浅谈铝合金轮毂生产技术的发展现状
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我国对ຫໍສະໝຸດ Baidu合金轮毂的研发、生产与应用是从 20 世纪 80 年代中期开始的，经过近三十年的发展，我 国的铝合金轮毂产业已经具有相当规模。
目前全世界范围内铝合金汽车轮毂已经被广 泛认可与接受，由于各国的积极参与研究开发，铝 合金轮毂的生产技术得到不断发展。但随着人们 对汽车更安全、更舒适、更美观要求的不断高涨，铝 合金轮毂的生产技术仍然存在很多不足与进步的 空间。目前，国内外铝合金轮毂成型方式使用较多 的主要就是重力铸造成型、低压铸造成型、锻造成 型等。其中，重力成型方式生产的铝合金轮毂由于 疏松、夹渣等缺陷较多，力学性能较差已趋于淘汰。 锻造成型方式生产的铝合金轮毂成本过高，大大限 制了其生产和应用的普及，而使用最多的低压铸造 方式在生产 19 寸以上大直径轮毂时往往会产生较 多缺陷，造成废品。除了在成型方式上，铝合金轮 毂生产技术上还存在其他的不足，比如在铝合金轮 毂的疲劳强度检测环节中，传统的生产调试方法过 于繁琐，为了获得合适的轮毂结构尺寸或生产工艺 参数，一种产品甚至需要试验上百次，耗费大量的 人力物力，传统的铝合金轮毂的检测方法无法精确 识别轮毂铸件的各类缺陷，使得大量存在质量隐患 的产品流入市场，造成安全隐患。本文针对以上问
目 前，常 用 的 铸 造 数 值 模 拟 软 件 有 美 国 的 ProCAST、ANSYS，德 国 的 MAGMASOFT，法 国 的 Simulor，西班牙的 Forcast，芬兰的 CastCAE，日 本的 Soldia 以及中国的华铸 CAE 等软件。铸造模 拟软件发展至今得到了相当成熟的商业化应用，国 内外铸造厂商几乎无一例外地运用此技术指导生 产实践。例如：杨奋飞等 [7] 应用铸造数值模拟软件 ANSYS 对铝合金轮毂低压铸造凝固过程中的三维 温度场进行了模拟仿真分析，发现轮辐和轮辋的连 接处出现温度过高而影响铝液正常补缩的情况，并 且通过优化铸造过程的工艺参数解决了铸件质量 问题，得出最佳浇注温度为 700 ℃和最佳加压速度 为 0.001 6 MPa/s。
8
半固态成型需要在金属及合金的凝固过程中， 通过对其施以剧烈搅拌，破坏金属及合金内部的树 枝状结晶组织以获得具有均匀、细小的近球状等轴 晶的固 - 液混合浆料，再采用模锻、挤压等方式成 型，最终制成金属零件。
半固态成型工艺的关键技术在于半固态浆料 的制备。主要有机械搅拌法、电磁搅拌法、应变诱 发熔化激活法、喷射沉积法、超声振动法等。其中， 电磁搅拌法由于具有清洁、易控制的优点，在商业 上获得大规模的应用。
表 ２ 半固态模锻工艺与低压铸造工艺铝合 金轮毂产品性能及生产效率对比
成型 工件毛坯质 工件净质 生产率 / 抗拉强 屈服强度 延伸率 方式 量 /kg 量 /kg ( 件 / h) 度 /MPa /MPa δ / %
半固态 模段
7.5
6.1
90 290
214
10
低压铸 造
11.1
8.6
12
221
152
