汽車鋁合金輪轂成型的五大工藝

一簡介輪轂又稱輪圈,是輪胎內廓支撐輪胎的圓桶形的、中心裝在軸上的金屬部件。參數如下圖所示:

圖:輪轂部件參數示意圖二按材質分類輪轂按照材料主要分為鋼輪轂和輕合金輪轂,而輕合金輪轂又以鋁合金與鎂合金產品為主。在今天的汽車市場中,鋼質輪轂已不多見,大多數車型使用的都是鋁合金輪轂,即輕合金輪轂。

圖:AEZ輪轂(鋁合金)製造鋁製輪轂所使用的鋁合金材料包括A356、6061等。其中,A356被鑄造鋁製輪轂大量選用。A356鋁合金具有比重小,耐侵蝕性好等特點,主要由鋁、硅、鎂、鐵、錳、鋅、銅、鈦等金屬元素組成,鋁佔92%左右,是一種技術成熟的鋁合金材料。

圖:製造鋁合金輪轂的原材料A356鋁錠三鋁合金輪轂生產工藝鋁合金輪轂比鋼輪轂更適合乘用車,目前其製造工藝基本可分為三種,第一種是鑄造,目前大多數汽車廠商都選擇使用鑄造工藝。第二種是鍛造,多用於高端跑車、高性能車以及高端改裝市場。第三種較為特別,是最先由日本Enkei公司投入使用的MAT旋壓技術,目前此技術在國內的應用不如前兩種多。1.重力鑄造法重力鑄造簡單的說,主要是靠鋁水自身的重力來沖填鑄模,是一種較為早期的鑄造方法。

圖:輪轂重力鑄造示意圖該法成本低、工序簡單且生產效率高,然而,澆注過程中夾雜物易捲入鑄件,有時還會捲入氣體,形成氣孔缺陷。重力鑄造生產的輪轂易產生縮孔縮松且內部質量較差,此外,鋁液流動性的限制也有可能導致造型複雜的輪轂良品率低。因此,汽車輪轂製造業已經很少使用該工藝了。2.低壓鑄造法低壓鑄造是鋁液在壓力作用下充入模具,在有壓力的情況下進行凝固結晶的工藝。同樣的情況下,與重力鑄造相比,低壓鑄造輪轂內部組織更為密實,強度更高。此外,低壓鑄造利用壓力充型和補充,極大簡化澆冒系統結構,使金屬液收得率可達90%。目前低壓鑄造已成為鋁輪轂生產的首選工藝,國內多數鋁合金輪轂製造企業都採用此工藝生產。但低壓鑄造法也有其缺點:鑄造時間較長,加料、換模具耗時長,設備投資多等。

輪轂低壓鑄造示意圖3.鍛造法熱鍛(Hot forging)→RM鍛造(RM forging)→冷旋壓(Cold spinning)→熱處理(Heat treatment)→機加工(Machine work)→噴丸處理(Shot blast)→表面處理(Surface finishing)視頻:鋁合金輪轂的鍛造製作全過程鍛造是固體到固體的變化,通過拍、壓、鍛等手段來形成輪轂樣式,這個過程不會發生液相變化,都是固體變化。所以它的力學性能比鑄造要高,具有強度高、抗蝕性好、尺寸精確等優點。晶粒流向與受力的方向一致,因此強度、韌性與疲勞強度均顯著優於鑄造鋁輪轂。同時,鍛造鋁輪轂的典型伸長率為12%~17%,因而能很好的吸收道路的震動和應力。另外,鍛造鋁輪轂表面無氣孔,因而具有很好的表面處理能力。但是,鍛造鋁輪轂的最大缺點是生產工序多,生產成本比鑄造的高得多。雖然鍛造輪轂的性能更好,但汽車廠商在大部分車輛上還是主要使用鑄造輪轂,只有少部分豪華車配備鍛造輪轂。不過國內輪轂製造龍頭企業中信戴卡已成功進入乘用車鍛造輪轂生產線並將鍛造輪轂的成本壓縮到了千元,並已經開始作為原配輪轂供應國內合資廠。4.擠壓鑄造法

