強(qiáng)凱實(shí)業(yè) 丹陽公司汽車鋁合金輪轂的成形工藝

時(shí)間：2016-09-12

汽車鋁合金輪轂的成形工藝
       輪轂是汽車行駛系統(tǒng)中的重要部件之一，也是一種要求較高的保安件。與鋼制汽車輪轂相比，鋁合金汽車輪轂具有如下優(yōu)點(diǎn)：
       重量輕，可比鋼制車輪轂重量減輕30%～40%，而據(jù)有關(guān)資料介紹，汽車的質(zhì)量每減少1%，其耗油量將降低0.6%～1%；
       減震性能好，吸收沖擊能量強(qiáng)，從而可以改善車輛的行駛性能，提高安全性；
       導(dǎo)熱性好，熱導(dǎo)率約為鋼的3倍，可以降低輪胎的工作溫度，提高輪胎的使用壽命；
       外形美觀，采用不同工藝生產(chǎn)鋁合金輪轂的結(jié)構(gòu)可以多樣化，可以很好地滿足各類使用者的審美要求。
       鋁合金輪轂的成形方法有很多，主要可分為鑄造法和鍛造法。轎車鋁輪轂?zāi)壳岸嘤玫蛪鸿T造工藝成形，為了提高其性能，現(xiàn)在有向擠壓鑄造（液態(tài)模鍛）成形、半固態(tài)模鍛成形方向發(fā)展的趨勢(shì)。由于鑄造法生產(chǎn)鋁合金輪轂具有適應(yīng)性強(qiáng)、花色品種多樣、生產(chǎn)成本較低等優(yōu)點(diǎn)，鑄造法仍是生產(chǎn)鋁輪轂較普遍的方法，在目前全世界生產(chǎn)的鋁輪轂中，鑄造的占80%以上。 


鑄造法 
       金屬型重力鑄造法 
       金屬型重力鑄造是指在常壓下，液體金屬靠重力作用充填金屬鑄型而獲得鑄件的一種鑄造方法，這也是一種古老的鑄造方法。由于金屬液在金屬鑄型中冷卻速度較快，因而鑄件比砂型鑄造的組織致密，該法工序簡單，生產(chǎn)效率高，設(shè)備投資少，生產(chǎn)成本較低，適用于中小規(guī)模生產(chǎn)。但此方法生產(chǎn)的鋁輪轂內(nèi)部質(zhì)量較差，縮孔縮松嚴(yán)重，澆注過程中氧化膜和熔渣等夾雜物易卷入鑄件，有時(shí)也會(huì)卷入氣體而形成氣孔缺陷，同時(shí)金屬液的收得率也較低。國外鋁輪轂生產(chǎn)此工藝已趨于淘汰，但國內(nèi)有一些廠家仍在采用此工藝。 


       金屬型低壓鑄造法 
       低壓鑄造是用干燥、潔凈的壓縮空氣將保溫爐中的鋁液自下而上通過升液管和澆注系統(tǒng)平穩(wěn)地上壓到鑄造機(jī)模具型腔中，保持一定壓力（一般為20～60kPa）直到鑄件凝固后釋放壓力。因在壓力下充型和凝固，所以充填性好，鑄件縮松少，致密性高。該法中，坩堝表面的氧化膜不會(huì)被破壞，與其它鑄造方法比較，氣孔和夾渣缺陷少，產(chǎn)品內(nèi)部質(zhì)量好。由于低壓鑄造利用壓力充型和補(bǔ)充，大大簡化了澆冒系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，使金屬液收得率大大提高，一般可達(dá)90%，而金屬型重力鑄造僅40%～60%。目前低壓鑄造已成為鋁輪轂生產(chǎn)的可以選擇工藝，日本的豐田汽車公司、東京輕合金制作所、美國福特汽車公司的Wiru廠和Amcast工業(yè)有限公司的Wheel Tek分公司等均采用此工藝生產(chǎn)鋁輪轂，國內(nèi)的鋁合金輪轂制造企業(yè)多數(shù)也采用此工藝生產(chǎn)，現(xiàn)有數(shù)十家企業(yè)用低壓鑄造工藝生產(chǎn)鋁合金汽車及摩托車輪轂。低壓鑄造法的缺點(diǎn)是鑄造時(shí)間較長，加鋁料、換模具費(fèi)時(shí)間，設(shè)備投資大，低壓鑄造機(jī)使用的升液管成本較高且易損壞。 


