铝合金轮毂制造工艺及特点分析

铝合金轮毂制造工艺及特点分析

【摘要】铝合金轮毂以其质量轻、减震性优良、散热快、寿命长等特点，在现代汽车制造中得到了广泛的应用。本文概述了铝合金轮毂的一些常见的制造工艺，并对其特点进行了简要分析。

【关键词】铝合金；轮毂；制造工艺；特点

长期以来，钢制轮毂占据着汽车轮毂生产的主导地位。随着人们对汽车的舒适度、节能环保等方面要求的提高，钢制轮毂已不再适应现代汽车的需求。铝合金轮毂的出现，以优异的性能和迅猛的技术发展取代了钢制轮毂的主导地位，在现代汽车中得到了广泛的应用。

1.铝合金轮毂的优点及性能要求

铝合金轮毂与钢制轮毂相比，具有质量轻、节省能源的优点。由于材质的差异，铝合金轮毂的质量可比钢制轮毂减轻三到四成，可以有效提高轮毂的转动惯性，使汽车易于加速，并减少了制动所需的能耗，从而降低了油耗。此外，由于铝合金的振动性能比钢强，可以减少震动，改善车辆的重心，平衡性能优于钢制轮毂，尤其在高速行驶时可以得到明显的体现。在散热方面，铝合金轮毂的散热系数是钢制轮毂的两到三倍，在高速行驶时仍然可以保持合适的温度，减少爆胎的危险，提高了行车安全。

鉴于铝合金轮毂的优点，在制造铝合金轮毂的时候，就必须将这些优点全部发挥出来，才能使得铝合金轮毂充分体现其优良的性能。一般来说，一个合格的铝合金轮毂必须具备以下几个特点：（1）材质、尺寸、形状准确合理，这样才能充分发挥轮毂的作用，具有通用性；（2）汽车在行驶时，轮毂的横、纵向振摆小，失衡量与惯性矩小；（3）在保证轻便的同时，还要具有足够的强度、韧性和稳定性；（4）可分离性好；（5）性能具有持久性。

2.铝合金轮毂制造工艺及特点分析

2.1铸造法

铝合金轮毂的铸造法成形具有适应性强、品种多样、生产成本较低的优点，已经成为生产铝合金轮毂最普遍的方法，在全世界的铝合金轮毂中，采用铸造法生产的占80％以上。其工艺方法主要有重力铸造、低压铸造、压力铸造以及挤压铸造等。

2.1.1重力铸造法

重力铸造法是指金属在熔融的状态下依靠自身重力的作用注入模具中而获得铸件的一种工艺方法。重力铸造法大致可分为制芯、浇铸、整理三个步骤，每

一个步骤都在严格的工艺参数下进行。重力铸造工艺得到的铸件机械性能高，该工艺还具有生产效率高、工序简单、铸件缺陷少、较易实现机械自动化等优点。

2.1.2低压铸造法

低压铸造指金属液体在压力作用下充填型腔以形成铸件的一种铸造方法，由于所需要的压力较小，所以称为低压铸造。其工艺流程大致分为熔化、低压铸造成型、热处理、机加、涂装几个步骤。低压铸造时液体金属充型平稳，铸件成型好，形成的轮廓清晰，表面光滑。铸件致密，机械性能高。此外，该工艺所需的设备简单，同样易于实现机械自动化生产。

2.1.3压力铸造法

压力铸造法是指在高压下使液态金属以较高的速度充填压铸型型腔而获得铸件的一种工艺方法。该工艺得到的铸件尺寸精度高，表面光洁度好，强度与硬度均表现良好，产品性能稳定。同时，该工艺的生产依靠压铸机等设备生产效率高，无需进行大量的后续加工产品便可直接使用，既节省材料又减少了加工设备。但这种铸造工艺对内凹复杂的铸件生产较为困难，而且易产生气孔，对高熔点合金压铸寿命低。

2.1.4挤压铸造法

挤压铸造法是在为解决普通压铸与传统挤压铸造两项技术存在的缺陷而提出的一种铸造方法，它综合了两者的优势，其核心工艺便是用普通压铸充型，用传统挤压铸造补缩。挤压铸造件比低压铸造件的力学性能高：产品既有接近锻件的优良力学性能，又有精铸件一次精密成形的高效率、高精度。其投资大大低于低压铸造法。

2.2锻造法

锻造法是指利用冲击力或压力使金属变形而获得所需形状和尺寸的锻件的一种生产工艺，主要分为自由锻和模锻。该方法是最早应用于铝合金轮毂的成型工艺之一，锻造法生产出来的铝合金轮毂具有高强度、高韧性以及高抗疲劳强度等优点，相比铸造工艺，锻造法还具有抗腐蚀性好、尺寸精确、易于加工等特点。锻造法的缺点是生产工艺复杂，生产成本高。

2.3旋压法

旋压法是一种结合了锻造、挤压等工艺特点，根据材料的塑性特点设置合理的工艺参数，对毛坯产生连续变形作用而逐渐成形的一种加工方法。旋压法是生产铝合金轮毂的先进方法，该方法生产的轮毂可以使金属保持较高的致密度和轮毂的动平衡，在保证轮毂钢度的同时，又可以使轮毂轻便耐用。

轮毂旋压的方式主要有普通旋压和强力旋压两种，普通旋压主要是改变坯料

的形状、壁厚基本不变或改变很少的一种旋压成型工艺。普通旋压工艺的优点在于制模周期短、工序紧凑、制品范围广、可以成形一些不易成形的稀有金属等。强力旋压工艺既改变坯料形状有改变壁厚，其生产效率要高于普通旋压，适用范围也大为扩展。铝合金轮毂旋压成型工艺具有不受尺寸限制、性能优良、安全性好、节省材料等优点，弥补了低压铸造无法满足大尺寸、高负荷的高端产品市场需求以及锻造法生产成本高的缺陷。

2.4半固态模锻法

半固态模锻法是锻造的一种，是指将固态和液态金属混合成形的一种生产工艺。用半固态模锻法生产的铝合金轮毂，力学性能高于压铸和挤压铸造工艺，具有机械性能好、成品率高、材料利用率高以及生产效率高等优点，而且可以显著减少机械加工量，减少能源消耗，可生产出复杂形状。但半固态模锻法要求的技术高，对锭坯组织结构要求严格，模具结构复杂，对设计人员以及生产人员的技术要求都比较高。在国外主要应用于铝合金零部件方面，是未来发展最具潜力的新兴金属成形技术，目前实际应用还较少，有待进一步开发。

3.结语

近年来，由于我国汽车工业的快速发展，铝合金轮毂市场潜力日趋显现，需求不断扩大；同时跨国公司的采购量出口量也在迅猛增长，使我国铝合金轮毂需求持续增长。我国铝合金轮毂生产企业虽然已形成较大规模，但技术含量仍就不高，缺乏高科技含量的产品，轮毂制造企业只有努力提高自身的加工工艺，增强铝合金轮毂的设计研发能力，适应市场的需求，根据产品特点选择合适的制造工艺，才能在国际竞争中立于不败之地。[科]

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