擠壓鑄造也稱為液態模鍛,是集鑄造和鍛造特點於一體的工藝方法——將一定量的金屬液體直接澆入敞開的金屬型內,通過沖頭以一定的壓力作用於液體金屬上,使之充填、成形和結晶凝固,並在結晶過程中產生一定量的塑性變形。優點:充型平穩,金屬直接在壓力下結晶凝固,所以鑄件不會產生氣孔、縮孔和縮松等鑄造缺陷,且組織緻密,機械性能比低壓鑄造件高且投資大大低於低壓鑄造法。缺點:與傳統鍛造產品一樣,需要銑削加工來完成輪輻的造型。日本已有相當部分的汽車鋁輪轂採用擠壓鑄造工藝生產,從澆注金屬液到取出鑄件整個過程都由計算機來控制,自動化程度非常高。目前世界各國都把擠壓鑄造作為汽車鋁輪轂生產的方向之一。

圖:輪轂擠壓鑄造工藝過程示意圖5.特種成型:MAT旋壓技術MAT旋壓技術最先由日本Enkei公司投入使用,嚴格而言還應算是鑄造中的一種,指的是在輪圈整體鑄造出型後再利用專用設備對受力處進行旋轉加壓處理,使得被處理位置金屬內部分子排列發生改變,具體的分割面相比起一般鑄造產品呈現密度更高的纖維狀,從而改變整體金屬力學的工藝方法。MAT旋壓技術製造的輪轂的質量、強度、延伸性等特性都已接近於鍛造輪轂,且現對於鍛造輪轂來說,更易生產。總的來說,MAT旋壓技術既可相對保證輪轂製造成本,同時還可使鑄造輪轂打造出與鍛造輪轂相近的重量和強度。只是國內技術不成熟,成本較高,故應用不多。

圖:採用MAT旋壓技術的Enkei Racing Revolution系列RS05RR輪轂四知名輪轂品牌1.RAYS(日韓系)

日本著名的輪轂製造商,所生產的產品是典型日系輪轂,幾乎所有日系車型都可以找到與之相對應參數的改裝輪轂。日韓系輪轂品牌也比較豐富,與RAYS類似的品牌還包括了WORK,ADVAN,ENKEI以及BuddyClub等。2.BBS(德系)

總部位於德國,寶馬、奧迪、保時捷、大眾、賓士、路虎等汽車品牌的原配供應商;更是法拉利與瑪莎拉蒂跑車的輪轂供應商。3.OZ(歐美系)

義大利著名輪轂製造商,推出的各種輪轂產品提供給包括大眾,梅賽德斯賓士,捷豹,阿爾法羅密歐,福特,蓮花,鈴木等在內的各大汽車品牌,而使OZ家喻戶曉的重要標誌是其贊助和支持了各種國際汽車賽事如F1車手大獎賽等。4.TWG(The Wheel Group·歐美系)

美國最大的汽車改裝輪轂經銷商之一,總部位於美國洛杉磯。旗下12個品牌包括定位高端的豪華系列Baccarat, Mazzi, Veloche, Touren,以及定位中端市場的Ion, Akita, DIP, Sacchi, Detroit, MPW, Ridler, Mayhem,產品尺寸可覆蓋所有乘用車需求。5.中信戴卡(國產系)