       壓力鑄造法 
       壓力鑄造的實(shí)質(zhì)是使液態(tài)金屬在高壓作用下以較高的速度充填型腔，并在壓力作用下凝固而獲得鑄件的一種方法。采用壓鑄工藝生產(chǎn)的鑄件組織致密，機(jī)械性能好，強(qiáng)度和表面硬度較高，鑄件的尺寸精確、表面光潔。但傳統(tǒng)壓鑄工藝生產(chǎn)的鋁輪轂較大的缺點(diǎn)是不能通過熱處理來進(jìn)一步提高性能，由于液體金屬充型速度較快，型腔中的氣體很難完全排除，常以氣孔形式存留在鑄件中，這些鑄件孔隙中的氣體在熱處理過程中會(huì)發(fā)生膨脹，使得鑄件“起泡”。為使壓鑄件也能適用于汽車保安件，近年來出現(xiàn)了一些無氣孔壓鑄新工藝，較有代表的是充氧壓鑄法。充氧壓鑄法是使壓室和壓型型腔內(nèi)的金屬液相間的空間充氧置換，并在高速高壓下進(jìn)行壓鑄，當(dāng)液體金屬充填時(shí)，一方面通過排氣槽排出氧氣，另一方面噴散的鋁液與未排出的氧氣發(fā)生反應(yīng)，形成氧化鋁小微粒，分散在鑄件內(nèi)部，使鑄件內(nèi)不產(chǎn)生氣孔。用充氧壓鑄法生產(chǎn)的鑄件，含氣量為只有普通壓鑄法的1/10，可進(jìn)行固溶處理和焊接。與傳統(tǒng)壓鑄法相比，充氧壓鑄的鋁輪轂具有成品率高，組織致密，良好的拉伸強(qiáng)度和耐疲勞性能等優(yōu)點(diǎn)。國外該方法已廣泛用于鋁輪轂的生產(chǎn)，日本輕金屬株式會(huì)社于1983年開始用此方法大批量生產(chǎn)轎車鋁合金輪轂，較采用其它鑄造方法生產(chǎn)的同類產(chǎn)品重量減少了15%，機(jī)加工切削量由原來的2～3mm減少到0.75mm，輪轂價(jià)格降低了10%。美國鑄鍛公司于1982年開始用充氧壓鑄法生產(chǎn)汽車鋁合金輪轂，代替了原來的低壓鑄造法，并使鋁輪轂的重量減輕了18%。由于有較高的機(jī)械性能和較輕的重量，充氧壓鑄鋁輪轂用于緊急救援車和**車輛是十分理想的。 


       擠壓鑄造法 
       擠壓鑄造也稱為液態(tài)模鍛，是一種集鑄造和鍛造特點(diǎn)于一體的新工藝，該工藝是將一定量的金屬液體直接澆入敞開的金屬型內(nèi)，通過沖頭以一定的壓力作用于液體金屬上，使之充填、成形和結(jié)晶凝固，并在結(jié)晶過程中產(chǎn)生一定量的塑性變形。擠壓鑄造充型平穩(wěn)，沒有湍流和不包卷氣體，金屬直接在壓力下結(jié)晶凝固，所以鑄件不會(huì)產(chǎn)生氣孔、縮孔和縮松等鑄造缺陷，且組織致密、晶粒細(xì)化，機(jī)械性能比低壓鑄造件高（見表1）。產(chǎn)品既有接近鍛件的優(yōu)良機(jī)械性能，又有精鑄件一次精密成形的高效率、高精度，且投資大大**低壓鑄造法。擠壓鑄造特別適合于生產(chǎn)汽車工業(yè)中的安全性零件，汽車鋁輪轂是一種要求較高的保安件，金屬型重力鑄造、低壓鑄造、壓力鑄造工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品雖能滿足使用要求，但整體質(zhì)量比擠壓鑄造鋁輪轂相差一個(gè)檔次。日本已有相當(dāng)部分的汽車鋁輪轂采用擠壓鑄造工藝生產(chǎn)，豐田汽車公司擁有十幾臺(tái)全自動(dòng)擠壓鑄造設(shè)備，每臺(tái)設(shè)備不到2min即可生產(chǎn)一件鋁輪轂，從澆注金屬液到取出鑄件整個(gè)過程都由計(jì)算機(jī)來控制，自動(dòng)化程度非常高。國內(nèi)也在廣東建造了一個(gè)現(xiàn)代化的擠壓鑄造汽車鋁合金輪轂廠，已生產(chǎn)多種規(guī)格和型號(hào)的汽車鋁輪轂，經(jīng)鑒定產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到了國外同類產(chǎn)品**水平。目前**都把擠壓鑄造作為汽車鋁輪轂生產(chǎn)的方向之一。 