铸旋新工艺生产的铝合金轮毂性能之所以远 优于普通铸造工艺所生产的轮毂，其原因是热旋压 过程中的热塑性变形所造成的强化机制。近年来， 热塑性变形对 A356 铝合金的强化机制引起国内外 学者的普遍关注。Haghehenas 等 [3] 研究发现，热塑 性变形对改善 A356 合金共晶 Si 相的形貌和分布 有积极作用，可显著提高铝合金的韧性。许释元 [4] 通过研究热塑性形变对 A356 铝合金微观结构的力 学性能的影响，发现热塑性形变对添加 Sr 变质的共 晶 Si 形貌无明显影响，主要改变了共晶 Si 的分布， 并有效打断棒状 Fe 相，降低了 Fe 对合金的危害， 提高了合金性能。
关键词：铝合金；汽车轮毂；铸旋成型；半固态模锻 中图分类号 ：ＴＧ２７； 文献标识码：Ａ；文章编号 ：１００６－９６５８（２０１５）０３－０００１－０５ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６— ９６５８．２０１５．０３．００１
０ 前言
随着社会的发展和科技的进步，汽车已成为现 代人的生活必需品之一，融入到人们生活的各个方 面。根据有关数据显示，2014 年世界范围汽车保 有量达 12 亿辆，其中中国汽车保有量为 1.54 亿辆 居世界第二 [1]。汽车保有量的持续增长，不仅促使 汽车工业的快速发展和汽车市场的空前繁荣，同时 也带来了道路交通安全、环境污染和资源消耗等问 题，解决这些问题最为有效的途径之一就是汽车的 轻量化。汽车轻量化是通过对先进加工技术和新 型轻量材料的开发和应用，实现对产品结构的优化 设计与性能的提高。
首次提出的的一种铝合金轮毂新型制造工艺，此工 艺将低压铸造与热旋压成型技术结合，实现了“质 量接近锻造轮毂，成本接近铸造轮毂”的目标。应 用此工艺生产的铝合金轮毂的力学性能指标较低 压铸造轮毂大幅提高，如表 1 所示，并且相同规格 的轮毂轮辋壁厚减薄，所使用的原材料大幅减少， 如图 1 所示。与低压铸造轮毂相比，同规格的铸旋 轮毂重量可以减小 15%，从而进一步实现了产品轻 量化 [2]。
收稿日期 ：２０１４－１１－２６ 稿件编号 ：１４１２－７１８ 作者简介 ： 李伟 （１９８９— ），男，在读硕士，从事铸造材料研究；指导教
师：何顺荣（１９６０—），男，副教授，从事铸造合金及新型金 属材料的研究 ．
1958 年，整体铸造的铝合金车轮诞生，之后不久锻 造铝合金车轮问世。1972 年，铸造铝合金车轮在双 门小轿车上得到了成批安装，标志着铸造铝合金车 轮批量应用于轿车的新局面。
2 计算机辅助工程技术
在现代工业生产中，计算机辅助工程技术，又 称 CAE（Computer Aided Engineering）技术，被广泛 应用于产品开发设计、制造过程模拟和产品结构性 能分析等方面。通过各类 CAE 软件分析得出生产 过程相关环节潜在的缺陷并针对缺陷给出合理的 优化方案从而大大缩短产品研发周期，降低研发成 本，提高产品质量和生产效率，进而提高企业竞争 力。 2.1 铸造数值模拟技术
表 １ 铸旋轮毂和低压铸造轮毂轮辋处的力学性能指标
力学性能
铸旋新工艺
低压铸造
抗拉强度 /MPa
290
220
屈服强度 /MPa
200
180
伸长率 /%
10～12
4～7
4.8
3.5
4.8
3.2
3.2
4.8
a
b
a- 低压铸造方法生产的轮毂 ;b- 璇铸方法生产的轮毂。
图 １ 铸旋轮毂和低压铸造轮毂的轮辋壁厚对比
图 ２ 轮毂轮胚热旋压工艺原理图
1.2 半固态模锻
２
中国铸造装备与技术 ３∕２０１５
Review 专题综述
