浅析铝合金轮毂制造工艺

王恩禄+李春娟

摘要：铝合金轮毂制造因其强度高、便于制作、节约能源等特点，被广泛应用到了汽车生产中，对我国汽车行业的发展具有非常重要的意义。下文从铝合金轮毂的特点入手，对当前应用较广的铝合金轮毂制造工艺进行了分析，并对铝合金轮毂的发展趋势进行了展望，以供参考。

关键词：铝合金轮毂；特点；制造工艺；发展趋势

引言

随着社会的快速发展，人们的生活水平以及经济水平也是越来越高。汽车节能化成为了未来汽车发展的必要趋势，所以人们对于汽车节能降耗的要求也是不断的提高。铝合金轮毂的优势就是强度高、质量轻、价格合理、成型度好以及回收率高等，而这些正好能够符合人们对汽车减少耗油、降低自重以及减少环境污染的需求。因此，研究鋁合金轮毂的制造工艺，对我国汽车工业绿色发展具有非常重要的意义。

1铝合金轮毂的特点

（1）优点：首先，铝合金轮毂可以减少环境污染，提高环境质量。铝合金轮毂质量很轻，在汽车中应用可以减少汽车总重量，减少汽车消耗，进一步减低废弃废物的产生，提高环境质量；其次，铝合金轮毂的高强度及较高的热传导系数，可以有效的提高汽车驾驶司机的安全性。汽车在行驶过程中由于温度过高造成的爆胎事故屡见不鲜，造成这种现象的主要原因就是汽车在制动过程中会产生大量的热能，这些热量会通过轮毂传递到轮胎上，造成轮胎爆炸。而铝合金轮毂的热传导系数达到了钢轮毂、铁轮毂的三倍，能够降低制动热能的传导，提高汽车行驶的司机安全；最后，汽车中应用铝合金轮毂，与之配合的大多是子午线轮胎，同其它轮胎相比，子午线轮胎能够有效的减少汽车震动和缓冲，增加汽车司机驾驶的舒适度；（2）缺点。首先，铝合金材料的硬度没有钢轮毂高，在生产铝合金轮毂是有一定的几率会出现砂眼的状况；其次，铝制材料较脆，在使用时会出现一定的小裂纹状况，并且这些裂纹很难察觉，会减低汽车的安全性；最后，铝合金轮毂无内胎汽车中使用时，会有内气不足的现象，且其造价也比普通轮毂要高。

2铝合金轮毂制造工艺

2.1铸造法

图1 铝合金轮毂重力铸造示意图

铝合金轮毂最普通的制造方法就是铸造法，其具备生产成本低廉、品种丰富多样以及适应性较强的特点，其工艺方法分为四种。（1）压力铸造法。压力铸造法指的是在高压的作用下，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。压力铸造法由于铸机的生产效率高，完全不需要通过大量的后续加工就可以直接使用，有效缩减了加工设备的使用，并且节约了材料的运用。对于较为复杂的铸件，特别是内凹型的铸件，运用压力铸造法生产就会较为困难，而且特别容易产生气孔，但是运用压力铸造法得到的铸件具有尺寸精度高、表面光洁度好、产品性能稳定等特点；（2）低压铸造法。低压铸造法指的是在压力的作用下，金属液体充填型腔形成铸件的工艺方法；（3）重力铸造法，重力铸造法是利用自身的作用力，金融熔融状态后注入模具中形成的（如图1所示）。主要的步骤为制芯、浇铸以及整理，每一个步骤都需要进行严格的把关。重力铸造法的方式也是非常的简单，同样可以实现自动化生产；（4）挤压铸造法。挤压铸造法是融合了传统挤压铸造与普通压铸造的优势而提炼出来的一种工艺方法，将这两种技术的缺点进行了有效弥补。挤压铸造法运用传统挤压铸造补缩与普通压铸充型的工艺方法，铸造成的铸件不仅具有高力学性能，还有与锻件接近的优良力学性能，而且造价要比运用低压铸造法要低。

