁合金轮 毂通过 了有 关权 威部 门性 能检 测 。结 论 为轮 毂 的结构再 设计提 供 了力 学依 据 。
关键 词 ：镁轮 毂 ； 限元 分析 ；应力 集 中 ；结构优 化 有 【 ｂｔａｔ ｎｅｓｎｂ ｏｅ ｓ ｕｔｒ ｉｉａ —ｗ ｅｌｗ ｒ ｏｔ ｉｄ ｔ ｔｓ ａ ｏｔ ｇ Ａ ｓ ｃ】Ｕ ｒａｏａ ｌｓ ｋｓ ｔ ｃｕｅ ｏ ｏ ｇｎｌ ｒ ｅｐ ｒ ｓｆ ｒ Ｍｇ ｈｅ ｅ ｉ ｚ ， ｈ ， ｄｐｉ ｓ ｅｐ ｍ ｅ ａｉ ｎ
Ｗ Ｕ Ｌ —ｈ ｎ ，Ｌ ｉ ｏ ｇ・ ＯＮＧ ｉ ｕ ｎ ，ＧＵ Ｓ —ｙ ａ ’ ＡＮ ｈ ｏ—ｋ ｎ ￣ Ｓａ ａ ｇ
（Ｃ ｌ ｇ ｆ ｃ ａ ｉ Ｅ ｇ ｅ ｒ ｇ Ｃ ｏｇ ｉｇＵ ｉｅｓ ｙ Ｃ ｏ ｇ ｉｇ４ ０ ４ ， ｈｎ ） ｏ ｅｅｏ ｈ ｎｃ ｎ ｉ ｅｉ ， ｈｎ ｑｎ ｎｖ ｒ ｔ， ｈ ｎ ｑ ０ ０ ４ Ｃ ｉａ ｌ Ｍｅ ｎ ｎ ｉ ｎ
￡ ａｇ ｓｆｓ ｋ ｎ ｃ ａｉ ｄ ｍ ｏ ａｓｉ ａ ｓ ｍ ｎ ｅ ｅｎｓ ｋ ｎ ｎｓ ｈ Ｅ ｎ ｌ ｏｅ ａｄｉ ｒ ｓ ｇｒ ｉ ｔ ｎｉｏ ｌ ｅ ｅ ｓ ｔ ｅ ｏｅ ａｄ ｒ ｇ．ＴｅＦ ｅｏ ｐ ｓ ｎ ｅ ｎ ａ ｕ ｆ ｒ ｔｎ ｇ ｔ ｂ ｗ ｐ ｓ ｉ Ｍ
摩托 车镁合金轮毂 结构优化技术研 究★
镁合金车轮的材料和生产工艺
镁合金车轮的材料和生产工艺
镁合金车轮是一种轻量化材料，由于其较低的密度和优异的强度，广泛应用于汽车、
摩托车、自行车、飞机及其他交通工具上。
目前常用的镁合金车轮材料主要有以下几种：
1. AZ91D：
这种镁合金车轮最为常见，因其材料具有较高的强度、耐腐蚀性和良好的成形性，因
此也是最受欢迎的材料。
该材料主要由镁、锌和铝三种金属组成。
2. AM50A：
镁含量相对较低，但其稳定性和硬度较高。
该材料通常用于高性能车辆。
3. WE54：
该材料由铝、锡、镁等金属组成，耐热性能强。
在比赛车辆和航空航天领域广泛应
用。
4. ZK60A：
该材料具有出色的重击性能和透气性，被广泛应用于赛车场合，如F1等级。
1. 铸造法：
铸造法是一种较为常见的镁合金车轮生产工艺。
该方法采用单一的铸造步骤，将预先
加热的镁合金料料铸入轮辋模具中。
此法具有工艺简单、成本较低等特点。
2. 挤压成型法：
挤压成型法是将镁合金加热至较高温度，然后在模具中慢慢挤压成型。
该方法的优点
是成品质量高、强度大，并且不需经过复杂的后处理过程。
3. 旋锻法：
旋锻法是将加热的镁合金芯杆旋转，并通过模具旋压成型。
该方法具有加工精度高、
材料利用率高等优点，但制造成本相对较高。
总之，随着汽车行业的发展，轻量化材料的需求也越来越大。
镁合金车轮具有轻量化、高强度、高韧性和良好的耐腐蚀性能等优点，被广泛应用于现代汽车产业。
镁合金电动车轮毂的研究与开发说明书
硕士学位论文论文题目：镁合金电动车轮毂的研究与开发作者姓名龚惠玲指导教师潘柏松教授彭廷红讲师学科专业机械设计与理论所在学院机电学院提交日期二零零八年五月浙江工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。
除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江工业大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人承担本声明的法律责任。
