轻合金汽车轮毂的生产方法5
杨磊++康泰++聂晓朋
摘 要：汽车轮毂承担着支撑车身的重要作用，也是将车身重量传递到路面的重要部件，基于这样的原因，汽车轮毂的生产与制造，受到了汽车行业越来越多的关注与重视。目前来说，大多数汽车使用的是轻质合金轮毂，应用最为广泛的轻质合金轮毂主要有铝合金轮毂、镁合金轮毂两种。本文中，笔者以铝合金轮毂、镁合金轮毂为例，探讨了其各自的生产方法，并对不同生产方法的优势、缺陷进行了简要的分析，望可以为推动我国汽车产业的进一步发展提供一定的帮助。
关键词：汽车轮毂 轻合金 铝轮毂 生产方法
中图分类号：TGl4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）09（b）-0095-02
相比较于传统钢质轮毂，轻合金汽车轮毂的重量明显较低，还具有平衡性能好、尺寸精确、使用寿命长、散热快、安全可靠以及减震性能好等优点。我国现阶段在铝合金轮毂的生产方面，已经取得了一定的成果，但在镁合金轮毂的生产方面，仍处于起步阶段，基于此，加强对铝合金轮毂、镁合金轮毂生产方法的研究，具有重要的意义。
1 铝合金轮毂的生产方法
1.1 铸造法
铸造法是铝合金轮毂的一种传统生产方法，也是应用最早、最为普遍的一种生产方法，主要分为加压、常压金属模铸造两种类型。同时，对于加压法，根据压力的不同，可以将其分为不同的类型，压力在100MPa以上的为高压压铸，在3MPa以上的为反压压铸，在0.2MPa以上的为低压压铸。在铝合金轮毂生產方面，应用最为广泛的铸造法是低压压铸，也就是立式低压金属模铸造。通常来说，低压压铸是在20～60kPa之间的较低压力下进行浇注，这样的方法下，能够大批量地制造高质量轮毂，同时，也有利于提高生产率、铝液利用率以及产品合格率，但是，相比较于重力铸造，其成本较高。
1.2 锻造法
锻造法通常情况下指的是热模锻，这种生产方法下制成的铝合金轮毂产品，表面最光洁、质量最好、重量最轻、力学性能良好、金相组织致密，但与铸造法相比，其成本相对来说较高。基于这样的原因，锻造法通常情况下应用于大型轮毂生产，同时，还可以在铝合金轮毂上锻造出图案、花纹等装饰。
1.3 旋压法
金属塑性加工中，旋压是一个重要的组成部分，实践表明，旋压法具有成本低廉、柔性好等诸多优势，适合对多种金属材料进行加工，是一种快速成形薄壁回转体零件、成本较低的生产方法。在铝合金轮毂生产方面，旋压成形法是基于热锻技术而产生的一种新兴生产方法，在锻造制坯后，开展旋压成形操作，从而有利于提高铝合金轮毂产品的力学性能以及精度，也有利于改善合金组织，大大减少了机械加工余量。在一些西方发达国家，旋压法已经在铝合金汽车轮毂的生产过程中得到了应用，逐渐发展成熟、完善，朝着批量生产的方向前进。现阶段，我国也逐渐开始应用旋压法并取得了良好的成果。
1.4 冲压法
铝合金轮毂生产过程中，冲压法也是一种应用较为广泛的方法，其主要是将处于“O状态”之下的铝合金板材深冲成圆筒，同时也将上缘、下底去除，从而制成一个无缝大直径的管坯，然后再对其进行辊压成形之后，便可以得到一个形成好、质量轻、成本低、焊接性优越的轮毂，且无须进行热处理。但是，冲压法也有着一定的缺点，那就是对材料的利用率仅为1/2，从而导致了原材料的大量浪费，同时，产品的壁厚也不均匀。
1.5 焊接组装法
