探析铝合金轮毂制造工艺及特点

探析铝合金轮毂制造工艺及特点

【摘要】铝合金轮毂因其强度高、质量轻、价格合理、成型度好和回收率高等优点，在汽车工业得到了广泛的应用。本文先阐述了铝合金轮毂的市场行情，然后对铝合金轮毂的优势进行了介绍，最后对铝合金轮毂制造工艺及特点进行了详细的分析。

【关键词】铝合金；轮毂；制造工艺；汽车

引言

随着社会经济的发展，人们对汽车节能降耗的需求越来越高，汽车轻量化成为现代汽车发展的必然趋势。铝合金轮毂不仅强度高、质量轻、价格合理、成型度好、回收率高，而且还能使汽车的自重降低，油耗减少，降低了汽车对环境的污染。由此可见，对铝合金轮毂制造工艺及特点的探究对汽车工业发展具有重大的现实意义。

1.铝合金轮毂的市场行情

近年来，我国汽车工业飞速发展。2009年，我国的汽车产量已达到1379万辆，其中轿车产量为747万辆，汽车产量与2005年同比增长24.7%，轿车产量同比增长26.1%。随着汽车工业的发展，使得铝合金轮毂的需求量越来越大。根据相关资料显示，2010年我国对铝合金轮毂的需求量在3000万只以上，预计到2015年，我国对铝合金轮毂的需求量将达到5500万只以上。

从铝合金轮毂的应用情况看，轿车对铝合金轮毂的需求较高，大中型客车和货车对铝合金轮毂的需求较低。但随着科技水平的进步，汽车的性能也在逐步提升，大中型客车和货车对铝合金轮毂的需求量也将提升。尽管我国大中型客车和货车的铝合金轮毂应用还在起步阶段，但随着铝合金轮毂的市场需求逐渐增大，铝合金轮毂的发展前景大为可观。

2. 铝合金轮毂的优势

铝合金轮毂因为其质量轻、成型度好和回收率高等优势，将逐步取代钢轮毂。铝合金轮毂外观优美，提升了车的档次和品位。目前，轻型汽车和新型轿车基本上都采用铝合金轮毂，另外还有不少车主把旧车上的钢轮毂换成铝合金轮毂。对于高速行驶的汽车而言，轮毂很容易因制动、变形等原因而造成制动性能差、爆胎等情况发生，而铝合金的散热效果比钢铁要好的多，使得汽车的制动性能有所加强，对轮胎的寿命有所提高，从而确保汽车行驶的安全。

与钢轮毂相比，铝合金轮毂主要有以下几个优势：一是有效的提高了制动系统冷却效果。因为铝合金的导热性能好，使得采用铝合金轮毂的汽车能够迅速释放热量，使得因高热而导致汽车失灵的情况有所降低。又因为铝合金轮毂的可塑

性能好，使得汽车可以采用气流导人到制动系统的造型，有效的降低了汽车的温度；二是使汽车的制动性能和加速性能有所改善。车轮等旋转部位的惯性减小，改善了汽车的加速性和制动性；三是有效的降低了非载荷质量。非载荷质量的降低，使得抓地性有所提高，因为路面震动与转向力对非载荷质量很敏感，所以铝合金轮毂具有良好的转弯性能和精确的转向动作；四是刚性有所增强。在汽车过弯路时，轮胎轮毂容易倾斜，而铝合金轮毂的高硬度有效的减少轮毂的倾斜程度，使汽车安全行驶有了更大的保障。

3.铝合金轮毂制造工艺及特点分析

铝合金轮毂性能的好坏直接取决于它的制造工艺，制造工艺有铸造、锻造和和旋压。下面对这几种制造工艺及特点进行详细的分析：

3.1铸造法

铸造法是铝合金轮毂生产中最为普遍的一种方法，具有品种多样、适应性强和生产成本较低等优点。在全球80%的铝合金轮毂都采用铸造法生产，工艺方法有压力铸造、低压铸造、重力铸造和挤压铸造等。