2.2锻造法

锻造法是通过压力或者是冲击力的作用下而使金属成为所需要的形状以及尺寸的一种工艺方式，主要可以分为常规锻造法以及半圆固态模锻法。（1）常规锻造法。常规锻造法是通过对坏料进行挤压锭坏或者铸造圆锭坏的一种过程。常见的锻造法有以下几个步骤，热处理、热锻、机械加工、表面处理、检验后才可以制成轮毂。采用常规锻造法制成的铝合金轮毂的特点是，韧性好、强度高、抗疲劳、抗腐蚀性、加工方便等等。缺点是工艺复杂，成本高。（2）半固态模锻法。半固态模锻法其实也属于锻造的一类，或者准确来说，其是介于固态与液态成形之间的一种新型锻造工艺。由于在模内零件的收缩较小，因此其加工量也较少，利用半固态模锻法所加工出来的锻件往往内部组织致密、表面光滑平整、晶粒细小，拥有很好的力学性能，成形不易裹气，气孔较少，模具寿命也较长。由于以上诸多优点，所以该锻造工艺在铝合金轮毂的生产制造中拥有很大的发展前景，只不过由于我国研究及应用该技术较晚，所以目前尚未得到广泛普及；（3）液体模锻造法。该工艺是将一定量的铝合金液直接浇注入模具，并持续施加机械静压力，使金属在压力下结晶凝固并强制消除因凝固收缩形成的缩孔缩松，以获得无铸造缺陷的液态模锻铝合金轮毂毛坯。

2.3旋压法

旋压法包括普通旋压和强力旋压。（1）普通旋压。普通旋压能够改变坯料的形状，但壁厚不变或少变的一种工艺方法。普通旋压具有制模周期短、工序紧凑及制品范围广等优点；（2）强力旋压。强力旋压不仅能够改变壁厚，也能够改变坯料形状。与普通旋压相比较，生产效率高，而且适用范围广。铝合金轮毂旋压具有不受尺寸限制、安全性好及节省材料等优点，大多数应用于高端产品之中。如，MAT旋压技术制造的轮毂的质量、强度、延伸性等特性都已接近于锻造轮毂，且现对于锻造轮毂来说，更易生产。它既可相对保证轮毂制造成本，同时还可使铸造轮毂打造出与锻造轮毂相近的重量和强度。

3铝合金轮毂的未来发展趋势

从轻质汽车轮毂诞生至今，它的材质、制造工艺等一直都在随着技术的进步而发展，最终形成现在以铝合金轮毂为主，其它轻质材料轮毂为辅的一个市场格局。那么，为什么铝合金轮毂能够成为轻质汽车轮毂家族中的主流，甚至成为轻质汽车轮毂的代名词呢？

首先，铝合金轮毂产品本身满足了市场对高性能汽车车轮的需求，美观、散热、质量轻、均匀性好。其次，铝合金材料易于加工成型，便于批量生产，经过调质处理后的铝合金材料机械性能优异且抗腐蚀性强。最后，普通铝合金轮毂产品成本适中，价格完全能够被大众市场接受。

人类探索自然的欲望是永无止境的，随着科学技术的进步，将来一定会出现一些同样能满足并优于上述条件的新材料，同时也会出现能够提高轻质汽车轮毂的生产效率、大幅降低制造成本的新工艺。从目前国际上新材料、新工艺的研究动向上看，如果轮毂行业能够借鉴或引入这些新技术和新工艺，并能实现商业化的批量生产，那么这将是对传统铝合金轮毂制造业一场颠覆性的革命。

结束语

综上所述，随着我国对节能减排的重视，铝合金轮毂制造工艺将被广泛应用在汽车工业生产中，轮毂的生产也要走节能化、轻量化路线。由于铝合金轮毂在各方面都比传统钢轮毂更具优势，因此未来应当继续大力推广铝合金轮毂且继续改进其制造工艺，促进其可持续发展。

参考文献：

[1]贾丛珊.铝合金轮毂的制造工艺及未来发展趋势[J].科技展望，2017，27（19）：64.

[2]张溪.探析铝合金轮毂的制造工艺及特点[J].科技展望，2016，26（15）：67.

[3]聂伟钢.低压铸造铝合金轮毂的数值模拟与工艺优化[D].燕山大学，2014.endprint