焊接组装法通常情况下仅适用于对轮辐进行铸造或锻造，用成型卷材对轮辋进行卷制之后，便可以将轮辋、轮辐焊接为轮毂。这样的方式，可以在很大程度上降低轮毂的重量，也有利于减少铝合金轮毂的生产成本，但是，其工艺相对比较复杂，因此难度相对来说较大。
2 镁合金轮毂的生产方法
2.1 旋压法
镁合金密度大约是钢的1/4，铝的2/3，且具有较高的强度、比刚度、散热性以及良好的吸振降噪性能、抗压缩能力、抗冲击能力、耐腐蚀性、电磁扰屏障性能，同时，尺寸稳定性非常强，铸造性能也较为优越，在降低汽车的自重、节能等方面有着良好的效果。现阶段来说，镁合金轮毂在高档轿车上有着较多的应用。相比较于铝合金轮毂，镁合金轮毂的优势更为明显，因此，各个国家目前均加强了对镁合金轮毂生产方法的研究。镁合金轮毂的主要生产方法虽然是铸造法，但是，旋压法也已经得到了开发与应用。现阶段来说仅有日本、德国开展了对旋压法的研究与应用，已经开始投入实际生产并取得了一定的成果，而国内尚未开展对该技术的研究，相对报道也比较少，只有二汽从德国进口了一套轮毂旋压生产线。
2.2 铸造法
就镁合金轮毂的生产现状来看，铸造法依然是主要的生产方法，应用比较广泛的几种鋳造法为低压铸造、充氧铸造、真空压铸以及挤压铸造。对国内外的研究进展进行分析，福特汽车于上世纪末推出的P2000轻质概念车之中，便应用了镁合金轮毂，其是由压铸方法制造的，重量为3.1千克，与钢板冲压轮毂相比，重量降低了5千克；菲亚特、道屋合作，应用AM60A合金，生产了压铸镁合金轮毂，切实符合汽车制造的要求；日本轻金属株式会社，应用AM60镁合金，采用充氧压铸法，生产了镁合金摩托车轮毂、镁合金汽车轮毂；相比较于铝轮毂，重量降低了15%；通用公司，应用AM60B镁合金，生产了压铸镁合金轮毂，实验发现，即使轮胎被扎穿，汽车还是可以在每小时48千米以下的速度下行驶，且不会给汽车造成严重的损害。
2.3 温挤压法
从镁合金的结构上来看，其属于密排六方结构，具有流动性差、低温塑性低以及滑移系少的缺点，塑性成形难度非常大。若是温度过高，而有可能使镁合金发生软化，从而大大降低镁合金轮毂产品的力学性能，同时，在高温状态下，还比较容易出现氧化、燃烧的现象。温挤压法指的是，对铸造毛坯进行加热，待其到达适当温度的时候，放置到专门的压力机上，对其进行挤压成形。对镁合金采用温挤压成形的方法，有利于解决上述问题，原因在于，温挤压变形同时具备冷挤压变形、热挤压变形两种方法的优点，且避免了两者的缺点。例如，相比较于冷挤压变形，温挤压变形不仅继承了其改善产品性能、节省原材料以及生产效率高的优势，还降低了毛坯的变形抗力，因此，其成形相对比较容易，可以降低压力机吨位。同时，若控制得当，对模具造成的损伤较小，因此模具的寿命也比较长。相比较于热挤压变形，温挤压变形的温度较低，从而大大降低了坯料加热过程中脱碳、氧化、过热等现象的发生，从而能够有效保证产品的表面光洁度、尺寸精度以及力学性能。
3 结语
综上所述，铝合金、镁合金近年来在汽车制造产业中得到了越来越广泛的应用，究其原因在于，这两种合金具有强度高、价格适中、质量轻以及回收率高等一系列优势，在优化汽车的操作性能、减少汽车的油耗、降低汽车的自重以及减轻汽车造成的环境污染等方面，具有非常重要的作用。本文对铝合金轮毂、镁合金轮毂的生产方法进行了分析与研究，望可以为实现轻合金轮毂生产水平的提高提供有效的依据。
参考文献
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