汽車鋁合金輪轂的制備工藝---課程設(shè)計(jì)論文

1、J I A N G S U U N I V E R S I T Y 課 程 設(shè) 計(jì) 論 文 汽車鋁合金輪轂的制備工藝學(xué)院名稱： 材料科學(xué)與工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 復(fù)合材料與工程0802 姓名、學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師： 二一一年十二月目 錄一、緒論2二、鋁合金輪轂的優(yōu)勢(shì)32.1、重量輕，節(jié)能降耗32.2、振動(dòng)小，駕乘更舒適32.3、散熱性好32.4、尺寸精度高, 整車行駛性能好32.5、美觀漂亮3三、汽車鋁合金輪轂的設(shè)計(jì)要求33.1、汽車鋁合金輪轂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求33.2、汽車鋁合金輪轂的性能要求43.3、汽車鋁合金輪轂的成形方法43.3.1、鑄造法43.3.2、鍛造法43.3.3、半固態(tài)模鍛法53.3.4、

2、旋壓法5四、汽車鋁合金輪轂生產(chǎn)工藝流程54.1、汽車鋁合金輪轂的設(shè)計(jì)開發(fā)流程54.2、汽車鋁合金輪轂的生產(chǎn)工藝流程7五、鋁合金輪轂的制造技術(shù)85.1、普通鋁合金輪轂的生產(chǎn)工藝85.2、鍛造鋁合金輪轂的生產(chǎn)工藝85.3、鑄造和熱處理85.4、機(jī)加工85.5、打磨拋光95.6、涂裝95.7、檢驗(yàn)與包裝9六、汽車鋁合金輪轂的各種制備工藝96.1、鑄造法96.1.1、金屬型重力鑄造法96.1.2、金屬型低壓鑄造法96.1.3、壓力鑄造法106.1.4、擠壓鑄造法106.1.5、鍛造法106.1.5.1、常規(guī)鍛造法106.1.5.2、鑄造鍛造法116.1.5.3、半固態(tài)模鍛法116.2、鍛造法116.3

3、、汽車鋁合金輪轂旋壓法126.3.1、鋁合金輪轂冷旋工藝126.3.2、鋁合金輪轂熱旋工藝13七、鋁合金車輪發(fā)展與前景137.1國(guó)際鋁合金車輪發(fā)展現(xiàn)狀137.1.1、汽車車輪的全球占有量137.1.2、國(guó)際鋁合金車輪的企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)147.2、國(guó)內(nèi)鋁合金車輪現(xiàn)狀147.2.1、國(guó)內(nèi)鋁合金車輪市場(chǎng)占有量147.2.2、國(guó)內(nèi)鋁合金車輪企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)147.3鋁合金車輪發(fā)展趨勢(shì)15八、結(jié)束語15九、參考文獻(xiàn)15摘要：鋁汽車輪轂與鋼汽車輪轂相比有許多優(yōu)越性，雖然應(yīng)用歷史不久，但發(fā)展速度很快，前景廣闊。本文詳細(xì)介紹鋁合金輪轂的優(yōu)點(diǎn)、合金品種、構(gòu)造、性能與質(zhì)量要求、市場(chǎng)占有份額及本公司的鋁合金輪轂生產(chǎn)工藝。關(guān)

4、鍵詞：鋁合金輪轂、制造工藝、發(fā)展前景一、緒論隨著汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)代汽車節(jié)能降耗要求的不斷高漲，安全和環(huán)保法規(guī)日趨嚴(yán)格，汽車輕量化的要求更為迫切。由于鋁合金車輪的廣泛使用，其美觀、大氣、多變的外形設(shè)計(jì)也為汽車增色不少。目前，中國(guó)汽車市場(chǎng)上，轎車鋁合金車輪使用率至少已達(dá)到轎車市場(chǎng)總量的70%以上。而據(jù)有關(guān)方面統(tǒng)計(jì)，2003年這一比例為50%左右。鋁合金質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、成形性好、價(jià)格適中、回收率高，對(duì)降低汽車自重、減少油耗、減輕環(huán)境污染與改善操作性能等有著重大意義，已成為汽車工業(yè)的首選材料。輕合金輪轂在汽車輕量化進(jìn)程中扮演了越來越重要的角色, 特別是鋁合金輪轂以其美觀、質(zhì)輕、節(jié)能、散熱快、耐腐

