铝合金车轮制造技术及发展趋势余益民

铝合金车轮制造技术及发展趋势余益民

余益民

威海万丰奥威汽轮有限公司山东威海264210

摘要：近年来，汽车工业向着轻量化方向发展，轻金属材料在汽车上的应用已成为降低车身重量的有效措施。铝合金作为一种结构材料被广泛应用于车轮制造中，与铝合金车轮和钢车轮相比，其重量轻、传热性能好、热效率高、热负荷也能减少汽车制动，提高汽车的安全系数。大量的铝合金车轮满足了“三高两低”的发展方向，具有高性能、高质量、高效率、低成本、低负荷的特点。本文概述了铝合金车轮的常用材料，介绍了铝合金车轮的主要制造技术，包括主要的铸造工艺：重力铸造、低压铸造、反压铸造和挤压铸造。

关键词：铝合金车轮；制造技术；发展趋势

引言：产业的发展必然会带来技术性的改革，同样的，技术性的改革也推动了产业的进一步旺盛。汽车制造行业是百年来随着时代的发展，衍生出新兴的事物。好的产品离不开好的组件，而且与技术密切相关。随着铝合金在机械制造业中的广泛应用，其产品几乎无处不在。特别是在汽车行业，铝合金轮毂的发展已经开始成为车轮行业的代表。现在我们将了解铝合金车轮制造技术的信息，研究铝合金车轮制造技术及发展趋势。

1铝合金车轮的制造材料

车轮是保证汽车安全状况的保证，铝合金具有高稳定性、高质量、高效率、低成本、低负荷等优点，无疑将成为最佳选择。目前我国在汽车车轮材料的生产是分为两大类，一类是需要通过热处理提高静态力学性能以增加车轮寿命及塑性的，采用ZL101A或A356.2合金。锻造铝合金车轮所用材料主要包括6061、6082、7075等，其中6061为应用最广泛的锻造铝合金。

2铝合金车轮的铸造技术

目前，铸造铝合金轮毂约占铝合金轮毂总量的95%，是最常用的生产工艺。铝合金轮毂主要有4种铸造工艺：重力铸造法、低压铸造法、反压铸造法和挤压铸造法。世界上大多数铝合金轮毂都是采用低压铸造生产的，这是铝合金轮毂铸造工艺中的主要技术。低压铸造铝合金车轮占中国的总产出的铸造铝合金车轮80%。

2.1重力铸造

重力铸造是最传统的铸造工艺，工艺简单，模具寿命长，成本低，可以大量生产。但由于金属溶液的自重填充，产品密度低，容易产生砂眼和孔洞缺陷，表面性能差，强度低。现在只有少数厂家采用这种工艺制造铝合金车轮，已逐渐被其他工艺取代，并趋于淘汰。目前只有日本EmKei（远轻）公司和部分国内厂家采用这种工艺，产量仅占其全部车轮产量的20%。

2.2低压铸造

低压铸造技术已经相当成熟，一般的工艺是先组装升液管和模具，密封后通入气体，然后通过升液管将铝液压入模具中，结晶后释放压力，使未凝固的金属液回流，最后打开铸型，取出铸件。该工艺成本较传统重力铸造稍高，可在压力下结晶，密度均匀，具有较好的成型性和表面光洁度。但低压铸造用于生产大壁厚、形状复杂、尺寸较大的铝合金轮毂时，容易产生铸件缺陷。

2.3反压铸造

反压铸造也被称作为差压铸造，是在低压铸造基础上发展起来的较为先进的铸造方法，利用压力差将金属充填进模具，能够得到更好的致密性和力学性能，提高材料的利用率，并且可以将气体融入到合金中，进一步提高强度和耐磨性。但其设备过于庞大，操作比较复杂。反压铸造可以分为低反压铸造、中反压铸造和高反压铸造。其中高反压模铸（HCM）可以近乎达到锻造的效果，德国BBS公司的RX/RY系列的铝合金轮毂就是用高反压模铸法制造的。

