国内铝合金车轮行业技术水平及技术特点

来源：中为咨询网www.zwzyzx.com 【日期：2015-07-31 12:04:09】【打印】【关闭】

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汽车铝合金车轮正在向大直径、轻量化、高强度、美观化的方向发展，为了满足使用功能和市场的需求，铝合金车轮除了在结构和外观造型上有多种创新设计之外，对车轮制造技术也有较高的要求。

车轮按结构形式分可分为整体式和分体式两大类，整体式车轮是车轮的三大部件轮辋、轮辐和车轮通过一次成形（如传统的铸造、锻造等）而得到的。分体式车轮是三大部件通过焊接或螺栓联结组成的车轮。铝合金车轮以整体式为主流形式，占绝大多数市场份额，而钢车轮则以分体式结构为主。

整体式铝合金车轮的生产工艺主要有两种，即铸造工艺和锻造工艺。目前最普遍的是铸造铝合金车轮，约占到产品总量的95%。锻造铝合金车轮较铸造铝合金车轮机械强度更高、抗疲劳性更好，但由于工艺投资大、成本高、因而还不能大面积推广。

1、铸造工艺及其特点

铝合金车轮需要具有较高的机械强度及疲劳强度和韧性指标，因此铸造工艺采取特殊的铸造、加工及热处理工艺来实现。生产铝合金车轮的铸造工艺主要有低压铸造、重力铸造和挤压铸造三种铸造形式。其中低压铸造是铝合金车轮铸造工艺中的主要铸造技术，目前世界铝轮生产普遍采用低压铸造，我国大多数车轮制造厂家也都采用了低压铸造技术，约占全部产量的80％以上。

低压铸造是用干燥、洁净的压缩空气将保温炉中的铝液自下而上通过升液管和浇注系统平稳地上压到铸造机模具型腔中，保持一定压力直到铸件凝固后释放压力。因在压力下充型和凝固，所以充填性好，铸件缩松少，致密性高。该法中，坩埚表面的氧化膜不会被破坏，与其它铸造方法比较，气孔和夹渣缺陷少，产品内部质量好。由于低压铸造利用压力充型和补充，大大简化了浇冒系统的结构，使金属液收得率大大提高，而金属型重力铸造仅40%~60%，目前低压铸造已成为铝车轮生产的首选工艺。低压铸造法的缺点是铸造时间较长，加铝料、更换模具费时间，设备投资大，低压铸造机使用的升液管成本较高且易损坏。但是较采用其它铸造方法生产的同类产品重量减少了15%，机加工切削量由原来的2~3mm减少到0.75mm，车轮价格降低了10%。

重力铸造是在常压下液体金属靠重力作用充填金属铸型而获得铸件的一种铸造方法，也是一种古老的铸造方法。由于金属液在金属铸型中冷却速度较快，因而铸件比砂型铸造的组织致密，该法工序简单，设备投资少，生产成本较低，适用于中小规模生产。但此方法生产的铝车轮内部质量较差，缩孔缩松严重，浇注过程中氧化膜和熔渣等夹杂物易卷入铸件，有时也会卷入气体而形成气孔缺陷，同时金属液的收得率也较低。国外铝车轮生产此工艺已趋于淘汰，但国内有一些厂家仍在采用此工艺。

挤压铸造产品的表面及内部组织近似于锻造，机械强度也接近锻件。挤压铸造也称为液态模锻，是一种集铸造和锻造特点于一体的工艺方式，其中又分为复合挤压铸造、正挤压铸造、两次挤压铸造、反挤压铸造等多种形式，共同特点是：铸件表面光洁、金相组织、各种机械性能接近于锻件，不需复杂的表面加工就可以镀铬，镀铬成本较低、镀铬增加重量少。

2、锻造工艺及其特点

锻造成形目前有两种工艺，一是常规锻造法，即以铸造圆锭坯或挤压锭坯为坯料，经热锻、热处理、机械加工、表面处理、检验合格后即为成品车轮；另一种是半固态机锻法，即铸坯在含有30%～50%液体状态下在专用锻压机上一次快速成形，此工艺的关键是必须制取细小的均匀的球形晶粒锭坯，然后按所需质量锯切成坯料，严格控制加热温度，将坯料加热到半固态，此项工艺在美国和德国于上世纪已进入商业化生产，同一规格的锻造铝合金车轮的力学性能比铸造车轮高18%以上，因而重量可比铸造车轮减轻15%。

总体来说锻造铝合金车轮的品质是所有制造工艺中最好的，锻造车轮有高密度的金属晶体组织和良好的机械性能、重量轻、比强度高、表面质量高，其缺点是制造成本高，需要有较大吨位的热模锻设备，大量的后处理设备，因此设备投资大，因而国内很少有利用锻造法制造铝合金车轮。

3、其他新型工艺

旋压技术是一种新型固态成形技术，是指在外力的作用下轧制成型的方法。通常与铸造或锻造技术相结合完成车轮毛坯。目前，利用旋压技术生产铝合金车轮主要包括铸造旋压和锻造旋压：铸造旋压是指铸造成坯后，再利用旋压技术使轮辋成形，这种生产方法所生产出来的产品比单纯利用铸造技术生产出的车轮具有性能更好和重量更轻便等特点；锻造旋压方法则是在锻造制坯后利用旋压工艺使轮辋成形，得到锻造不能实现的毛坯形状，适合大规格、轻量化铝合金车轮的生产。旋压技术的应用，使铝合金车轮的产品性能和质量达到更高层次。

我国铝合金车轮制造业从20世纪80年代开始发展，近些年来技术水平有了较大进步。目前国内汽车铝合金车轮总产量的80%以上采用低压铸造工艺生产，其余采用金属型重力铸造和锻造，大部分产品质量已达到国外同类产品水平，属于我国竞争力较强的汽车零部件产品。

随着消费者对铝合金车轮“高强度、轻量化、美观化”的要求越来越高，采用新的制造技术和加工工艺生产性能更高、质量更轻、外形更美观的铝合金车轮产品，成为未来增强市场竞争力的关键。

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