铝合金轮毂的制作工艺有何区别

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哪种工艺制造出的轮圈质量更好？
　
　　谈到铝合金轮圈的生产工艺，可分为铸造、锻造以及介于铸造和锻造之间制造方式。
　　　（1）铝轮圈的铸造工艺
　　A356铝合金的熔化——除气——浇注——成型——T6热处理——机加工——表面处理等。
　　重力铸造铝轮圈的工艺，就是将熔化的铝液从模具上的浇口直接浇注到模具中冷却成型。这种铸造方式简单，模具成本低。但是，浇冒口比较大，铝料耗费大；浇注时容易卷进气体和杂质，流量和温度稳定性差，因此，铸造缺陷比较多。在此基础上发展而来的倾斜式重量铸造能够减少这些缺陷。
　　低压铸造铝轮圈工艺，是在模具下面的铝液保温炉内，通过升液管直接将铝液通过空气压力注入轮圈模型中，原理与气压式热水瓶类似。这样的方式温度和速度稳定，不会将气体和杂质带入模具中，因此，铸造缺陷比较少。由于浇冒口几乎没有，铝料耗费比较少。在此基础上发展出差压铸造和气氛保护铸造能够使铸造缺陷减少到最低程度。
　　　（2）锻造的制造工艺
　　6061铝合金圆棒——根据毛坯重量切割成段——加热到400度左右——在8000吨以上的锻压机进行3到4次的锻造初步成型——强力旋压机最终冷旋成型——T6热处理——机加工——表面处理等。
　　通过锻压的铝合金密度高，晶粒细化并且呈出纤维状的组织，其硬度、抗拉强度、屈服强度等机械性能和强度大大提高。同时，避免了铸造铝合金的疏松、气孔、冲击性差的缺陷。因此，同一规格的锻造铝合金轮圈的力学性能要比铸造轮圈的高30％左右，而重量可以做得比后者轻20％左右。
　　另外，锻造铝轮圈含硅量比铸造铝轮圈少、密度大。因此，锻造铝轮圈导电性和导热都比铸造铝轮圈好。所以，锻造铝轮圈能够通过阳极氧化进行表面完美的着色处理；导热性好更能够减少爆胎和刹车系统的损耗。
　　　（3）介于铸造和锻造之间工艺
　　挤压铸造（也叫熔汤锻造），也就是在铸造完毕后在模具中进行加压，使其晶粒细化而密度增加，提高强度减少重量。
　　铸造加旋压，就是用铸造毛坯通过旋压机拉伸挤压轮圈胎环的部位，使胎环部位晶粒细化而密度增加，增强机械性能减轻重量。
　　还有国内近年来发明的所谓连铸连锻的技术。国外还有半凝固锻造，其技术难度和设备要求非常高。但是，这些铝轮圈的制造都采用的是Al-Si-Mg系合金。他们的机械性能，特别是冲击性能都不能够与锻造铝合金轮圈相比较。
　　　问：不同铝合金的材料及性能有些什么区别和特点？铸造与锻造等不同的工艺对材料是否有不同的要求？
　　　戴卡宏鑫：好的。简要介绍一下制造铝合金轮圈的材料：
　　A356是一种铸造铝合金，它是Al-Si-Mg系合金，由于含有大量的Si（含量6.5—7.5％），使A356铝合金具有良好液态流动性和综合的铸造性能。但是，也因此使此类铝合金的冲击性降低。铸造铝合金轮圈就是采用此类铝硅镁合金生产的。
　　6061合金是一种变形铝合金，也就是通常                      2页
　　说的可锻造铝合金，由于对其液态流动性没有要求，而对其固态变形要求比较高，因此，它的Si的含量0.4～0.8％。因此它的抗冲击能力要比A356铸造铝强得多。大多数锻造铝合金轮圈是用6061合金锻压的。

　　　问：听了您的讲解后，我们知道了在工艺及材料等方面，锻造铝合金轮圈是性能最好的。这种良好性能具体有哪些体现？特别是与钢铁或铸造铝合金轮圈相比较？

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“车辆每减重100kg，CO2的排放量即可减少大约5g/km。不仅如此，据世界铝业协会提供的数据，一般情况下汽车每减少10%的重量，其燃油消耗便可降低6%~8%。因此，随着运输车辆的不断增加，轻量化设计已成为降低
运输车辆排放的迫切之需。目前，欧美等均在这方面加大了研究与推广力度，特别是在美国，有关车辆轻量化采用高强度减重材料的项目可以得到zhengf相关部门立项。;
  在汽车轻量化的研究与应用上，我国与世界发达国家还有很大差距。王立耀举了个例子：在美国，通常长14米的二轴厢式半挂车，车辆自重在7吨以下。我国常用的13米二轴厢式半挂车，自重均在7吨左右。从解决自重问题上看，我们还有很多问题需要研究。
  “汽车轻量化实质上就是零部件轻量化。采用锻造铝合金车轮，可以很大程度减轻车的自重。比如，一辆拖挂40吨的重卡和半挂车运输系统，一共有22个车轮，加上前后备胎共有24个。以目前我们经常用的钢质车轮计算，如果换成锻造铝合金车轮，重量可减轻近600kg。不仅如此，由于铝合金材料具有散热好和防止轮胎橡胶老化的特点，装上锻造铝合金车轮的卡车、客车、挂车可节省26%的轮胎消耗。由此可见，节能减排的效果多么明显。;王立耀说，“在美国和加拿大，大量商用车都配装了锻造铝合金车轮。欧洲、南非、澳大利亚大量采用的也是锻造铝合金车轮。;
  王立耀一边说着，一边从电脑中调出很多专用车照片。这是他从世界各国商用车展览会上拍摄的。从一张张照片上看，如工艺品般漂亮的锻造铝合金车轮配装在各种各样的专用车辆上。不仅如此，专用车上装部分，能用铝的地方，都采用了铝。王立耀对记者说：“对汽车的轻量化，我的概括是，能用铝的地方就用铝。;
  王立耀解释说：“现在的车辆大多为钢结构材质，很少有人愿意尝试用质量更轻的铝结构材质。同样一辆车，采用铝制材料，由于结构强度问题，其重量至少可以减半，对节能减排的好处是不言而喻的。正如一枚硬币的两面，拿锻造铝合金车轮来说，在拥有诸多优点的同时，也有致命的弱点―――价格偏高。与钢车轮相比，其价格是钢车轮的5倍。这一对市场影响颇为关键的成本要素，很容易使人望而却步。;
  对此，王立耀算了一笔账：“减重必然多拉，假定公路普通货物整车的运输价格为0.5元/吨公里。如果我们将一辆40吨重型半挂车的车架(纵梁、横梁)、油箱、车轮、牵引座、护栏等零部件均换成铝制材质和真空胎。换算下来，总质量可减轻大约3吨多。在此前提下，假设该车每天行驶的里程为1000公里，每天将可节省1000多元。若一年以300天计算，减重后的半挂车比未减重的可节省支出数十万元。目前国内已有一些物流公司在这方面尝到了甜头。
　　　王立耀对锻造铝合金车轮在商用车领域的前景十分看好。他说：“节能减排的限制性指标，财政的政策性倾斜，这些都使中国汽车工业的轻量化成为必然。在这种大背景下，锻造铝合金车轮将成为新兴的市场。今后，轻量化车辆的使用成本优势将越来越明显。