輪轂,別名輪圈,即輪胎內廓用以支撐輪胎的圓桶形、中心裝配在軸上的部件。隨著行業發展,鋁合金輪轂已經成為時代潮流。那么鋁合金輪轂是如何加工而成的呢?
使用不同的材質和加工工藝的鋁合金輪轂,其力學性能和重量都會有較大差異。那么鋁合金輪轂有哪些加工工藝呢?他們之間的差異大嗎?
基礎工藝 鑄造成型
鑄造是金屬加工行業里面最基礎的工藝,是一種將金屬加熱至熔融狀態,并倒入模具中使之冷卻成型的技術。鑄造工藝主要包括重力鑄造、低壓鑄造、擠壓鑄造三種不同類別。
1、重力鑄造
所謂“重力鑄造”就是在重力的作用下使液態鋁充滿整個模具。這種生產工藝雖然便宜簡單,但缺點是難以保證輪圈內部的一致性,容易產生氣泡,其強度和成品率都比較低。如今這項技術已經被慢慢淘汰。
2、低壓鑄造
低壓鑄造是一種利用氣體壓力將液態金屬壓入鑄型,并使鑄件在一定的壓力作用下結晶凝固的鑄造方法。這種方法可使液態金屬迅速填滿模具,因氣壓不會過于強烈,所以能在不卷入空氣的前提下提高金屬密度。與重力鑄造相比,低壓鑄造的輪轂內部結構更為密實,強度更高。目前大部分中低端的鑄造輪轂都是采用這種工藝。在造型比較復雜的鑄模中也可以保證完全充滿鑄模,很多樣式比較復雜的鑄造鋁合金輪轂只能通過低壓鑄造方式制造。低壓鑄造生產效率高,產品良品率高,鑄件力學性能好,鋁液的利用率高,適合大批量配套生產。
3、擠壓鑄造
擠壓鑄造是一種將液態金屬澆注在開敞的容器內,隨后高壓沖頭將液態金屬壓入模具中,并使之填充、成型和冷卻結晶的技術。這種加工方法有效地保證了輪轂內部的致密性,機械性能接近一體式鍛造輪轂,同時需要切削的余料不會太多。目前日本已有相當一部分輪轂采用這種加工方法,由于智能化程度高,很多企業都將擠壓鑄造作為汽車輪轂的生產方向之一。
更優選擇 品質升級
除了鑄造以外,鍛造也是鋁合金輪轂的常見工藝。鍛造是利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力,使其產生塑性變形以獲得具有一定機械性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法。鍛造的工藝更加復雜,對各方面的要求和準確性也更加苛刻,所以生產成本更高,但相應的得到的成本性能是鑄造件不能比的。鍛造工藝主要包括一體式鍛造、多片式鍛造兩種。
1、一體式鍛造
一體式鍛造是指由于鍛造工藝只能對一整塊金屬胚進行加工,無法構成特殊的形狀,因此鋁胚在進行鍛造后,還需要進行復雜的切削打磨工藝。其成本也比鑄造工藝高出不少。
2、多片式鍛造
為了獲得與一體式鍛造輪轂相當的力學性能,同時減少加工時間和成本,一些汽車輪轂品牌采用了多片式鍛造的加工方式。多片式鍛造輪轂有兩片和三片之分,前者由輪輻和輪輞組成,后者由前片、后片和輪輻組成。三片式輪轂由于接縫的問題,在組裝后還要進行封膠確保氣密性。雖然多片式鍛造輪轂的成本低于一體式鍛造輪轂,但在輕量化方面則有所不及。
無論是整車廠商或者改裝廠商,鍛造輪轂都是絕對的高級貨,一只鍛造鋁合金輪轂的價格可能要比鑄造鋁合金輪轂高出數倍,甚至一些造型和工藝極其復雜的鍛造輪轂價格還要高出十數倍,所以鍛造輪轂短時間內是不可能進行普及的。
另一選擇 調和優劣
如果想讓輪轂的重量和強度又有保證,同時還能將成本控制得更好怎么辦?MAT旋壓技術就是為了調和這兩種工藝優劣誕生的新技術。
MAT旋壓輪轂其實也是鑄造鋁合金輪轂的一種,但區別是,鑄造出的輪轂坯子將會被專用的設備對其受力處進行旋轉加壓處理。在重力鑄造或低壓鑄造的基礎上,通過鋁胚自身的旋轉和旋刀的擠壓拉伸,將輪輞逐漸拉長變薄。被處理的位置的金屬內部分子排列發生變化,在組織上有明顯的纖維流線,大大提高了車輪的整體強度和耐腐蝕性,使金屬力學得到改變,增加了強度。
經過旋壓技術,鋁合金輪轂可以做得更輕、更薄,重量最高可以比鑄造鋁合金輪轂降低15%,但其強度卻可以媲美鍛造輪轂。由于材料強度高、產品重量輕,材料分子間隙小,是現在市場上頗受好評的一種工藝。
但MAT旋壓鑄造技術不會取代鍛造技術。因為鍛造技術的上限更高,只要成本允許,可以制造出我們常人難以想象的高性能部件,所以MAT旋壓鑄造技術的輪轂只是在民用領域比較有優勢。
當前,我國的鋁合金輪轂制造仍以低壓鑄造為主,一些先進的制造工藝還未采用。但鋁合金輪轂的制造技術在不斷的發展,為了提高其性能,現在向擠壓鑄造(液態模鍛)成形、半固態模鍛成形方向發展的趨勢。