半固态模锻是一种介于固态成型和液态成型 两种成型方式之间的全新的材料成型工艺，最早由 美国麻省理工学院 M. C. Flemings 教授提出。半固 态模锻，就是将坯料加热到有 50% 左右体积液相的 半固态之后一次模锻成型，获得所需的接近成品尺 寸零件的工艺。由于半固态模锻的加工对象是半 固 / 半液的混合浆料，所以它集中了重力铸造、低压 铸造等液态金属成型工艺和锻造、挤压等固态金属 成型工艺的优点，铸件组织致密、力学性能好、可成 型复杂零件、材料利用率高、机械加工量少、产品成 本低等。近年来，半固态模锻成型技术以其诸多优 点被广泛应用于汽车零部件的生产，尤其是铝合金 汽车轮毂的生产，半固态模锻工艺生产的铝合金轮 毂的各项力学性能指标和生产效率均优于同等规 格低压铸造轮毂，如表 2[5] 所示。
铝合金是制造汽车轮毂的材料中表现极为出 色的一种，对铝合金汽车轮毂的研究和开发也是实 现汽车轻量化的有效途径之一。铝合金轮毂作为 重要的汽车部件，以其质量轻、强度高、失圆度好、 成型性能佳、回收率高等诸多优点被世界各国广泛 研究与应用。最早的铝合金轮毂出现在 20 世纪 20 年代，由砂型铸造生产而成并应用在赛车上。20 世 纪 30 年，出现钢制辐条式车轮与铝质轧制轮辋相 结合的车轮，为铝合金车轮的发展奠定了基础。二 次世界大战和世界性的能源危机对汽车“轻量化” 提出迫切的需求，铝合金车轮开始用于普通汽车。
Review 专题综述
浅谈铝合金轮毂生产技术的发展现状
李 伟，何顺荣，李 丹 （合肥工业大学，安徽合肥 ２３０００９）
摘要：本文简要叙述了铝合金汽车轮毂的研究与应用历史，介绍了几种常用生产铝合金轮毂的新技术、 新工艺。包括铸旋成型新工艺、半固态模锻新工艺以及计算机辅助工程技术、Ｘ 射线无损检测技术等在铝合 金汽车轮毂生产中的应用情况，并对铝合金汽车轮毂生产技术的发展趋势进行了展望。
铸旋新工艺的关键技术是铸坯的热旋压工艺， 其原理如图 2 所示。在热旋压过程中，将预热的铸 坯同心地装夹在芯模上，当主轴带动铸坯旋转后， 数控系统根据预先编制的程序，控制各旋轮做相应
1" 自旋轮 给进路线 1",3" 自旋轮 执行机构
芯模
铸
坯
成型角
内部凸缘
轨迹的行进，挤压铸坯，逐步使铸坯紧贴模具表面， 从而获得要求尺寸的工件。
在半固态浆料制备方法方面，国内外研究人员 做了大量探索研究工作。法国的 C. Vives 提出了旋 转永磁体法制备半固态浆料工艺技术，英国 Fan 等 提出了双螺旋机械搅拌式流变工艺，北京科技大学 毛卫民提出了低过热度浇注和弱电磁搅拌式流变 成型工艺，东北大学管仁国等人提出波浪倾斜板浇 注式流变成型工艺，戚文军等 [6] 采用低温浇注法制 备半固态坯料与半固态锻造工艺相结合的方法，在 635 ℃～655 ℃下浇注，用所获得的具有细小均匀、
此外，铸旋工艺参数的选取，包括旋压温度、旋 轮角度和旋轮进给率等，对铝合金轮毂的铸旋成型 有显著的影响。旋压温度一般选择在 380 ℃～400 ℃，温度过低则金属塑性不足，影响正常旋压进行； 温度过高则会导致金属强度骤降，引起轮辐处的变 形。旋轮的成型角是一个非常重要的工艺参数，成 型角过大会造成隆起过高，造成开裂、起皱、表面粗 糙等缺陷；成型角过小，则会使旋轮与毛坯的接触 面积增大，造成旋轮前端金属堆积过多受力过大， 甚至导致断裂。因此，成型角一般在 20°～30°的 范围内选定。为了获得良好的成型状态，在可能的 条件下，进给率尽量取大一些，因为进给率过小，会 由于弹性变形的缘故，引起材料的夹层现象，铝合 金轮毂的旋压进给率一般在 0.5～3 mm/r 的范围选 取。
