日本這間破廠房內，藏著世界上頂尖的鍛造輪圈製造廠

法律顧問：趙建英律師

前 言

由小野太郎創辦的Washi Beam以紡織機的繞線軸起家，並憑藉獨創的區域鍛壓技術成為行業的龍頭老大。進而在1984年迎來一個轉折點，成功獲得德國BBS鍛造輪圈系列的代工業務，宣告向汽車用鍛造輪圈轉型。

Washi Beam作為BBS品牌唯一一個鍛造加工中心、日本BBS金字商標持有者，日本BBS是世界上頂尖的鍛造輪圈製造廠之一，為何BBS輪圈被譽為世界頂級鍛造輪圈，為何日本BBS深得F1賽車的信賴，在BBS經典的「Y」形輪輻之下，蘊含了日本BBS怎樣的生產技術？在日本BBS亞太區營業顧問楊狄邦先生的安排下，筆者深入日本BBS輪圈製造的腹地，為大家解密日本BBS輪圈的那些事。

圖：由於高岡工廠是Washi Beam的發源地，廠區內的不少建築都有一定的年份，保留了Washi Beam成長的印記。

圖：Washi Mayer副社長谷川章先生（左3）、日本BBS亞太營業顧問楊狄邦先生以及鴨島、荒井、岩佐幾位「導遊」與筆者合影。

圖：感謝日本BBS亞太區營業顧問楊狄邦先生的精心安排。

日本BBS工廠簡介

日本BBS鍛造輪圈的工廠，亦就是Washi Beam的廠房，位於日本本州島中西部沿海的一個小型城鎮，富山縣高岡市。小野集團之所以選擇在高岡市開設工廠，是因為高岡市鄰近日本著名的鋁合金冶煉中心，地理上的接近令Washi Beam與原材料供應方的合作更為緊密，輪圈以及其他工業用轉軸的鋁合金原材料的取得非常方便，供應方能夠向Washi Beam提供後者所需標號的鋁材。

由於人口密度較低，當地沒有太大的土地壓力，Washi Beam的廠房幾經擴張，主要由6至8所平房建築組成，廠房區域內亦可以見到被精心修葺過的植物，完全不像想像中的重工業廠房，反而更像現在國內興起的創意產業園區。只有往返於高岡工廠與負責塗裝的小矢工廠之間的Washi Beam卡車在大院內繁忙地穿梭，以及機械加工廠房的Washi Mayer以及BBS標誌，提醒著我們，這就是日本BBS品牌輪圈的誕生地。

圖：雖然廠房形象欠缺現代化的感覺，但廠房內的設備卻是世界頂尖的先進。

圖：進入辦公樓，陳列區擺放了日本BBS的產品，包括F1賽車用的鍛造鎂合金輪圈、為車廠OE的鋁合金輪圈以及改裝用的經典「Y」爪輪圈。

圖：廠區隨處可見這種可舒緩壓力的園藝角，為廠房注入了生氣。

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首先必須再次重提輪圈成型的兩種主要工藝，鑄造與鍛造，以及精加工的數控加工中心。鑄造（Cast）是將原材料加熱至流質的熔融狀態，注入模具中，冷卻後成形；鍛造（Forge）則是對材料加熱至少量軟化，然後用鍛壓機將毛坯壓向模具，擠壓成形；數控加工則是將整塊的材料進行切割、刨削、研磨等的加工。鑄造過程由於金屬要熔化成流質，在冷卻為固體時分子結構重新成形，會受到在加熱過程中溶解的氣體、水蒸氣等的影響，令分子結構形成塊狀，強度較低，但生產較為容易。

而鍛造則是在不破壞分子結構的前提下，加熱令分子間作用力減少易於「變形」，因此即使改變形狀，微觀分子結構仍然保持緊密，同時分子束可跟隨鍛壓模具「流動」，力學性能高，生產成本比鑄造高出許多；數控加工以直接切割的方式，刀具會破壞掉原有的微觀分子流向，在複雜的受力環境下顯得較脆，因為需要進行大量切削以及浪費原材料，生產成本亦較高。

圖：左下方的是鍛造輪圈截面，右上方是鑄造輪圈截面，從照片已經可以看到兩種製造方法，其金屬組織的區別，鑄造的金屬顆粒塊較大，鍛造輪圈則基本上看不出金屬顆粒。

圖：左圖是鑄造的微觀結構，右圖是BBS鍛造的微觀結構。分子顆粒越細，材料韌性越高，抗衝擊的強度也越好。

圖：日本BBS的研發中心，負責輪圈的設計，制定生產流程，以及輪圈成品的測試。

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日本BBS則始終堅持只使用鍛壓技術來製造每一顆輪圈，數控加工只佔據極少的分量，如切除輪輻之間的多餘材料、鑽螺絲孔以及輪圈邊緣拋光等不涉及輪圈力學結構的步驟。而隨著鋁合金加工技術的發展，如今有不少的輪圈廠研發出可以實現將材料在熔化與固體之間的狀態進行成形，或者將輪圈進行初次鍛壓之後，進行熱壓或者數控加工相結合的方式，來生產輕量化輪圈。

