铝合金轮毂产品由铸造铝合金轮毂逐步向锻造铝合金轮毂转变。 锻造镁合金轮毂的应用因镁材料和加工工艺的特殊性,尚需时日。 1. 铸造铝合金轮毂: 1.1 铸造铝合金轮毂的材料 铸造铝合金轮毂采用A356铸造铝合金牌号,经熔炼铸造,将固态的铝锭变成液态的铝水,经浇注到模具型腔,获得铝合金轮毂形状,再经固溶淬火人工时效的热处理,使得制造铝合金轮毂的材料力学性能强度可以满足一般乘用车对轮毂产品的要求。铸造铝合金轮毂的材料力学要求是 : 抗拉强度 260mpa ,屈服强度 180mpa,延伸率 7% 但是由于铸造成型原因,铸件因冷却的先后不同,会产生不同部位力学性能相差很大。轮辐一般的延伸率仅在4%以下,而轮辋的延伸率则会在10%左右。因此铸造工艺生产的铝合金轮毂只能应用在乘用车。 1.2 铸造铝合金轮毂的铸造工艺 铸造铝合金铸造工艺通常分为两大类即低压铸造和重力浇注。 低压铸造依靠设备将保温炉内的铝水,经过设备密闭客气加压后,通过升液管充满模具,并在铝水凝固时保持加压,从而获得铝合金轮毂的铸坯。 重力铸造是依靠人工或机械手将浇包舀入铝水,浇灌进模具中,铝水依靠自身的重量充满模具型腔,从而获得铝合金轮毂的毛坯。由于重力铸造工艺条件所限,重力铸造生产的铝合金轮毂的轮辋在使用过程中容易发生轮缘“掉耳”,甚至轮辋分半的故障。 低压铸造因其依靠低压机设备,可以实现自动化保障产品的质量水平是一个比较稳定的水平。现在汽车厂要求配套的工艺方法。 重力铸造因人工操作,不易实现生产自动化,同时产品质量的波动比较大。重力铸造的轮毂多面向售后市场。 1.3铸造铝合金轮毂的工艺提升 因整车的发展,整车对轮胎扁平化的要求越来越小,即轮胎越宽越扁。轮胎扁平化之后,路面的冲击对轮辋的强度有了更高的要求。 为了满足轮胎扁平化对轮辋的强度要求,现在出现了一种铸旋的工艺。首先通过铸造工艺获得轮辐和一半的轮辋,然后经过旋压将另一半轮辋旋压成型。这样远离轮辐的另一半轮辋,经过旋压后,材料的机械性能的强度会大幅提升。满足轮胎扁平化的要求。 2. 锻造铝合金轮毂 锻造铝合金轮毂采用6061变形铝合金牌号的棒材或板材,铝棒或板材经4000吨甚至12000吨的油压机压力锻造下变形成为铝合金轮毂的毛坯。锻造铝合金轮毂毛坯的轮辋有直接锻造获得,大部分锻造铝合金轮毂毛坯的轮辋需要再经过旋压工艺而获得。锻造铝合金轮毂毛坯再经固溶淬火人工时效的热处理,使得制造铝合金轮毂的材料力学性能强度可以远远超过一般乘用车对轮毂产品的要求。锻造铝合金轮毂的典型的材料力学性能可以达到 : 抗拉强度 330mpa ,屈服强度 230mpa,延伸率 13% 锻造铝合金材料由于没有发生材料固液固的转变,避免了铸造无法克服的成分偏析,缩松,氧化夹杂等缺陷,同时锻造工艺将坯料锻造变形后,材料组织更加致密,所以材料力学性能更高。另外锻造组织还有一个铸造组织无法达到,就是锻造组织不论哪个部位,它的力学性能都是一样的,铸造组织则是不同部位,力学性能差别很大。 3. 铝合金轮毂的应用趋势---锻造 3.1 乘用车 在乘用车装备的铝合金轮毂中,铸造工艺因其低廉的成本占据95%以上的比例。