中国铸造装备与技术 ３∕２０１５
１
专题综述 Review
题，在广泛查阅相关技术资料的基础上，详细介绍 了解决上述问题的先进技术以及相关的制造工艺， 并对铝合金汽车轮毂生产技术的发展趋势进行了 展望。
1 新兴的铝合金汽车轮毂成型工艺
1.1 铸旋新工艺 铸旋新工艺是日本学者在 20 世纪 90 年代末
铸旋新工艺是建立在热旋压工艺技术基础上 的，热旋压轮毂不受尺寸制约，铸件性能良好、外观 美观、材料利用率高，拥有巨大的发展潜力。目前， 国外 17 英寸以下轿车的铝合金轮毂以锻坯或铸坯 经旋压成型已经成为主流生产模式。与世界发达 国家相比，我国在这一方面的研究相对滞后。2006 年燕山大学开发了我国第一台车轮热旋旋压机并 成功地应用于车轮生产线，2007 年 5 月，国内第一 条车轮铸旋生产线在戴卡轮毂制造有限公司投产， 年生产能力 30 万件。由此可见，我国还需大力发 展铝合金轮毂铸旋新工艺技术。
近球形晶粒的 A356 半固态圆棒坯在 600 ℃下加热 60 min，使晶粒进一步球化，之后锻造成型，再经 T6 热处理后，铝合金轮毂的抗拉强度、屈服强度和伸 长率分别为 327.6 MPa，228.3 MPa 和 7.8%，生产出 了高性能铝合金轮毂，有效地降低了铝合金轮毂的 生产成本。
目前，半固态成型技术在欧美发达国家已经有 相当规模的工业应用，自 1992 年美国 AEMP 公司 建立了全球首家半固态模锻铝合金汽车轮毂厂以 来，美国已建立多个针对汽车铝合金零部件生产的 半固态模锻工厂。国内在铝合金轮毂半固态模锻 方面还处于小规模试生产阶段，与欧美国家有相当 大的差距，但是差距既是挑战，亦是机遇。
铸造数值模拟技术最为重要的目标就是实用 化，判别一种铸造模拟软件是否实用化的标准是其 能否准确地预测缺陷、优化工艺。而实现此功能则 需要依托全面精确的目标描述过程、科学快速的求
目前全世界范围内铝合金汽车轮毂已经被广 泛认可与接受，由于各国的积极参与研究开发，铝 合金轮毂的生产技术得到不断发展。但随着人们 对汽车更安全、更舒适、更美观要求的不断高涨，铝 合金轮毂的生产技术仍然存在很多不足与进步的 空间。目前，国内外铝合金轮毂成型方式使用较多 的主要就是重力铸造成型、低压铸造成型、锻造成 型等。其中，重力成型方式生产的铝合金轮毂由于 疏松、夹渣等缺陷较多，力学性能较差已趋于淘汰。 锻造成型方式生产的铝合金轮毂成本过高，大大限 制了其生产和应用的普及，而使用最多的低压铸造 方式在生产 19 寸以上大直径轮毂时往往会产生较 多缺陷，造成废品。除了在成型方式上，铝合金轮 毂生产技术上还存在其他的不足，比如在铝合金轮 毂的疲劳强度检测环节中，传统的生产调试方法过 于繁琐，为了获得合适的轮毂结构尺寸或生产工艺 参数，一种产品甚至需要试验上百次，耗费大量的 人力物力，传统的铝合金轮毂的检测方法无法精确 识别轮毂铸件的各类缺陷，使得大量存在质量隐患 的产品流入市场，造成安全隐患。本文针对以上问
目 前，常 用 的 铸 造 数 值 模 拟 软 件 有 美 国 的 ProCAST、ANSYS，德 国 的 MAGMASOFT，法 国 的 Simulor，西班牙的 Forcast，芬兰的 CastCAE，日 本的 Soldia 以及中国的华铸 CAE 等软件。铸造模 拟软件发展至今得到了相当成熟的商业化应用，国 内外铸造厂商几乎无一例外地运用此技术指导生 产实践。例如：杨奋飞等 [7] 应用铸造数值模拟软件 ANSYS 对铝合金轮毂低压铸造凝固过程中的三维 温度场进行了模拟仿真分析，发现轮辐和轮辋的连 接处出现温度过高而影响铝液正常补缩的情况，并 且通过优化铸造过程的工艺参数解决了铸件质量 问题，得出最佳浇注温度为 700 ℃和最佳加压速度 为 0.001 6 MPa/s。
