汽车铝合金轮毂的应用与生产探究

摘要：随着科学技术和文化的飞速发展，汽车产业已成为我国的支柱产业之一，并逐渐形成了我国最大的生产和消费形式。铝合金已发展为汽车的重要零件和新型轮毂材料，汽车铝合金轮毂以其重量轻、变形小、环保节能等优点在市场上得到了广泛认可。本文首先介绍了汽车铝合金轮毂的发展起源和基本结构，然后介绍了汽车铝合金轮毂的应用优势和生产工艺，最后，对汽车铝合金轮毂的技术革新等相关问题进行了探讨。

关键词：汽车铝合金轮毂；应用；生产工艺

1汽车铝合金轮毂的应用

1.1汽车铝合金轮毂的发展起源

国外汽车铝合金轮毂的制造经历了从砂型铸造到铝合金整体车轮的发展过程，在二战后被广泛应用于普通汽车上。汽车铝合金轮毂的快速发展始于20世纪70年代，国外汽车工业开始大规模采用铝合金生产技术，铝合金轮毂已成为汽车工业中不可或缺的一部分。然而，与国外相比，我国引进和发展这项技术的时间还比较短，发展相对缓慢，汽车铝合金轮毂生产技术的正式引进是20世纪90年代。

1.2汽车铝合金轮毂的结构特点

在介绍汽车铝合金轮毂之前，请先了解其基本结构。轮毂是杯状零件中的厚壁均匀的薄零件，是汽车安全的重要组成部分。它不仅受车辆及其质量的影响，还受车辆启动时产生的动态扭矩以及道路障碍物或行驶车辆产生的不规则交变应力的影响。就分类而言，主要有钢轮和铝轮。其中，铝合金轮毂以其刚性好、弹性好、精度高、重量轻而赢得了市场，也赢得了消费者的喜爱。轮毂类型分为铁轮毂和铝合金轮毂。前者的建设成本很低，它不仅重量重，而且缺乏外观，容易受到外部环境的干扰和腐蚀，但是，它具有较高的耐久性和较长的使用寿命。随着工业技术的发展，铝合金轮毂已成为最受欢迎的车轮，其性能比铁轮毂更美观耐用。此外，由于其良好的散热性，非常适合长距离使用。但必须注意的是，铝合金的制造成本高于钢制品，并且通常适用更多的高端车型，这不仅提高了道路安全性，同时，也节约了能源，减少了排放。

1.3汽车铝合金轮毂的性能要求

铝合金轮毂有多种类型和结构，其要求因型号而异，但其强度和精度是最基本的共同要求。通过市场调研，轮毂应具有材料合理、外形尺寸合理、轮胎功能齐全、与轮胎互换、国际通用；传动时纵横摆动小、损耗测量小等特点，具有足够的强度，刚度和稳定性；良好的轮胎分离性和耐久性；生产工艺能满足质量稳定、成本低、品种多、生产规模大的要求。

1.4汽车铝合金轮毂的应用优势

1.4.1重量轻

铝合金轮毂比传统钢车轮轻，重量仅占钢车轮总重量的65%～75%。由于轮毂本身重量较轻，在旋转过程中其惯性也会增加，从而提高车辆本身的加速性能。通过减轻重量，单位时间提供的能量使车辆在4个车轮上旋转更快，从而提高车辆本身的加速性能。

1.4.2油耗下降

铝合金轮毂的应用提高了车辆的加速性能，大大降低了车辆制动器的油耗，具有很大的节能效果。降低油耗是汽车工业时代节能的需要，使用铝合金轮毂后，将有助于减少车辆排放二氧化碳，减少了车辆对制动能量的需求，并降低了燃油消耗。

1.4.3改善汽车的性能

与传统钢制车轮相比，铝合金轮毂的生产工艺更加精细，实现了车轮的分离，重心更加稳定，避免了车身振动。铝合金本身具有良好的振动性能，与传统钢轮相比，振动范围减小了13%。这是因为传统的钢轮主要是冷轧和热轧焊接钢，当车辆高速行驶时，会引起严重的车身振动。在铝合金轮毂的生产加工中，数控设备主要用于实现各种参数的精确控制，使车轮具有良好的平衡性，提高车辆的安全性和舒适性，大大提高车辆的行驶性能。

1.4.4散热良好

汽车本身的热量由两部分产生：轮胎和汽车地面之间的摩擦和汽车制动器产生的内部热量。由于轮胎内部温度较高，在高速行驶时有一定的爆胎可能性。然而，铝合金轮毂可以有效地帮助汽车散热。换句话说，铝合金用于减少轮毂与地面之间的摩擦，并显著降低车轮工作温度，这也有助于保持适当的车轮系统温度，保持车辆处于良好的工作状态，并降低轮胎爆裂的风险。