2.4挤压铸造

挤压铸造是铸造与锻造的结合。亦称液态模锻。它将熔融或半熔化的金属直接熔化到模具中，形成外部形状，然后施加高压、塑性变形和高压凝固得到最终的零件。该技术的挤压比可达980MPa以上。所得产品无缩孔缩孔等缺陷。该工艺简单，产品结构和机械强度与锻件相似，具有潜在的应用前景。但对于复杂的产品，挤压铸造很难生产，在一定程度上限制了挤压铸造的应用领域。该工艺在国内主要用来生产摩托车的铝合金车轮，日本的UBE（宇部兴产机械株式会社）对挤压铸造技术的应用最为成功。

3铝合金车轮的锻造技术

锻造-旋压复合工艺的过程一般为：预锻制坯→锻造成形→精密旋压→热处理→机加工。旋压工艺是在一定的温度和压力条件下，通过旋转与挤压将轮毂进行延展，在锻造成形后，加入旋压工艺，能够在保证刚度的情况下使轮毂的壁厚大大减小，同时轮毂整体的动平衡和材料致密度也较好，使轮毂更轻更耐用。传统的铸造铝合金车轮工艺流程多、设备大、成本高，产品易出现缺陷，质量难以保证。采用锻造旋压工艺制造的铝合金车轮，可使铝合金车轮的厚度变薄，重量减轻。车轮尺寸越大，轻量化效果越明显。锻造和旋压过程通常由预锻坯、锻造成形、精密旋压、热处理和机械加工组成。旋压工艺是在一定的温度和压力条件下，通过旋转和挤压轮毂，在锻造中延伸，加入旋压技术，可以使轮辋保证刚性的厚度大大降低，同时车轮的平衡和整个材料的密度也很好，使轮毂更轻耐用。美铝车轮和运输产品（AWTP）铝合金车轮厂在苏州开设的是使用这项技术。

4铝合金车轮的发展趋势

从认识到铝合金在汽车行业的发展性，并进行大力使用的过程中，我国的汽车行业也在不断地壮大和前进。随着汽车行业的日益发展，来自国内和国外的竞争必然也会越来越强烈。在面对技术上的困难，制造商必须开发一个高性能的、成本低的、有利于大规模生产的技术，提高我国铝合金轮毂的市场竞争力从产量和品质；相同的外观，不同的需求，人们不断地寻求对美的追求，通过合理的设计，高度的个性外观，颜色丰富多彩的需求也逐渐成为了发展趋势。铝合金轮毂的未来发展趋势是根据对环境和使用性能要求，选择合适的工艺，减轻车轮重量，缩短生产流程，进一步降低成本，提高机械性能，充分利用数值模拟技术来缩短开发周期，锻造旋压工艺将成为高性能铝合金车轮制造的首选。

结束语：总的来说，随着汽车工业的不断发展，国内外的竞争必然会越来越激烈。如何发展良好的汽车制造业是汽车工业的一个必要的研究课题。从中国轮毂制造行业的现状，我们可以得出结论，缺乏技术和材料是非常明显的。因此，如何发展轻型节能型汽车制造业是时代的需要。一方面学习国外先进技术，建立专业研究部门，加大对科学技术的发展和提高制造技术的研究，因此，国家应该支持出台多项政策，以减少对制造商的压力。另一方面完善监督制度，更加公平、公正的管理的汽车制造业，使管理更加透明。总之，产业的可持续发展必然有内外关系。要理性地发展，就必须做到两者之间的平衡。相信在这样的合作下，汽车工业将迸发出勃勃生机。简而言之，产业的可持续发展，必然有着内在和外在的联系，要合理地发展，就要达到这两个因素之间的平衡。相信在这样的合作下的汽车行业将会日渐迸发出旺盛的生命力。

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