8
半固态成型需要在金属及合金的凝固过程中， 通过对其施以剧烈搅拌，破坏金属及合金内部的树 枝状结晶组织以获得具有均匀、细小的近球状等轴 晶的固 - 液混合浆料，再采用模锻、挤压等方式成 型，最终制成金属零件。
半固态成型工艺的关键技术在于半固态浆料 的制备。主要有机械搅拌法、电磁搅拌法、应变诱 发熔化激活法、喷射沉积法、超声振动法等。其中， 电磁搅拌法由于具有清洁、易控制的优点，在商业 上获得大规模的应用。
表 ２ 半固态模锻工艺与低压铸造工艺铝合 金轮毂产品性能及生产效率对比
成型 工件毛坯质 工件净质 生产率 / 抗拉强 屈服强度 延伸率 方式 量 /kg 量 /kg ( 件 / h) 度 /MPa /MPa δ / %
半固态 模段
7.5
6.1
90 290
214
10
低压铸 造
11.1
8.6
12
221
152
铸旋新工艺生产的铝合金轮毂性能之所以远 优于普通铸造工艺所生产的轮毂，其原因是热旋压 过程中的热塑性变形所造成的强化机制。近年来， 热塑性变形对 A356 铝合金的强化机制引起国内外 学者的普遍关注。Haghehenas 等 [3] 研究发现，热塑 性变形对改善 A356 合金共晶 Si 相的形貌和分布 有积极作用，可显著提高铝合金的韧性。许释元 [4] 通过研究热塑性形变对 A356 铝合金微观结构的力 学性能的影响，发现热塑性形变对添加 Sr 变质的共 晶 Si 形貌无明显影响，主要改变了共晶 Si 的分布， 并有效打断棒状 Fe 相，降低了 Fe 对合金的危害， 提高了合金性能。
关键词：铝合金；汽车轮毂；铸旋成型；半固态模锻 中图分类号 ：ＴＧ２７； 文献标识码：Ａ；文章编号 ：１００６－９６５８（２０１５）０３－０００１－０５ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６— ９６５８．２０１５．０３．００１
０ 前言
随着社会的发展和科技的进步，汽车已成为现 代人的生活必需品之一，融入到人们生活的各个方 面。根据有关数据显示，2014 年世界范围汽车保 有量达 12 亿辆，其中中国汽车保有量为 1.54 亿辆 居世界第二 [1]。汽车保有量的持续增长，不仅促使 汽车工业的快速发展和汽车市场的空前繁荣，同时 也带来了道路交通安全、环境污染和资源消耗等问 题，解决这些问题最为有效的途径之一就是汽车的 轻量化。汽车轻量化是通过对先进加工技术和新 型轻量材料的开发和应用，实现对产品结构的优化 设计与性能的提高。
首次提出的的一种铝合金轮毂新型制造工艺，此工 艺将低压铸造与热旋压成型技术结合，实现了“质 量接近锻造轮毂，成本接近铸造轮毂”的目标。应 用此工艺生产的铝合金轮毂的力学性能指标较低 压铸造轮毂大幅提高，如表 1 所示，并且相同规格 的轮毂轮辋壁厚减薄，所使用的原材料大幅减少， 如图 1 所示。与低压铸造轮毂相比，同规格的铸旋 轮毂重量可以减小 15%，从而进一步实现了产品轻 量化 [2]。
收稿日期 ：２０１４－１１－２６ 稿件编号 ：１４１２－７１８ 作者简介 ： 李伟 （１９８９— ），男，在读硕士，从事铸造材料研究；指导教