鍛造法 
       常規(guī)鍛造法 
       鍛造是鋁輪轂應(yīng)用較早的成形工藝之一。鍛造鋁輪轂具有強(qiáng)度高、抗蝕性好、尺寸精確、加工量小等優(yōu)點(diǎn)，一般情況其重量僅相當(dāng)于同尺寸鋼輪的1/2或較低一些。鍛造鋁輪轂的晶粒流向與受力的方向一致，其強(qiáng)度、韌性與疲勞強(qiáng)度均顯著**鑄造鋁輪轂。同時(shí)，性能具有很好地再現(xiàn)性，幾乎每個(gè)輪轂具有同樣的力學(xué)性能。鍛造鋁輪轂的典型伸長率為12%～17%，因而能很好的吸收道路的震動(dòng)和應(yīng)力。通常鑄造輪轂具有相當(dāng)強(qiáng)的承受壓縮力的能力，但承受沖擊、剪切與拉伸載荷的能力則遠(yuǎn)不如鍛造鋁輪轂。鍛造輪轂具有較高的強(qiáng)度重量比。另外，鍛造鋁輪轂表面無氣孔，因而具有很好的表面處理能力，不但能保證涂層均勻一致，結(jié)合牢靠，而且色彩也好。鍛造鋁輪轂的較大缺點(diǎn)是生產(chǎn)工序多，生產(chǎn)成本比鑄造的高得多。 
       鑄造鍛造法 
       針對(duì)常規(guī)鍛造工序多，成本高的問題，近年來出現(xiàn)了一種稱為鑄造鍛造的復(fù)合成形技術(shù)，它是將鑄件作為鍛造工序的坯料使用，對(duì)其進(jìn)行塑性加工的方法。由于將鍛造作為零件較終成形的工序，因此可以消除鑄造缺陷，改善制品的組織結(jié)構(gòu)，使產(chǎn)品的力學(xué)性能比鑄件大大提高，同時(shí)又充分發(fā)揮了鑄造工藝在成形復(fù)雜件方面的優(yōu)勢(shì)，使形狀復(fù)雜的產(chǎn)品鍛造工序減少，材料利用率大大提高，生產(chǎn)成本降低。用鑄造鍛造技術(shù)生產(chǎn)鋁輪轂，其性能完全可以達(dá)到鍛件的力學(xué)性能指標(biāo)，但生產(chǎn)成本可以比普通鍛造件下降30%。目前，該工藝自1996年9月成功地應(yīng)用到批量生產(chǎn)中以來，已被多家日本公司采用，經(jīng)濟(jì)效果良好。國內(nèi)在鑄造鍛造成形工藝方面雖有一些研究和應(yīng)用，但還未見應(yīng)用到鋁輪轂的生產(chǎn)中的報(bào)道。 
       半固態(tài)模鍛工藝 
       在金屬凝固過程中，初晶以枝晶方式長大，當(dāng)固相率達(dá)到20%左右時(shí)，枝晶就形成連續(xù)網(wǎng)絡(luò)骨架，失去宏觀流動(dòng)性。如果在金屬凝固過程中施以強(qiáng)烈攪拌，可使常規(guī)凝固時(shí)易于形成的樹枝晶網(wǎng)絡(luò)骨架被打碎而成為分散的顆粒懸浮在剩余液相中，這種經(jīng)攪動(dòng)制備的合金一般稱為非枝晶半固態(tài)坯料，這種半固態(tài)坯料在固相率達(dá)到50%～60%時(shí)仍具有很好的流動(dòng)性，可以采用常規(guī)的成形工藝如壓鑄、模鍛、擠壓等實(shí)現(xiàn)金屬的成形，這就是20世紀(jì)70年代初由美國麻省理工學(xué)院M.C.Flemings教授等開發(fā)出的一種新型的金屬加工工藝半固態(tài)金屬成形工藝。
       所謂半固態(tài)模鍛，就是將半固態(tài)坯料加熱到有50%左右體積液相的半固態(tài)狀態(tài)后一次模鍛成形，獲得所需的接近尺寸成品零件的工藝，這是一種介于固態(tài)成形和液態(tài)成形之間的嶄新工藝。
       半固態(tài)模鍛具有許多*特的優(yōu)點(diǎn)：
       零件在模內(nèi)收縮較小，易于近終化成形，機(jī)械加工量減少；
       半固態(tài)模鍛件表面平整光滑、內(nèi)部組織致密，晶粒細(xì)小，力學(xué)性能**壓鑄和擠壓鑄造件；
       成形不易裹氣，宏觀氣孔和顯微疏松比常規(guī)鑄件中的少得多成形溫度低，模具壽命長。近10年來，半固態(tài)成形技術(shù)在國外獲得了廣泛的應(yīng)用，已逐步成為各**工業(yè)國家競相發(fā)展的一個(gè)新領(lǐng)域，被*學(xué)者稱為21世紀(jì)新一代新興的金屬成形技術(shù)。預(yù)計(jì)在相當(dāng)長的一段時(shí)期內(nèi)，半固態(tài)成形的主要市場是汽車工業(yè)，應(yīng)用較成功和較廣泛的是汽車鋁合金零件。美國已建成數(shù)家鋁合金半固態(tài)模鍛工廠，其中美國的AEMP（Alumax EngineeredMetal Process）公司與Superior工業(yè)公司合作于1992年在阿肯色州建成了**一家半固態(tài)模鍛鋁合金汽車輪轂廠。用半固態(tài)模鍛代替低壓鑄造生產(chǎn)ZL101鋁合金車輪轂，不僅能減少機(jī)械加工量和提高生產(chǎn)率，而且還可以提高機(jī)械性能，減輕質(zhì)量（見表2）。國內(nèi)對(duì)這種技術(shù)的研究起步較晚，雖然也有一些研究成果報(bào)道，但實(shí)際應(yīng)用得很少。半固態(tài)模鍛鋁合金輪轂是一項(xiàng)**，有一系列的優(yōu)點(diǎn)，期待國內(nèi)在新建的鋁輪轂廠中，能有一個(gè)半固態(tài)模鍛廠，以提高國產(chǎn)汽車在**市場上的競爭能力。