3.1.1压力铸造法

压力铸造法是指在高压的情况下，液态金属以较高的速度填充压铸型腔形成铸件的工艺方法。采用压力铸造法得到的铸件具有表面光洁度好、尺寸精度高、产品性能稳定等特点。而且，压力铸造法因压铸机的生产效率高，不需要经过大量后续加工便可直接使用，有效的减少了加工设备的使用、节省了材料。但对于复杂的铸件，尤其是内凹型的铸件，压力铸造法生产较为困难，很容易产生气孔。

3.1.2低压铸造法

低压铸造法是指在压力作用下，金属液体充填型腔形成铸件的工艺方法。因为需要的压力不大，所以叫做低压铸造法。低压铸造法分为以下几个步骤，熔化、低压铸造成型、机加、热处理和涂装。采用低压铸造法的铝合金轮毂具有铸件成型好、液体金属充型平稳、表面光滑、机械性能高、铸件致密和最终成型的轮廓清晰等特点。而且，低压铸造法需要的设备简单，易实现自动化生产。

3.1.3重力铸造法

重力铸造法是指在自身重力的作用下，金融熔融状态注入模具中形成铸件的工艺方法。重力铸造法分为以下几个步骤，制芯、浇铸和整理。每一步骤都需要有严格的工艺参数才可以进行。重力铸造法具有工序简单、生产效率高、机械性能高、铸件缺陷少等特点，易实现自动化生产。

3.1.4挤压铸造法

挤压铸造法是综合了传统挤压铸造和普通压铸造的优势而提炼出来的一种工艺方法，有效的弥补了两种技术的缺陷。挤压铸造法采用传统挤压铸造补缩和普通压铸充型的工艺方法，铸造成的铸件具有高力学性能。产品有精铸件一次精密成形的高精度和高效率，还有与锻件接近的优良力学性能，且造价要比采用低压铸造法的低。

3.2锻造法

锻造法是指在压力或冲击力的作用下，金属变成所需尺寸形状的锻件，形成的一种工艺方法。主要分为常规锻造法和半固态模锻法。

3.2.1常规锻造法

常规锻造法是指以挤压锭坯或铸造圆锭坯为坯料的一种工艺方法。常规锻造法分为以下几个步骤，热处理、热锻、机械加工、表面处理，检验合格后才能成为成品轮毂。采用常规锻造法生产的铝合金轮毂具有韧性好、强度高和抗疲劳强度高等特点，和铸造工艺相比较，常规锻造法还有尺寸精确、抗抗腐蚀性和加工方便等优点。常规锻造法的缺点就是制造工艺过于复杂，生产成本偏高。

3.2.2半固态模锻法

半固态模锻法是指把液态与固态金属融合到一起成形的一种工艺方法。与挤压铸造、压力铸造相比，半固态模锻法的力学性能要高很多。采用半固态模锻法生产的铝合金轮毂，具有成品率高、机械性能好、生产效率高、材料利用率高、能源消耗小和机械加工量低等优点。但是半固态模锻法对技术、锭坯组织结构都有很严格的要求，并且采用这种工艺的模型结构非常复杂，对于生产及设计人员的要求非常高。半固态模锻法属于新兴的铝合金轮毂制造工艺技术，实际应用的还不多，有待于进一步的研究与开发。

3.3旋压法

旋压法是指综合了挤压和锻造的工艺特点，根据材料本身的塑性而设置合理的工艺参数，对毛坯连续变形的工艺方法。旋压法是一种先进的铝合金轮毂生产工艺方法。采用旋压法的铝合金轮毂具有轻便耐用、使轮毂的动平衡和使金属保持较高的致密度等优点。旋压有两种方式：一是普通旋压。普通旋压可以使坯料的形状发生改变，但壁厚不变或少变的一种工艺方法，普通旋压具有工序紧凑、制模周期短和制品范围广等优点；二是强力旋压。强力旋压可以改变壁厚也可以改变坯料形状，和普通旋压相比较，生产效率高、适用范围广。铝合金轮毂旋压具有安全性好、不收尺寸限制和节省材料等优点，多应用在在高端产品中。

4.总结

铝合金轮毂以其优良的特性在汽车工业占有非常重要的地位，随着汽车行业的发展，铝合金轮毂的需求量也在逐渐加大。虽然我国在铝合金轮毂的生产上已