國產輪轂的領軍品牌——全球最大的鋁車輪和鋁製底盤零部件供應商;國內汽車零部件行業出口量第一;鋁車輪年產量達到3500萬隻,每秒就有一隻鋁車輪下線,全球配套800萬輛整車。來源:新材料在線2016中國汽車新材料應用趨勢發展論壇2016 China New Automotive Materials Application & Development Forum會議信息▼會議時間:2016年7月22~23日2016中國汽車新材料應用趨勢發展論壇2016年7月23日中國首屆充電樁材料發展應用論壇會議地點:上海 外高橋喜來登酒店主辦單位:尋材問料?、中國汽車材料網支持單位:DT高分子在線、中國質量認證中心媒體支持:新材料在線?、尋材問料?支持單位:中國汽車材料網、汽車輕量化在線支持單位:中塑在線支持單位:歐洲汽車輕量化技術聯盟支持單位:吉林省汽車工業協會支持單位:長春市汽車工業協會支持單位:國家室內環境及環保產品質量監督中心支持單位:上海交通大學支持單位:上海工程技術大學支持單位:安徽江淮汽車股份有限公司支持單位:華菱安賽樂米塔爾汽車板有限公司支持單位:巴斯夫(中國)有限公司支持單位:美國IHS公司支持單位:一汽集團科學技術協會贊助單位:合肥會通新材料有限公司支持單位:鄭州中原應用技術研究開發有限公司支持單位:科思創(上海)管理有限公司支持單位:汕頭市東田轉印有限公司支持單位:深圳市郎搏萬先進材料有限公司支持單位:深圳市飛榮達科技股份有限公司支持單位:彩融電光源技術(上海)有限公司支持單位:珠海市美築新材料有限公司支持單位:金髮科技股份有限公司支持單位:蘇州隆芝耀新材料有限公司參會對象:政府部門有關領導,國內外相關行業機構資深專家,整車企業、零部件企業、材料企業、檢測機構領導,以及科研院所的專家及代表共計400餘人會議議題▼以主會場、分會場(輕量化、汽車內外飾)形式展開,擬定議題方向如下:議題演講企業/單位及嘉賓我國汽車產業的發展現狀及政策分析擬邀請 乘聯會 會長汽車用材料趨勢的研究歐洲汽車輕量化聯盟 宋廷瑞 博士塑料在全球汽車工業中發揮的作用及發展趨勢擬邀請 中國塑料加工工業協會車內空氣質量標準與汽車產業發展創新國家室內車內環境及環保產品質量監督檢驗中心宋廣生 主任綠色選材助推汽車產業綠色轉型升級中國汽車技術研究中心 庄夢夢3D列印(增材製造)技術對於汽車零部件及整車製造的意義待定議題企業/單位及嘉賓整車結構設計優化在汽車輕量化中的重要度分析上海工程技術大學 祁宏鍾 博士 教授奇瑞捷豹路虎輕量化全鋁車身技術奇瑞捷豹路虎 Mr. John Jollie ME Director發動機輕量化解決方案巴斯夫 孫磊 高級技術專家輕量化技術在一汽的應用與發展一汽集團科學技術協會 田洪福 秘書長碳纖維材料在汽車上的應用介紹及未來發展擬邀請 吉利/北汽複合材料在汽車工業中的創新之路蘇州隆芝耀新材料有限公司 李旭華 總經理汽車用鋼材的輕量化對策擬邀請 寶鋼改性塑料汽車輕量化解決方案金髮科技 張超 博士Greener, lighter and safer cars with VAMA hot stamping solutionsVAMA熱衝壓成形解決方案協助製造更環保、更輕量化和更安全的汽車華菱安賽樂米塔爾汽車板有限公司李方 技術服務部長碳纖維複合材料快速成型工藝及其樹脂在汽車輕量化的應用深圳市郎搏萬先進材料有限公司康紅偉 總經理汽車零部件接合工藝針對輕量化的升級發展(輕量化材料的無縫粘結技術的應用)擬邀請 煙台信友分會場二——內外飾 7月22日 下午 14:00-17:30 7月23日上午 9:30-12:30議題演講企業及嘉賓改性材料技術在汽車內外飾輕量化中的作用合肥會通新材料有限公司 閆溥 研發經理面向汽車正向設計的內飾VOC檢測分析策略中國汽車技術研究中心 劉偉江淮汽車VOC管控標準江淮汽車 黃家奇 技術總監車內空氣質量供應鏈分機控制策略探討擬邀請 江森自控汽車用主要化工材料的市場發展趨勢美國I H S公司 徐徐 項目副總監汽車密封材料的選擇(彈性體材料的應用分析)鄭州中原應用技術研究開發有限公司 張焱2016汽車CMF趨勢分析上海交通大學 傅炯 博士 教授高透光材料在車燈設計上的應用擬邀請 贏創VOC解決方案擬邀請 微譜化工汽車座椅聚氨酯發泡技術交流擬邀請萬華化學車內降噪吸聲材料的應用分析擬邀請 3M車窗玻璃隨個性化需求的演變發展擬邀請 科思創汽車外飾塗裝工藝的發展交流阿克蘇諾貝爾 專家【中國首屆充電樁材料發展應用論壇】議程安排:充電樁材料 7月23日 上午9:30- 下午 17:00序號議題演講企業及嘉賓政策法規中國充電樁產業政策解讀及發展趨勢預測國家電網李立理 博士上海市新能源汽車充電基礎設施建設系列政策解讀上海市發改委TBD電動汽車充電樁最新國標及認證流程解讀中國質量認證中心 羅亮國內充電樁運營模式解析萬馬股份TBD設計及要求充電樁設計趨勢及材料選型要點許繼電氣 李建國充電樁用非金屬材料外殼技術要求中國質量認證中心 李博文充電連接裝置(充電槍/插頭插座/線纜)在充電樁上的應用及標準解讀中認尚動(上海)檢測技術有限公司 陳平 部長充電槍設計趨勢及選材要求四川永貴或蘇州智綠材料充電樁外殼材料解決方案科思創 蔡耀瑩 先生充電樁連接系統材料解決方案金髮科技 王豐 技術專家新能源電動汽車線纜的材料與工藝探討(待定)充電樁導熱阻燃塑料解決方案(待定)
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