1.4.5安全舒适性好

传统钢轮汽车在高速行驶时，轮毂变形严重，增加了行车安全隐患，危及乘客人身安全。铝合金有助于提高车辆的制动效率，大大提高车辆制动盘和轮胎的使用寿命，确保车辆的安全。此外，扁平胎通常安装在铝合金轮毂上，与传统钢制车轮相比，即使在粗糙的表面上，也不会有很多凹痕。汽车具有良好的安全性和舒适性，满足了人们对舒适性的追求，提高了人们的生活质量。

1.4.6更加美观

车轮的美感对汽车的形象有重要影响。目前，汽车轮毂的设计是汽车造型设计中一个不容忽视的关键问题。轮毂的形状直接关系到车身设计的水平和质量。因此，如何设计轮毂的形状，如何设计出具有风格特色和审美趣味的轮毂，已成为轮毂制造商和设计师共同关注的问题。铝合金轮毂的生产工艺不同于钢车轮，不同的设计和形状使轮毂更加完美和美观。还可以设计和加工各种图案结构，通过表面处理或电镀可以形成不同的颜色，满足不同用户的审美需求。

2汽车铝合金轮毂的生产工艺

2.1汽车铝合金轮毂的生产情况

为了充分展示轮毂的优越性能并将其应用于汽车生产，铝合金已成为汽车轮毂制造的首选材料，铝合金产量逐年增加。通过对我国汽车轮毂生产现状的分析，为满足轻量化发展的需要，传统的钢制车轮在汽车工业中正逐步被取代和广泛应用。汽车铝合金轮毂有助于提高车辆的整体性能，有利于促进汽车工业的快速发展，满足汽车使用的需要。根据对中国汽车工业生产状况的了解，中国汽车铝消费量偏低。但从我国汽车工业的实际发展来看，对铝合金材料的需求不断增长，这对汽车工业和铝合金轮毂制造业更为有利。目前，在众多著名汽车制造行业中，铝合金轮毂已取代钢车轮，优化了汽车车轮的使用性能，促进了铝合金轮毂行业的发展。

2.2汽车铝合金轮毂的成形方法

2.2.1低压铸造法

低压铸造对铝合金的影响来自法国。二战后，英国开始重视低压铸造的发展。自中国正式引进科研设备以来，一半的铝合金铸件是通过低压铸造获得的，低压铸造已广泛应用于轮毂制造。低压铸造铝合金轮毂时，液态金属在压力下填充并凝固，铸件具有产量高、缺陷少、质量相对完善、重量轻、浪费少、成本低等特点。

2.2.2锻造法

与铸造法相比，锻造法生产成本较高，但具有耐疲劳、耐腐蚀、精度高等优点。由于锻造工艺相对自由，机加工件的比例精度也较高，锻造工艺仅占同规格铝合金轮毂的一半以下。此外，锻造铝合金轮毂表面无气孔，可进行涂层、着色、黏接等表面处理。

2.2.3旋压法

旋压法具有比低压铸造法更大的优点，特别是在轮毂尺寸不断增大的趋势下，低压铸造技术已不能满足高端客车车轮的要求。与锻造法相比，旋转铝合金轮毂具有成本低、实用性强、质量保证、外形美观、性能优良、发展前景广阔等优点。

2.2.4铸旋新工艺

众所周知，铝合金锻造车轮的质量优于低压铸造车轮，但其成本远高于铸造车轮。因此，结合这两个优势，可以被视为一项成功的技术，采用了一种新的旋转铸造工艺。采用低压铸造技术生产成本低、外观好、质量好的轮毂铸件毛坯，然后，对毛坯边缘进行热处理。该工艺结合了低压铸造和旋转铸造的优点，取得了良好的实用效果。

2.2.5半固态模锻法

半固态锻造是一种新型的铝合金汽车轮毂制造工艺。零件在预制模具中收缩和硬化，形成可用的铝合金轮毂。该工艺不仅可以减少加工量，而且可以使铝合金轮毂表面光滑防水。与其他生产工艺相比，零件的使用寿命大大提高，已成为一种新的金属成形技术。

2.3汽车铝合金轮毂的生产工艺流程

2.3.1开发设计流程工艺

随着中国汽车价格的下降，汽车已成为中国的热门产品。对汽车的需求也开始从实用性和认知转向对美学的追求。人们不仅要求性能优良、操作方便，而且要求汽车的外观符合他们的审美品味和身份。因此，轮毂的外观对车辆的形象有很大影响。如果公司不具备设计和开发枢纽的能力，就很难获得长期的市场地位。因此，轮毂的设计与开发是企业发展的关键。

