分析高强度钢制车轮的轻量化研究

王露芬，濮一康

（浙江金固股份有限公司，浙江 杭州 311400）

现如今我国和世界各国的汽车行业都在迅猛发展，环保、节能以及新能源等就是汽车行业的未来发展方向。因此，各种汽车企业就越发重视研究汽车轻量化。由于汽车在行驶时，车轮不仅要负担汽车的自重，还要承担各种动载产生的应力。所以，评判汽车质量最重要的指标之一就是车轮的质量。为了可以使汽车可以更加的环保、节能、安全，如何在保证车轮质量的情况下，使其重量可以降低，高强度钢制车轮就是主要的研究方向。

1 车轮轻量化的现状

现代人们已经越来越重视环保节能，而汽车行业为了切合现代人们的理念，就沿着环保、节能的方向发展，如何使汽车可以节能减排，就成了汽车研发企业的主要研究方向，而将汽车的重量减轻，就可以有效的降低汽车的废气排放量。有研究资料表明：汽车车身的质量每降低10%，就可以降低7%左右的油耗，这样汽车的整体排放量也会随之降低4%左右。而汽车的车轮作为承载其自身重量的主要载件，有着十分重要的作用，所以车轮的轻量化效果要超过其他零部件的150%左右。

2 高强度钢制车轮制造技术和设计轻量化的具体措施

2.1 车轮结构设计轻量化的具体措施

在研究汽车车轮轻量化的过程中，需要将多种学科的科学技术融入其中，要从全局出发，优化车轮轻量化的设计，要综合性和系统性的进行分析。我国在研究优化车轮结构设计的方面，已经由传统的经验设计，转变为现如今的应用有限元等先进的科学手段进行研究，这样就可以准确开展车轮的弯曲疲劳计算和冲击分析。

随着车轮开始应用高强度钢，车轮结构设计也得到了大幅的优化，从而设计出了不仅美观还有着很高强度的轻量化车轮。就以钢制大通风孔式车轮为例，这种车轮不仅成本不高，重量也很轻，在外观方面也与铝合金车轮不相上下，这些优点十分适合使用在A 级车上。但是，大通风孔式钢制车轮在进行设计时有着很大的难度，在进行实际的研究时，需要尽可能的优化设计其抗疲劳性、刚性以及抗扭化等，必要时可以牺牲一定的外观，最大限度的提升其质量。而且在设计轻量化的车轮结构的过程中，往往需要对制造工艺以及制造材料等进行更新。所以，在开始进行优化设计时，就要充分考虑设计中所需要使用的轻量化技术以及制造材料，从而可以最大限度的发挥轻量化的效果，这样也可以有效减少产品的制造时间，并且有效降低汽车的研究成本。同样以钢制大通风孔式车轮为例，就需要设计的车轮要有优秀的成形性能，很强的扩孔性能，很高的抗疲劳性能，良好的焊接性能。通过铌微合金化，可以使钢材的扩孔率、抗疲劳性能以及焊接性能都获得大幅的提升，从而使这种车轮结构的设计手段得到提升。

2.2 制造技术轻量化的具体措施

随着我国近年来车轮设备制造企业积极的研发相关技术，取得了十分显著的成果。特别是将旋压生产技术应用于生产钢轮轮辋与轮辐之中，可以使车轮的重量大幅减轻，相比传统的制造技术与制造材料可以减轻车轮20%的重量。

而通过应用旋压生产技术制造大通风孔式钢制车轮，可以有效的保证车轮的质量使其一次成形。并且，我国的车轮制造企业也在积极的引进有限元仿真分析工具，通过仿真分析的方式研究轮辐的冲压制造技术，这样就可以有效的减少在轮辐成形过程中出现的残余内应力，这样就可以大幅降低因为残余内应力原因所导致的对车轮使用周期造成的影响。同时，车轮轻量化对连接技术也提出了更高的要求。不管是使用什么样的方式进行焊接，如果轮辋和轮辐的连接发生问题，那么就很容易造成疲劳失效的问题。所以，这就对钢材的连接技术以及焊接性能有着很高的要求，这就需要不断的改善我国的车轮制造技术。

3 结 语

总而言之，高强度钢制车轮是研究汽车车轮轻量化的主要研究方向，可以有效的促进我国汽车行业的发展。在进行高强度钢制车轮轻量化设计的过程中要充分的考虑车轮的制造成本、制造材料以及制造技术等，要避免因为过于追求节能效果导致制造成本增加，制造技术提升的问题，还要充分的考虑车轮的安全性，保证其质量首先就是第一位的。而我国的车轮轻量化研究相比外国还有待进步，这就需要研究单位可以深耕轻量化研究。