作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
本学位论文属于1、保密□，在______年解密后适用本授权书。
2、不保密□。
（请在以上相应方框内打“√”）作者签名： 日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日镁合金电动车轮毂的研究与开发摘 要镁合金是现已知的最轻金属结构材料，随着能源短缺与环境污染问题的日趋严重，镁合金越来越受到各国的青睐。
自1990年以来，美国、日本、德国、澳大利亚等国家相继出台了自己的镁合金研究计划，把镁合金列为21世纪研究与开发的重点项目。
我国科技部也在“十五”国家科技攻关计划中特别提出了“镁合金开发应用和产业化”重大项目。
本文基于该背景，提出了镁合金电动自行车轮毂的研究与开发课题。
本课题研究的内容是关于材料替代再设计的问题，本文首先分析了产品材料替代再设计方法，归纳总结了一个产品材料替代再设计的通用模型。
基于该模型，分别从结构设计、成形工艺及成品检测三方面研发镁合金电动自行车轮毂。
本文通过对轮毂的静负载荷和动态弯曲疲劳试验有限元模拟，分析了六种轮毂结构改进方案。
汽车轮毂挤压成形新技术
下料
正挤压
复合挤压
图2 轮毂挤压成形工序
胀形
下料：采用φ178mm铸态AZ80坯料。
正挤压：将圆柱坯料挤压成壁厚较大的桶形件。
正
151.62 178.62
=9.13Mpa
总胀形力 P≈2.685（2π90×90+180π×60） ≈9.13×84780 ≈774.1KN
变形程度对比：
• 采用圆柱形坯料直接挤压成双杯形薄壁变形 程度如下：
上端
169.42 178.62
90.0%
下端
178.62
（160.82 178.62
151.62 )
91.0%
所制定工艺路线中，正挤压变形程度 72.1%，复合挤压最大变形程度为67.8%， 与直接挤压成薄壁相比变形程度有较大程 度的降低。
四、轮毂挤压实验
4.1实验设备及材料
实验设备采用YX32—315液压机，公称 压力3150 KN，镁合金轮毂成形复合挤压、 正挤压和胀形模具各一套，镁合金坯料预 热炉、凹模加热炉及自制SYT-B温度控制器 各一套。实验材料为AZ80圆柱坯料，直径 为φ178mm。
72.1%
复合挤压：实现厚壁的减薄。
上端
169.42 178.62
151.62 151.62
64.1%
下端
（178.62
151.62）（160.82 178.62 151.62
151.62）
67.8%
胀形：该工序主要将两次挤压后坯料胀形 为轮毂轮辋形状。
胀形单位压力q=1.15×2tσb/dmax
镁合金轮毂的成型工艺
镁合金轮毂的成型工艺
镁合金轮毂作为一种新型的汽车零部件，它的成型工艺主要包括以下几个步骤：
1. 原材料准备：
选择合适的镁合金材料，如AZ91D、AM60B等。
这些合金通常由镁、铝、锌、硅等元素组成，具有良好的强度、刚度和耐腐蚀性能。
2. 模具设计：
根据轮毂的形状和尺寸要求，设计出合适的模具。
模具通常由上下两部分组成，分别为凸模和凹模。
3. 铸造工艺：
将准备好的镁合金材料加热至熔化状态，然后倒入模具中。
常用的铸造方法有低压铸造、重力铸造和高压铸造等。
其中，低压铸造和重力铸造较为常用。