5、蝕、加工性好等特點(diǎn),正逐步取代鋼質(zhì)輪轂而成為最佳選擇。目前鋁合金輪轂的成形方法主要有鑄造法、鍛造法和旋壓法等, 本文對(duì)鋁合金輪轂各種成形工藝的研究和應(yīng)用情況進(jìn)行綜述, 從拷慮輪轂質(zhì)量和制造成本等問題的角度, 著重探討了各種鋁合金輪成形工藝。二、鋁合金輪轂的優(yōu)勢(shì) 汽車鋁合金化是解決世界汽車工業(yè)面臨的能源、環(huán)境、安全等問題的有效措施, 而輪轂的鋁合金化則是汽車鋁合金化應(yīng)用中的重要方面。使用鋁合金輪轂代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼制輪轂有以下優(yōu)點(diǎn)：2.1、重量輕，節(jié)能降耗鋁輪轂與鋼輪轂相比，重量可減輕30%40%；在車速為90120km/h時(shí)，油耗可堿少0.0138L/10Okm。以奧迪轎車為例，鋁輪轂重量減輕39.

6、5%；在90120km/h車速時(shí)，油耗可減少0.05L/10Okm。而在城市行駛時(shí)，可減少油耗0.04/10Okm，每十萬公里節(jié)油4050L。2.2、振動(dòng)小，駕乘更舒適使用鋁輪轂?zāi)芨纳妻I車的行駛性能，減輕振動(dòng)。這是因?yàn)殇X的減振性能優(yōu)于鋼，而且鋁車輪采用數(shù)控設(shè)備加工，平衡性能優(yōu)于鋼。鋼車輪采用熱軋鋼帶或冷軋鋼帶旋壓焊接而成，平衡性能差，特別是高速性能不好，鋁輪轂很好地解決了這一問題。根據(jù)研究，鋁車輪比鋼車輪的振動(dòng)程度減輕12%。奧迪轎車采用鋁車輪后，由于重量輕，從起步到100km/h速度的加速時(shí)間減少了0.3秒。2.3、散熱性好車輪的熱源由兩部分產(chǎn)生，一是剎車產(chǎn)生的熱；二是車胎與路面的摩擦。特別

7、是高速行駛的情況下，車輪溫度很高，增加爆胎的危險(xiǎn)性。由于鋁的導(dǎo)熱性大大優(yōu)于鋼，而且輪轂表面的設(shè)計(jì)有利于散熱，因此使用鋁輪轂可減少積熱，減少爆胎的機(jī)會(huì)，提高安全性。2.4、尺寸精度高, 整車行駛性能好通常情況下, 傳統(tǒng)鋼制輪轂的徑向和軸向允許跳動(dòng)值為1mm, 普通鋁合金輪轂的控制范圍在0.5mm以內(nèi), 高檔鋁合金輪毅為0.3mm以內(nèi), 輪轂的高精度有利于提高車輛起動(dòng)和變速的靈敏度。2.5、美觀漂亮 輪轂的美觀程度對(duì)于汽車整車的形象有著很大的影響?，F(xiàn)今的汽車輪轂設(shè)計(jì)是汽車造型設(shè)計(jì)中一個(gè)不可遺漏的重點(diǎn)，并且輪轂造型直接關(guān)系著汽車車身設(shè)計(jì)的品味和檔次。因此，如何進(jìn)行輪轂的造型設(shè)計(jì)，如何設(shè)計(jì)出有風(fēng)格特色

8、和審美情趣的輪轂成為輪轂制造廠和設(shè)計(jì)者們關(guān)心的問題。鋁合金輪轂的生產(chǎn)工藝與鋼輪轂不同, 其外觀設(shè)計(jì)精美，造型多樣化，可以做到車轂合一，盡顯完美，提高整車的審美觀，而且還可以設(shè)計(jì)加工成各種花紋結(jié)構(gòu)，通過表面處理形成不同的色澤或通過電鍍形成鍍層，最大限度地滿足各類使用者的審美要求。三、汽車鋁合金輪轂的設(shè)計(jì)要求為了滿足使用功能和市場(chǎng)的需求, 鋁合金輪轂在結(jié)構(gòu)上有整體式和多件組合式等多種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；在外觀造型上有寬輪輻、窄輪輻、多輪輻、少輪輻等多種造型設(shè)計(jì)。出于安全的原因, 在鋁合金輪轂的外觀造型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須要以滿足安全和使用功能的要求為前提。對(duì)于普通乘用車而言, 整體式鋁合金輪轂足以滿足其性能要求