雖然新型的加工技術能夠提高生產效率降低生產成本，但由於它們都無法製作出性能完美的輪圈，日本BBS依然堅持採用成本高昂而且難度大的三次鍛壓的鍛造工藝，按照自己的經營哲學，生產每一顆輪圈。正正是這樣的執著，才使得Washi Beam能夠將BBS品牌升華，晉陞為頂級車廠以及頂級賽車領域的合作夥伴。

圖：左圖是他廠鍛造輪圈微觀結構，右圖是BBS鍛造輪圈微觀結構，日本BBS的鍛造輪圈分子分布更均勻。

圖：每一款輪圈的設計都要經過模擬模擬受力分析，成品被製造出來也都要經受多個測試，才能夠進入量產的階段。

圖：這個是等頻率徑向負荷測試儀，模擬輪圈真實行駛的測試，可以看到輪輻在負荷的作用下會有小幅度的震動哦。

圖：滾動疲勞測試，日本BBS的要求是要進行50萬公里的測試，也就是說比一輛汽車的報廢里數還要多。

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日本BBS用以製作鍛造輪圈的機器，主要有3千噸、5千噸、7千噸、8千噸以及9千噸的鍛壓機，根據不同輪圈的設計鍛造壓力選擇不同「噸位」的鍛壓機。BBS鍛造輪圈採用多重鍛壓工藝。製作一顆輪圈，要先從圓柱形的毛坯鋁材，經過第一次鍛壓成餅狀；二次鍛壓與三次鍛壓是由同一台鍛壓機完成的，將餅狀的初鍛品進一步鍛壓出輪輻、輪沿等細節。當然在輪圈被鍛壓之前，要先將材料加熱到一個特定的溫度，讓材料軟化至一定程度，既有比常溫更高的延展性，同時也不會破壞分子之間的分子作用力，以確保力學性能。Washi Mayer在這方面擁有非常豐富的技術與經驗。

圖：Washi Mayer的鍛造生產車間全景，擺滿了日本BBS的輪圈。

圖：與鍛造設備配套的加熱爐，讓工件達到鍛造所需的溫度。

圖：壓力達到9千噸的鍛壓機。

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三次鍛壓分別使用不同的模具，那麼為什麼要進行三次鍛壓，而不能一次成形呢？舉一個例子：好比做拉麵，我們要先將一塊麵糰拉成一根「棍」，然後再將「棍」經過反覆的延展，才能夠做成一份拉麵。

假如我們用一台足夠大的機器，將麵糰直接一次性從「團」拉成「絲」，因為麵糰本身的延展性有限，是不可能做到的。而鋁合金的延展性比麵糰更差，因此如果一次性壓出整顆輪圈，鋁合金材料很難到達曲度較大的位置，會造成鍛造成形的變形，甚至因為過度拉扯材料而產生撕裂。一次鍛造不可能鍛壓出一顆輪圈，不少輪圈製造廠會在一次粗鍛之後，就將「餅」送入加工中心，直接切割出輪圈。

而日本BBS則選擇了二次鍛制，將「餅」繼續鍛壓，將金屬壓入第二次鍛壓的模具之內，令金屬的內部組織流線得以不被加工刀具切削而破壞。鍛壓機緩緩向輪圈胚體加壓，輪圈與模具之間因為摩擦而發出「咯咯」的聲音。經過第二次鍛壓與第三次鍛壓，輪圈的輪輻已經直接成型，不需要任何的大幅度切削加工，令輪圈的微觀金屬結構得以保全，Washi Beam將近40年的鍛壓技術保證能夠以鍛造的方式實現BBS輪輻纖細造型。要指出的是，因為鍛壓機的壓力是沿著輪圈軸向的方向，無法拉伸出輪圈的輪框，因此輪框要交到下一個工序來完成。

圖：Washi Beam工程部根據輪圈設計的需求，向鋁合金生產廠定製規定標號的鋁合金材料，切割成圓筒形之後，就可以開始鍛壓了。

圖：右方的是一次鍛壓後的模樣，左圖是二次、三次鍛壓之後的模樣，可見經過三次鍛壓之後，輪圈已經基本成型了，眼尖的讀者可以馬上辨認出這是哪款車的配套輪圈了吧。

圖：輪圈在鍛造過程中，為了避免輪圈與模具因為巨大的壓力而粘連在一起，而需要在模具與工件之間塗上離型劑與潤滑劑，因此左方亮黑色的半成品，雖然很接近成品的顏色，但實際上是離型劑與潤滑劑的顏色，洗掉之後會露出鋁合金原色（圖右）。

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圖：在計算機的控制下的鍛壓過程。

圖：看似鍛壓的過程中，要考慮到鋁合金是否會撕裂或不能完全填充模具，因此模具的設計非常關鍵，這也被日本BBS的工程師視為最高機密。

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輪框是用滾壓的方式拉出來的，原理就好像陶藝工藝店玩陶藝：將輪圈固定在一個自轉設備上，滾刀壓緊輪框位置，當自轉設備啟動，液壓滾子用極高的壓力將輪圈外沿壓緊，就像用擀麵杖做餃子皮那樣，將輪框通過擠壓的方式拉伸出來。從成型的過程來看，也算是一種鍛造工藝，並且是最能夠保持金屬原始特性的冷鍛。