师：何顺荣（１９６０—），男，副教授，从事铸造合金及新型金 属材料的研究 ．
1958 年，整体铸造的铝合金车轮诞生，之后不久锻 造铝合金车轮问世。1972 年，铸造铝合金车轮在双 门小轿车上得到了成批安装，标志着铸造铝合金车 轮批量应用于轿车的新局面。
2 计算机辅助工程技术
在现代工业生产中，计算机辅助工程技术，又 称 CAE（Computer Aided Engineering）技术，被广泛 应用于产品开发设计、制造过程模拟和产品结构性 能分析等方面。通过各类 CAE 软件分析得出生产 过程相关环节潜在的缺陷并针对缺陷给出合理的 优化方案从而大大缩短产品研发周期，降低研发成 本，提高产品质量和生产效率，进而提高企业竞争 力。 2.1 铸造数值模拟技术
表 １ 铸旋轮毂和低压铸造轮毂轮辋处的力学性能指标
力学性能
铸旋新工艺
低压铸造
抗拉强度 /MPa
290
220
屈服强度 /MPa
200
180
伸长率 /%
10～12
4～7
4.8
3.5
4.8
3.2
3.2
4.8
a
b
a- 低压铸造方法生产的轮毂 ;b- 璇铸方法生产的轮毂。
图 １ 铸旋轮毂和低压铸造轮毂的轮辋壁厚对比
图 ２ 轮毂轮胚热旋压工艺原理图
1.2 半固态模锻
２
中国铸造装备与技术 ３∕２０１５
Review 专题综述
半固态模锻是一种介于固态成型和液态成型 两种成型方式之间的全新的材料成型工艺，最早由 美国麻省理工学院 M. C. Flemings 教授提出。半固 态模锻，就是将坯料加热到有 50% 左右体积液相的 半固态之后一次模锻成型，获得所需的接近成品尺 寸零件的工艺。由于半固态模锻的加工对象是半 固 / 半液的混合浆料，所以它集中了重力铸造、低压 铸造等液态金属成型工艺和锻造、挤压等固态金属 成型工艺的优点，铸件组织致密、力学性能好、可成 型复杂零件、材料利用率高、机械加工量少、产品成 本低等。近年来，半固态模锻成型技术以其诸多优 点被广泛应用于汽车零部件的生产，尤其是铝合金 汽车轮毂的生产，半固态模锻工艺生产的铝合金轮 毂的各项力学性能指标和生产效率均优于同等规 格低压铸造轮毂，如表 2[5] 所示。
铝合金是制造汽车轮毂的材料中表现极为出 色的一种，对铝合金汽车轮毂的研究和开发也是实 现汽车轻量化的有效途径之一。铝合金轮毂作为 重要的汽车部件，以其质量轻、强度高、失圆度好、 成型性能佳、回收率高等诸多优点被世界各国广泛 研究与应用。最早的铝合金轮毂出现在 20 世纪 20 年代，由砂型铸造生产而成并应用在赛车上。20 世 纪 30 年，出现钢制辐条式车轮与铝质轧制轮辋相 结合的车轮，为铝合金车轮的发展奠定了基础。二 次世界大战和世界性的能源危机对汽车“轻量化” 提出迫切的需求，铝合金车轮开始用于普通汽车。
Review 专题综述
浅谈铝合金轮毂生产技术的发展现状
李 伟，何顺荣，李 丹 （合肥工业大学，安徽合肥 ２３０００９）
摘要：本文简要叙述了铝合金汽车轮毂的研究与应用历史，介绍了几种常用生产铝合金轮毂的新技术、 新工艺。包括铸旋成型新工艺、半固态模锻新工艺以及计算机辅助工程技术、Ｘ 射线无损检测技术等在铝合 金汽车轮毂生产中的应用情况，并对铝合金汽车轮毂生产技术的发展趋势进行了展望。
铸旋新工艺的关键技术是铸坯的热旋压工艺， 其原理如图 2 所示。在热旋压过程中，将预热的铸 坯同心地装夹在芯模上，当主轴带动铸坯旋转后， 数控系统根据预先编制的程序，控制各旋轮做相应