但是随着乘用车发展的需求,采用锻造工艺生产铝合金轮毂成为一个发展趋势。 3.1.1汽车轻量化的要求:尤其整车对汽车簧下质量减重的要求,采用锻造工艺设计的铝合金轮毂能够比采用铸造工艺设计的铝合金轮毂减重10%-20% 。 3.1.2汽车轮胎扁平化的要求:轮胎的扁平化越低,对整车驾驶的平稳性,轮胎的抓地力有很大的提升。但是轮胎扁平化后,道路的冲击力度对车轮轮辋的增加,轮胎对轮辋缓冲性的保护会减弱。因此采用锻造工艺生产的铝合金轮毂轮辋比铸造工艺生产的铝合金轮毂的轮辋力学强度更加适应整车轮胎扁平化的要求。 3.1.3汽车防爆轮胎的应用:防爆轮胎在整车应用开始普遍起来,防爆轮胎因轮胎的胎侧壁硬度很高,这样对车轮轮辋胎圈座部位的轮缘压力就会很大,目前整车在使用过程中已经出现多起铸造铝合金车轮轮缘开裂的故障。要满足防爆轮胎胎侧硬度高的要求,选择力学性能更高的锻造工艺生产的铝合金轮毂是一个必然的选择。 3.2 商用车 商用车主要是乘客在12人以上的大巴车和中巴车。因商用车载重大,铸造铝合金轮毂不适应在商用车使用,因此在商用车普遍仍使用的是钢制的轮毂。而锻造铝合金轮毂经设计则能够充分发挥铝合金轮毂优势,取代商用车使用的钢制车轮,锻造铝合金轮毂的优势分析如下: 3.2.1、轻。锻造铝合金轮毂的重量只相当于钢轮毂的二分之一,以大巴22.5X8.25的为例;锻造铝合金轮毂为24公斤,钢轮毂为50公斤左右。中巴16寸为例,锻造铝合金轮毂为10公斤,钢轮毂则为20公斤左右。
3.2.2、省燃油。由于锻造铝合金轮毂大幅度地降低悬吊系统周边的重量(如轮圈、轮胎及煞车),进而使得车辆更精准的操控性以及更灵敏的加速性和煞车力,并相应减少了制动能量的需求,从而降低了油耗。
3.2.3、省轮胎 。由于锻造铝合金轮毂经数控机床加工尺寸精度、真圆度高,偏摆跳动小、动平衡好,同时铝合金特有的散温快(正常行驶温度比铁毂低20-30度)对悬挂系统的保护较佳,所以对轮胎的磨损大大降低,使每条轮胎多跑5-8万公里不等)。
3.2.4、刹车的维修费用降低。由于锻造铝合金轮毂的特性散温快,正常行驶温度低,所以对刹车系统不耐高温的材料及配件有极佳的保护效果,从而大大降低了刹车系统的维修费用。
3.2.5、提高驾驶的舒适性。由于锻造铝合金轮毂的特性,安装后行车感觉方向较轻,高速行驶特别平稳,从而提高了驾驶乐趣。
3.2.6、安全性好。对于高速行驶的汽车来说,因轮胎着地摩擦、制动等产生的高温爆胎、制动效能降低等现象屡见不鲜。而铝合金的热传导系数是钢、铁等的三倍,加上铝合金车轮因其结构的特征,极易将轮胎、车底盘所产生的热量排散在空气中。即使在长途高速行驶或下坡路连续刹车的情况下,亦能使汽车保持适当的温度降低爆胎率。
3.2.7、造型美观。锻造铝合金轮毂外观采用细啄精抛工艺,产品净显耀眼夺目的金属光泽,更加烘托出整车的豪华高贵的气质。 目前商用车使用铝合金轮毂才刚刚起步,在大巴装备的22.5英寸的轮毂有开始应用。而在中巴16英寸和17.5英寸的轮毂应用,也是刚刚起步。
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