低压铸造是通过外加压力使镁合金液在模具中形成铸件；重力铸造则是利用镁合金液自身的重力在模具中流动，形成铸件。
4. 固化冷却：
镁合金液在模具中冷却固化，形成轮毂毛坯。
在冷却过程中，需要控制冷却速度和温度，以保证轮毂的晶粒大小和性能。
5. 后处理：
轮毂毛坯经过切割、打磨、抛光等工序，去除多余的材料，使
其表面光滑，达到成品要求。
6. 质量检测：
对成型的轮毂进行质量检测，包括尺寸精度、表面质量、力学性能等，确保轮毂符合相关标准和要求。
综上所述，镁合金轮毂的成型工艺涵盖了原材料准备、模具设计、铸造、固化冷却、后处理和质量检测等多个环节。
随着技术的不断发展和优化，镁合金轮毂的成型工艺将更加完善，为汽车行业提供更轻、更强、更环保的零部件。
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转动位置／弧度
图３轮毂材料对最大应力单元的服役应力的影响
１．３结构再设计
轮毂的结构再设计，就是通过调整幅板结构及其与 外轮圈的连接结构，降低轮毂工作应力水平及应力集中 程度，确保轮毂整体工作在轮毂材料的疲劳极限之下。
２ 镁合金轮毂生产用新型挤压铸造方法 的研发
２．１镁合金的铸造工艺特性 镁合金熔融态具有易于氧化燃烧、比热容小、凝固
潜热低、凝固体积收缩大、热膨胀系数高等特性。为了 经济、稳定地生产高品质铸件，在选用铸造工艺时，必须 充分考虑镁合金铸造特性对成形质量的不利影响。
为经济、稳定地获得高品质铸件，镁合金铸造工艺 需要解决以下问题：①在熔炼和浇注过程中为熔体提供 防氧化保护，保证熔体铸造时具有高的冶金质量；②将 铸造工模具预热到合适的温度，防止充型过程中产生凝 固缺陷；③充型过程中，在保证熔体不卷入气体的情况 下尽可能地快速充型。④镁合金充型完成后，实现压力 补缩，最大限度地消除凝固收缩缺陷。 ２．２镁合金轮毂新型挤压铸造工艺
图４新型挤压铸造浇注充型速度场
图５新型挤压铸造凝固温度场 采用新型挤压铸造工艺，不仅能够建立从充型远端 向加压浇道的顺序凝固、消除镁合金的凝固缩孔缩松和
２７
————————————特种铸造及有色合金 ２００６年年会专刊——
裂纹倾向，还用内建压力梯度受控流充型，防止熔体充 型流动前沿与铸模型腔内存空气混合，为生产无气孔、 可热处理挤压轮毂铸件创造条件。
３ 结论
综上所述，通过材料科学替代为准则的结构再设计 和采用适合镁合金工艺特性的新型成形技术是镁合金 在轮毂上实现规模应用的结构设计和工艺技术基础。
实践表明，采用研发的结构再设计技术和新型挤压铸 造方法，可以设计和生产出性能满足要求的镁合金轮毂， 获得突出的减重节油效果和展示镁合金产品的性能优势。
参考文献
龙思远等——
————————————啕《合金轮毂应用的结构设计及生产技术研发
即：建立三维力学和结构模型（见图１ ａ），实现网格的 合理划分（见图１ ｂ）、进行应力应变分析（见图２），获 取轮毂动态服役工程中的变化规律。
图２轮毂前轮服役应力分布图 从图２看出，轮毂服役状态下的应力峰值出现在接 触地面的辐条与轮缘的过渡圆角处，也即是应力主要集 中的地方。随着轮毂转动脱离地面，轮毂的最大应力值 迅速减缓，应力分析也趋于均匀。 值得注意的是：在相同载荷、约束和几何结构的条 件下，轮毂材料从铝合金变为镁合金，对最大应力及其 在转动过程中的变化产生较大的影响（见图３）。最为 显著的影响为： （１）应力峰值从３８．０ ＭＰａ降低到２７．１ ＭＰａ，降幅 近３０％； （２）转动过程中最大应力出现单元的服役应力变 化幅度减小，降幅近１５％。