2.3.2实际车间生产工艺流程

铝合金轮毂制造是一个复杂的行业。首先，选用高性能铝合金进行必要的熔炼处理，然后加入一定比例的变质剂对铝合金进行变质处理。目前的制造方法是铸造。一旦成品具有良好的性能、稳定性、广泛的应用和磨削成形性，技术人员必须检查轮胎表面的舒适性，以确定产品的尺寸和宽度是否符合标准。

2.3.3铝合金轮毂的机械加工

当铸件可以进行热处理以消除质量工序时，为了维护和管理更多的国产立式或卧式单轴数控机床，加工顺序已经从传统的立式粗加工转变为新型的高精度双立式数控加工单元。后者的主要优点是可以满足环保要求，提高生产效率。经过处理后，可以在液压上进行气密性试验，这比前者更有效、更自动化，这是气密性检测技术的发展趋势和新趋势。由于技术限制，大多数测试设备都是进口的。

2.3.4铝合金轮毂的清洗与维护工作

铝合金轮毂作为一种优良的材料，得到了广大消费者的认可，但也存在许多不足之处。虽然铝合金具有良好的质量和慷慨的外观，但它是昂贵的。除强度低外，表面可能会长时间开裂。如果不及时发现，可能导致安全事故。因此，消费者应合理选择轮胎类型。在随后的清洗过程中，不要直接使用冷水，这会降低轮胎的制动效果。在这里，介绍一种常见的沥青清除方法，即用活性复合药用油擦拭，可以达到意想不到的效果。如果车辆潮湿或靠近海岸，清洁车轮以避免铝表面附近出现盐腐蚀。清洁后，如有必要，为轮毂上蜡并保持其持久光泽。

3汽车铝合金轮毂的问题对策和技术革新

3.1汽车铝合金轮毂的问题与对策

汽车铝合金轮毂在使用过程中不可避免地会出现故障。当车辆以一定速度行驶时，方向盘会振动，但当速度降低或升高时，振动消失，主要原因是平衡不良。必须首先准确平衡四个轮胎，然后检查螺母和螺栓是否正确使用。不要将先前弯曲的螺栓和螺母安装在轴的底座上。检查中心孔和车桥之间的轮缘。如果协议不一致，则使用中心环，将中心环安装到车轮环上，然后将车轮环安装到车辆上，这些方法可以解决上述问题；方向盘在制动过程中剧烈振动，这主要是由于前制动盘变形或生锈，因此必须更换制动盘。特别重要的是要提醒驾驶员，如果后轮辋和制动系统长时间非常热，不要立即用水冲洗车辆，否则，制动盘将轻微变形。此外，轮辋安装不正确可能导致方向盘在制动时抖动。因此，检查轮辋是否正确安装。

3.2汽车铝合金轮毂的技术改造

3.2.1选择合理造型的轮辋

在选择要更换的铝合金轮辋时，除了选择铝环散热与散热效率的关系外，还应选择铝环散热与散热效率的关系。轮辋的形状决定了制动系统的冷却效率，因此选择合理的轮辋形状尤为重要。传统的五爪或六爪设计是经久耐用的经典设计，有助于提高制动系统的冷却效率。多自由度形状，甚至与树枝形状相似，手感非常灵活，其对称平衡的切割空间非常有利于散热。

3.2.2追求铝合金轮辋的轻量化

轻量化轮辋的延伸和车辆悬架质量的降低可以有效地提高车辆转向、悬架和制动的响应速度，极大地提高车辆的操纵性。然而，由于轻量化轮辋本身具有较高的材料刚度和制造水平，其成本较高，价格高于普通轮辋。轻巧的设计减少了多余的轮辋位置，使设计更加单调。一般来说，竞争对手会选择对轮辋进行一些小的修改。铝合金铸件的应用将成为汽车技术的热点。中国汽车市场的发展应与现代铝合金轮毂减重技术的发展相结合，在不断改革创新中创造更好的市场应用前景。

4结语

轮毂是汽车造型的关键，轮毂本身的性能直接关系到车辆的整体性能，是乘客人身安全的重要保障。近年来，铝合金轮毂在汽车行业中得到了广泛的应用，其良好的服务质量离不开铝合金轮毂。为了提高轮毂在汽车行业的应用效果和质量，有必要加强对铝合金轮毂服务质量和生产条件的有效分析，这将有助于进一步提高铝合金轮毂行业的发展效果，明确汽车行业的发展方向。

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来源：吴兵华，叶燕飞，郝彬，王燕（浙江金固股份有限公司，浙江杭州311400）