1" 自旋轮 给进路线 1",3" 自旋轮 执行机构
芯模
铸
坯
成型角
内部凸缘
轨迹的行进，挤压铸坯，逐步使铸坯紧贴模具表面， 从而获得要求尺寸的工件。
在半固态浆料制备方法方面，国内外研究人员 做了大量探索研究工作。法国的 C. Vives 提出了旋 转永磁体法制备半固态浆料工艺技术，英国 Fan 等 提出了双螺旋机械搅拌式流变工艺，北京科技大学 毛卫民提出了低过热度浇注和弱电磁搅拌式流变 成型工艺，东北大学管仁国等人提出波浪倾斜板浇 注式流变成型工艺，戚文军等 [6] 采用低温浇注法制 备半固态坯料与半固态锻造工艺相结合的方法，在 635 ℃～655 ℃下浇注，用所获得的具有细小均匀、
此外，铸旋工艺参数的选取，包括旋压温度、旋 轮角度和旋轮进给率等，对铝合金轮毂的铸旋成型 有显著的影响。旋压温度一般选择在 380 ℃～400 ℃，温度过低则金属塑性不足，影响正常旋压进行； 温度过高则会导致金属强度骤降，引起轮辐处的变 形。旋轮的成型角是一个非常重要的工艺参数，成 型角过大会造成隆起过高，造成开裂、起皱、表面粗 糙等缺陷；成型角过小，则会使旋轮与毛坯的接触 面积增大，造成旋轮前端金属堆积过多受力过大， 甚至导致断裂。因此，成型角一般在 20°～30°的 范围内选定。为了获得良好的成型状态，在可能的 条件下，进给率尽量取大一些，因为进给率过小，会 由于弹性变形的缘故，引起材料的夹层现象，铝合 金轮毂的旋压进给率一般在 0.5～3 mm/r 的范围选 取。
中国铸造装备与技术 ３∕２０１５
１
专题综述 Review
题，在广泛查阅相关技术资料的基础上，详细介绍 了解决上述问题的先进技术以及相关的制造工艺， 并对铝合金汽车轮毂生产技术的发展趋势进行了 展望。
1 新兴的铝合金汽车轮毂成型工艺
1.1 铸旋新工艺 铸旋新工艺是日本学者在 20 世纪 90 年代末
铸旋新工艺是建立在热旋压工艺技术基础上 的，热旋压轮毂不受尺寸制约，铸件性能良好、外观 美观、材料利用率高，拥有巨大的发展潜力。目前， 国外 17 英寸以下轿车的铝合金轮毂以锻坯或铸坯 经旋压成型已经成为主流生产模式。与世界发达 国家相比，我国在这一方面的研究相对滞后。2006 年燕山大学开发了我国第一台车轮热旋旋压机并 成功地应用于车轮生产线，2007 年 5 月，国内第一 条车轮铸旋生产线在戴卡轮毂制造有限公司投产， 年生产能力 30 万件。由此可见，我国还需大力发 展铝合金轮毂铸旋新工艺技术。
近球形晶粒的 A356 半固态圆棒坯在 600 ℃下加热 60 min，使晶粒进一步球化，之后锻造成型，再经 T6 热处理后，铝合金轮毂的抗拉强度、屈服强度和伸 长率分别为 327.6 MPa，228.3 MPa 和 7.8%，生产出 了高性能铝合金轮毂，有效地降低了铝合金轮毂的 生产成本。
目前，半固态成型技术在欧美发达国家已经有 相当规模的工业应用，自 1992 年美国 AEMP 公司 建立了全球首家半固态模锻铝合金汽车轮毂厂以 来，美国已建立多个针对汽车铝合金零部件生产的 半固态模锻工厂。国内在铝合金轮毂半固态模锻 方面还处于小规模试生产阶段，与欧美国家有相当 大的差距，但是差距既是挑战，亦是机遇。
铸造数值模拟技术最为重要的目标就是实用 化，判别一种铸造模拟软件是否实用化的标准是其 能否准确地预测缺陷、优化工艺。而实现此功能则 需要依托全面精确的目标描述过程、科学快速的求