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同是铝合金轮毂,差异因何而生?

2018-12-7 10:42 2329 0
简介
【汽车轻量化在线】轮毂,别名轮圈,即轮胎内廓用以支撑轮胎的圆桶形、中心装配在轴上的部件。随着行业发展,铝合金轮毂已经成为时代潮流。那么铝合金轮毂是如何加工而成的呢?使用不同的材质和加工工艺的铝合金轮毂 ...

    【汽车轻量化在线】轮毂,别名轮圈,即轮胎内廓用以支撑轮胎的圆桶形、中心装配在轴上的部件。随着行业发展,铝合金轮毂已经成为时代潮流。那么铝合金轮毂是如何加工而成的呢?

使用不同的材质和加工工艺的铝合金轮毂,其力学性能和重量都会有较大差异。那么铝合金轮毂有哪些加工工艺呢?他们之间的差异大吗?

基础工艺 铸造成型

铸造是金属加工行业里面最基础的工艺,是一种将金属加热至熔融状态,并倒入模具中使之冷却成型的技术。铸造工艺主要包括重力铸造、低压铸造、挤压铸造三种不同类别。

1、重力铸造

所谓“重力铸造”就是在重力的作用下使液态铝充满整个模具。这种生产工艺虽然便宜简单,但缺点是难以保证轮圈内部的一致性,容易产生气泡,其强度和成品率都比较低。如今这项技术已经被慢慢淘汰。

2、低压铸造

低压铸造是一种利用气体压力将液态金属压入铸型,并使铸件在一定的压力作用下结晶凝固的铸造方法。这种方法可使液态金属迅速填满模具,因气压不会过于强烈,所以能在不卷入空气的前提下提高金属密度。与重力铸造相比,低压铸造的轮毂内部结构更为密实,强度更高。目前大部分中低端的铸造轮毂都是采用这种工艺。在造型比较复杂的铸模中也可以保证完全充满铸模,很多样式比较复杂的铸造铝合金轮毂只能通过低压铸造方式制造。低压铸造生产效率高,产品良品率高,铸件力学性能好,铝液的利用率高,适合大批量配套生产。

3、挤压铸造

挤压铸造是一种将液态金属浇注在开敞的容器内,随后高压冲头将液态金属压入模具中,并使之填充、成型和冷却结晶的技术。这种加工方法有效地保证了轮毂内部的致密性,机械性能接近一体式锻造轮毂,同时需要切削的余料不会太多。目前日本已有相当一部分轮毂采用这种加工方法,由于智能化程度高,很多企业都将挤压铸造作为汽车轮毂的生产方向之一。

更优选择 品质升级

除了铸造以外,锻造也是铝合金轮毂的常见工艺。锻造是利用锻压机械对金属坯料施加压力,使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法。锻造的工艺更加复杂,对各方面的要求和准确性也更加苛刻,所以生产成本更高,但相应的得到的成本性能是铸造件不能比的。锻造工艺主要包括一体式锻造、多片式锻造两种。

1、一体式锻造

一体式锻造是指由于锻造工艺只能对一整块金属胚进行加工,无法构成特殊的形状,因此铝胚在进行锻造后,还需要进行复杂的切削打磨工艺。其成本也比铸造工艺高出不少。

2、多片式锻造

为了获得与一体式锻造轮毂相当的力学性能,同时减少加工时间和成本,一些汽车轮毂品牌采用了多片式锻造的加工方式。多片式锻造轮毂有两片和三片之分,前者由轮辐和轮辋组成,后者由前片、后片和轮辐组成。三片式轮毂由于接缝的问题,在组装后还要进行封胶确保气密性。虽然多片式锻造轮毂的成本低于一体式锻造轮毂,但在轻量化方面则有所不及。

无论是整车厂商或者改装厂商,锻造轮毂都是绝对的高级货,一只锻造铝合金轮毂的价格可能要比铸造铝合金轮毂高出数倍,甚至一些造型和工艺极其复杂的锻造轮毂价格还要高出十数倍,所以锻造轮毂短时间内是不可能进行普及的。

另一选择 调和优劣

如果想让轮毂的重量和强度又有保证,同时还能将成本控制得更好怎么办?MAT旋压技术就是为了调和这两种工艺优劣诞生的新技术。

MAT旋压轮毂其实也是铸造铝合金轮毂的一种,但区别是,铸造出的轮毂坯子将会被专用的设备对其受力处进行旋转加压处理。在重力铸造或低压铸造的基础上,通过铝胚自身的旋转和旋刀的挤压拉伸,将轮辋逐渐拉长变薄。被处理的位置的金属内部分子排列发生变化,在组织上有明显的纤维流线,大大提高了车轮的整体强度和耐腐蚀性,使金属力学得到改变,增加了强度。

经过旋压技术,铝合金轮毂可以做得更轻、更薄,重量最高可以比铸造铝合金轮毂降低15%,但其强度却可以媲美锻造轮毂。由于材料强度高、产品重量轻,材料分子间隙小,是现在市场上颇受好评的一种工艺。

但MAT旋压铸造技术不会取代锻造技术。因为锻造技术的上限更高,只要成本允许,可以制造出我们常人难以想象的高性能部件,所以MAT旋压铸造技术的轮毂只是在民用领域比较有优势。

当前,我国的铝合金轮毂制造仍以低压铸造为主,一些先进的制造工艺还未采用。但铝合金轮毂的制造技术在不断的发展,为了提高其性能,现在向挤压铸造(液态模锻)成形、半固态模锻成形方向发展的趋势。



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