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詞條說明
強(qiáng)凱實(shí)業(yè) 丹陽有限公司
上海強(qiáng)凱機(jī)械刀具有限公司上海強(qiáng)凱機(jī)械刀具有限公司位于千年古鎮(zhèn)嘉定區(qū)南翔鎮(zhèn)，交通便利高鐵地鐵均到。 2013年強(qiáng)凱在江蘇省丹陽市投資汽車輪轂加工。較大力度上加強(qiáng)刀具的開發(fā)力度于產(chǎn)品質(zhì)量。本公司是專業(yè)生產(chǎn)超硬精密切削刀具及鉆石工具，成立伊始有著雄厚的實(shí)力，選用進(jìn)口材料和**的生產(chǎn)工藝、有專業(yè)科技人員和熟練的制作工，還有**的管理體系、資料管理系統(tǒng)，刀具代號(hào)自動(dòng)編碼，用戶資料檔案，公司有世界*的
強(qiáng)凱實(shí)業(yè) 丹陽公司汽車鋁合金輪轂的成形工藝
汽車鋁合金輪轂的成形工藝輪轂是汽車行駛系統(tǒng)中的重要部件之一，也是一種要求較高的保安件。與鋼制汽車輪轂相比，鋁合金汽車輪轂具有如下優(yōu)點(diǎn)：重量輕，可比鋼制車輪轂重量減輕30%～40%，而據(jù)有關(guān)資料介紹，汽車的質(zhì)量每減少1%，其耗油量將降低0.6%～1%；減震性能好，吸收沖擊能量強(qiáng)，從而可以改善車輛的行駛性能，提高安全性；導(dǎo)熱性好，熱導(dǎo)率約為鋼的3倍，可以降低輪胎的工作溫度，提高輪胎的使用壽命；
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Shanghai strong kay machine tool co., LTD
Shanghai strong kay machine tool co., LTD 上海強(qiáng)凱機(jī)械刀具有限公司位于千年古鎮(zhèn)嘉定區(qū)南翔鎮(zhèn)，交通便利高鐵地鐵均到。 2013年強(qiáng)凱在江蘇省丹陽市投資汽車輪轂加工。較大力度上加強(qiáng)刀具的開發(fā)力度于產(chǎn)品質(zhì)量。本公司是專業(yè)生產(chǎn)超硬精密切削刀具及鉆石工具，成立伊始有著雄厚的實(shí)力，選用進(jìn)口材料和**的生產(chǎn)工藝、有專業(yè)科技人員和熟練的制作工，還有**的管理體系、資料