不少的鍛造輪圈廠會為了提高效率以及節省成本，將輪圈進行加熱，令輪圈軟化，延展性更好之後開始進行滾壓。但日本BBS的工程師們則認為輪圈軟化之後分子結構會因此而變得較為鬆散，而輪框作為承載輪胎的主體，其強度不能有一絲妥協。因此日本BBS依然堅持採用低溫（接近常溫）滾壓的方式，讓鋁合金微結構在不遭受任何破壞的情況下加工出輪框。

首先要將上一步鍛壓過程中，輪沿部分的多餘材料切除，然後就可以放入滾壓機了。伴隨著機器的轟鳴，套在模具上的輪圈，隨著滾子的徐徐進給，輪框逐漸地一邊變薄一邊變高。在加工機器里被自動機械臂抬出來之後，可以看到輪圈大概成型了，接下是輪圈成型的最後幾個步驟，就是將輪圈放入機械加工中心進行精加工以及熱處理等。

圖：左方的就是滾壓用的模具，將工件套上模具上方，滾子就會根據模具的形狀將輪框碾壓出來。

圖：機械臂一邊將滾壓完成的輪圈取出（機械臂右方），一邊將將要滾壓的輪圈（圖片左方）放入滾壓機。

圖：等待加工的輪圈與加工完畢的輪圈，在滾壓工序完成之後，就要開始對輪圈進行熱處理以及機械切割了。

圖：方程式賽車用的頂級鎂合金鍛造輪圈，並不會因為是賽車輪圈，就「高輪一等」有一套專用的生產流程，它們與其他輪圈共享生產設備以及製造過程，共線生產。

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所有的基本成型步驟桀紂之後，接下來要將輪圈送到下一個流程，熱處理。日本BBS的工程師並沒有透露熱處理的種類，但從熱處理設備以及輪圈製作過程的需求來推斷，應該是退火工藝。退火工藝要將工件加熱到某個溫度，然後緩慢冷卻。它能夠令輪圈消除鍛造以及切割時產生的殘餘內應力防止輪圈變形，以及改善金屬組織結構提高輪圈的延展性和韌性等，令輪圈更加耐用。

退火之後，輪圈將被運送到高度自動化的機械加工中心。基本上是以機械人進行操作，機械加工中心負責完成鍛造工藝無法實現的步驟，例如把輪輻之間的多餘的鋁材切除，以及精加工出螺絲孔、中心孔以及輪圈法蘭位置的偷空部位等。機械加工之後，專門的技工對刀具切割而產生的毛邊進行打磨，之後輪圈就算基本成型了。

之後還有非常關鍵的一步，對輪圈進行噴丸強化，以提高零件機械強度以及耐磨性、抗疲勞和耐腐蝕性，以及進一步消除鍛造輪圈的殘留應力。經過噴丸之後，輪圈本體就算完成了（部分需要拋光的款式，則需要再次「回爐」機械拋光），運送到小矢工場完成塗裝之後，便可回到成品質檢科，檢查沒有問題之後就可以裝箱入倉了。

圖：對輪圈進行退火處理的爐子。

圖：退火處理完之後，就別送入數控加工中心進行機械加工。

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圖：機械加工完畢的輪圈，將會被送到人手檢驗以及最終修正的工序。

圖：人工檢查的步驟主要是將機械加工的殘餘毛邊清除掉。

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圖：噴丸處理之後，輪圈呈現出啞光色澤，這是由於鐵微粒以極高的速度對輪圈表面進行噴射，改變了輪圈表面的形態，變得粗糙就像砂紙一樣。

圖：如IS-F的OE輪圈，需要進行特殊的機械拋光處理，就需要另行處理，而其他沒有特殊效果的輪圈，就會運送到小矢工場進行塗裝。

圖：對塗裝效果進行確認，就可以作為成品出貨了。

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圖：塗裝的顏色也有檢驗的標準。

圖：BBS倉庫，輪圈數量那叫一個可觀。

圖：BBS輪圈的配件，例如有McGard代工的輪圈螺絲。

結 語

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真金不怕紅爐火，真鍛不怕攝影機。一長串緊密合作的頂級汽車製造商以及在各個賽場上取得輝煌的戰績背後，是日本BBS對產品品質以及品質堅持不懈的追求。業精於勤，看似簡單的鍛造輪圈，積澱了Washi Beam工程師們超過40年的鋁合金加工技術。

Washi Beam對於日本BBS品牌的經營並沒有固步自封，挑戰使用更高硬度的鋁合金來製造鍛造輪圈，成功開發出新型的以航空等級鋁材鍛造而成的Dura系列。此外由於經營出色，Washi Beam有能力將德國BBS出售的賽車部門整體收購至囊中，從以往為BBS賽車部門代工輪圈的角色，升格為直接經營BBS參與的所有賽事的操手。

End

來源：無敵汽車網、中國鍛壓世協會

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