如结构分析结果所示，在相同驾乘载荷作用下，轮 毂材料从铝合金更换为镁合金使轮毂应力趋于均匀，应 力水平降低３０％，变形趋于均匀化，使轮毂服役状态更 加理想。但是，值得注意的是，镁合金在轮毂铸造成形 过程中更易于产生铸造工艺缺陷，导致轮毂结构疲劳抗 力的大幅度降低。
为此，最终的结构再设计方案应该保证轮毂产品在
图６和图７分别给出了新型和传统挤压铸造生产 镁合金轮毂的工艺过程示意图。
越高 龋 魑乖 龋
１．开模浇注２．合模充型和加压３．开模拉断料头４．再开模取件 图６镁合金轮毂传统挤压铸造工艺示意图
从图６看出，和传统挤压铸造相比，新型挤压铸造 工艺有以下特点：①采用加热浇管封闭定量浇注，将镁 合金熔体与外界隔绝，解决了镁合金熔体浇注过程中的 氧化和降温问题；②采用低压充型和高压凝固分离的模
针对于上述问题，重点介绍了我们在近期完成的轮 毂设计技系统和镁合金轮毂新型挤压铸造工艺开发方 面进行的工作。
１ 轮毂材料替代与结构再设计
轮毂是一个对材料性能、结构设计及工艺质量要求 极为苛刻的安全性能结构件。在开发镁合金轮毂时，除 首先要选择性能满足服役条件要求的镁合金材料外，还 必须根据镁合金的力学性能对轮毂进行结构再设计，才
目前，西方发达国家已经用塑性成形工艺生产镁合
１．１ 轮毂服役工况分析及结构再设计准则
轮毂在服役中主要承受轮胎内气压、摩托车质量、通 过发动机减速箱传递来的扭矩驱动力和路面不平带来摩 托车惯性质量变化，见图１，就轮毂而言，其通过与链轮和 刹车盘连接的螺栓实现驱动和刹车扭矩的传递，通过与减 震筒间的紧固螺钉将摩托车静动态重力传递到路面。因 此，在轮毂设计中主要考虑的是在行驶中的要求：①获得 满意的结构动态疲劳抗力，确保再设计服役寿命期不出 现疲劳失效；②确保应力高度集中的连接部位能够承受 冲击服役扭力而不产生失效；③能在意外冲击载荷下通 过塑性变形吸收能量，减小对驾乘者的伤害。
２８
镁合金轮毂应用的结构设计及生产技术研发
作者： 作者单位：
龙思远， 徐绍勇， 查吉利 龙思远(重庆大学;重庆硕龙科技有限公司)， 徐绍勇,查吉利(重庆大学)
本文链接：/Conference_6248950.aspx
阜荤阜巢
１．模具清整、合模２．低压充型 ３．高压凝固 ４．开模取件
∥
图７镁合金轮毂新型挤压铸造工艺示意图
式，有效减小了压室料头，提高了工艺收得率；③改传统 的三片两开模结构为两片单开模结构，在一次工艺循环 中只需一次开合模来实现浇注和取件，大幅度缩短了工 艺流程，将一只轮毂的工艺循环时间从４—５ ｍｉｎ降低 到２ ｒａｉｎ左右，大幅度提高了生产效率。
金轮毂，由于工艺成本高，生产的镁合金汽车轮毂市场
售价很高。由于价格因素，镁合金轮毂迄今仅用于赛 车、跑车和高档轿车摩托车等对驾乘性能要求较高的车 辆，难以普及到民用市场。
但是，我国轮毂产品的设计是以铝合金和钢为对象进
行的，目前广泛应用的铝合金轮毂铸造工艺生产并不适合 镁合金的铸造工艺特性旧Ｊ。因此，要推进镁合金在轮毂上 的科学应用，不仅要解决镁合金轮毂的结构再设计，还要 开发出适合镁合金铸造工艺特ｆ生的铸造工艺。
１龙思远，王建宏．一种挤压铸造方法，中国发明专利（２００３１０１１０９０３． ７），２００６－０３－１６
２蔡锁歧．镁合金汽车车轮重力铸造研究．铸造技术，２００１（５）：８—１０ ３王昕．铝合金汽车轮毂的生产方法．轻合金／Ｊｎ－ｒ技术，２００１（４）：３８—
４２
４吴立鸿，龙思远．摩托车铝合金轮毂服役应力分析．机械工程材料， ２００４（３）：２１—２２
会随材料工艺性能的变化而发生改变。
因此，在进行结构再设计时必须同时进行新材料结 构的成形工艺分析，在进行最佳性能结构再设计的同时
获得能确保铸件内在质量的最佳工艺结构，为了实现材
料的合理替代奠定工艺基础。
．
为此，以挤压铸造为基础，对轮毂结构的工艺性进
行了虚拟现实模拟及优化。图４和图５给出了采用新
型挤压铸造充型及凝固过程中的关键工艺参数分布。
设计、基于轮毂挤压铸造工艺虚拟现实及优化，镁合金轮毂样件生产及使用性能检测等步骤，可以合理实现轮毂的材料替
代，为生产出使用性能合格的镁合金轮毂产品提供了结构设计基础。为适应镁合金的铸造工艺特性和轮毂的结构设计特
征，开发了新型挤压铸造工艺方法。和传统轮毂铸造工艺相比，新的挤压铸造方法除满足镁合金铸造工艺性能外，还具有
２．４轮毂服役性能检测
经送国家认可的权威检测所按相关标准进行各项 使用性能检测合格后，重庆隆鑫集团和重庆镁业联合相 关媒体将装配了挤压铸造镁合金轮毂的摩托车和同型 号装配了铝合金轮毂的摩托车进行了名为“八千里路 云和月”的８ ０００ ｋｍ对比道路试验，路况包括“甘肃、青 海、西藏、四川”等恶劣道路。
工艺收得率高、生产效率高、工艺成本较低的特性。采用上述结构再途径设计和新工艺生产的轮毂，通过减重，显著提高了
摩托车动力学性能和燃油经济性，为镁合金在轮毂等安全性能结构件上规模应用奠定了设计和生产工艺技术基础。
关键词：材料替代；结构再设计；挤压铸造；轮毂；镁合金
镁合金是规模应用的最轻金属结构材料。它拥有 低的价格、高的比性能（比强度和比刚度）、突出的阻尼 减振性能…。将镁合金用于汽车、摩托车结构（特别是 高速运动构件），能降低车辆自重及燃油消耗，降低车 辆的振动和噪声，提高车辆加减速的动力学特性，既能 达到节能环保的目的，又能较显著改善车辆的驾乘舒适 度。轮毂是汽车、摩托车上用量最大的高速运动部件。 将镁合金用于轮毂，能大幅度降低轮毂质量（减轻质量 ２０％一２５％）和轮毂的动态转动惯量，达到显著改善车 辆的启动、制动和加减速动力学性能、达到节油降低排 放的目的。
获得更高安全系数的同时，不增加轮毂的材料使用体 积，达到通过结构再设计实现减重的目的。
１．４结构再设计中的材料本体性能及成形工艺因素
结构再设计的基石之一是本体材料性能。轮毂失
效机制涉及到的一个重要考虑是材料本体性能必须与
服役状态分析及再设计时采用的数据一致。而事实上，
在进行材料替代时不仅改变了材料的基本性能参数 （弹性模量等），结构成形工艺性及铸件性能可靠性也
试验表明，挤压铸造镁合金摩托车轮毂通过了严酷 的道路试验，表现出满意的使用性能。此外，和装配铝 合金轮毂的摩托车相比，装配了镁合金轮毂的摩托车还 体现出如下优异特性：①比相同铝合金轮毂减轻质量 ３０％左右；②百公里综合油耗从３．２ Ｌ降低到２．７８ Ｌ； ③“０—８０ ｋｇ／ｈ”加速时间从２３ ｓ缩短到１６ ｓ；④驾乘舒 适性大幅度提高。
——轻有色合金——特种铸造及有色合金 ２００６年年会专刊——
镁合金轮毂应用的结构设计及生产技术研发
龙思远ｈ２徐绍勇１ 查吉利１ （１．重庆大学；２．重庆硕龙科技有限公司）
摘 要 在阐述镁合金力学性能和工艺特性的基础上，简要介绍了镁合金在轮毂上应用的结构设计及新型挤压铸造工艺