9、。3.1、汽車鋁合金輪轂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求與輪胎的胎圈接觸, 支撐維持輪胎半徑方向的輪輞部分。 汽車輪轂的結(jié)構(gòu)如下表所示：汽車輪轂與車體連接部分偏 距輪 輻與車胎連接部分槽 底氣門孔輪 緣胎圈座保持并支撐輪胎方向的輪輞部分。安裝輪胎氣門嘴的孔。為方便輪胎裝拆, 在輪輞上留有一定深度和寬度的凹坑。輪輞中心面到輪輻安裝面的距離。有正偏距、零偏距、負(fù)偏距。 之分與車軸車輪實(shí)施安裝連接,支撐輪輞的車輪部分3.2、汽車鋁合金輪轂的性能要求鋁合金輪轂的種類、結(jié)構(gòu)較多, 其要求因車種,車型而異, 但強(qiáng)度與精度兼?zhèn)涫亲罨镜墓餐?。通過市場(chǎng)調(diào)研得知, 車輪轂應(yīng)具備以下性能:1) 材質(zhì)、形狀和尺寸正確合理, 能充分

10、發(fā)揮輪胎的功能, 與輪胎互換, 具有國(guó)際通用性；2) 行駛時(shí), 縱、橫向振擺小, 失衡量與慣性矩小；3) 在輕量化的前提下, 具有足夠的強(qiáng)度、剛度和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性；4) 與軸、輪胎的可分離性好；5) 具有優(yōu)良的耐久性；6) 其制造工藝能達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、成本低、多品種、可大規(guī)模生產(chǎn)等要求。3.3、汽車鋁合金輪轂的成形方法目前鋁合金輪轂的生產(chǎn)方法主要有鑄造法、鍛造法、沖壓法和旋壓法等。我國(guó)的鋁合金輪轂制造仍以低壓鑄造為主, 一些先進(jìn)的制造工藝還未采用。但鋁合金輪轂的制造技術(shù)在不斷的發(fā)展, 為了提高其性能, 現(xiàn)在向擠壓鑄造(液態(tài)模鍛) 成形、半固態(tài)模鍛成形方向發(fā)展的趨勢(shì)。3.3.1、鑄造法鑄造法生產(chǎn)鋁

11、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), 所以鑄造法仍是生產(chǎn)鋁合金輪轂最普遍的方法, 在目前全世界生產(chǎn)的鋁合金輪轂中, 鑄造的占80%以上。其工藝方法有重力鑄造、低壓鑄造、壓力鑄造和擠壓鑄造等。3.3.2、鍛造法鍛造是鋁輪轂應(yīng)用較早的成形工藝之一, 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?jī)H相當(dāng)于同尺寸鋼輪的1/2或更低一些。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)度均顯著優(yōu)于鑄造鋁輪轂。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(zhǎng)率為12%17%，因而能很好地吸收道路的震動(dòng)和應(yīng)力。通常鑄造輪轂具

12、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,鍛造輪轂具有更高的強(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。鍛造鋁輪轂的最大缺點(diǎn)是生產(chǎn)工序多, 生產(chǎn)成本比鑄造的高得多。3.3.3、半固態(tài)模鍛法半固態(tài)模鍛是鍛造的一種, 介于固態(tài)成形和液態(tài)成形之間的嶄新工藝。零件在模內(nèi)收縮較小, 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)性能高于壓鑄和擠壓鑄造件, 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(zhǎng)等許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。

13、在國(guó)外主要應(yīng)用在汽車鋁合金零件制造方面, 被稱為21 世紀(jì)新一代新興的金屬成形技術(shù)。國(guó)內(nèi)對(duì)這種技術(shù)的研究起步較晚, 實(shí)際應(yīng)用得很少。3.3.4、旋壓法旋壓成形的輪轂可以保持金屬的致密度和整個(gè)輪轂的動(dòng)平衡, 輪轂在具有足夠剛度的同時(shí), 能大大減少材料的厚度, 使輪轂變得更輕、更耐用。與普通低壓鑄造的鋁合金輪轂相比, 同尺寸的輪轂重量可減少15%。輪轂旋壓的主要變形方式有普通旋壓和強(qiáng)力旋壓( 變薄旋壓) , 輪轂旋壓的主要生產(chǎn)方法有管材輪輞旋壓、板坯劈開式旋壓和預(yù)鑄( 鍛) 件毛坯強(qiáng)力旋壓等。目前采用低壓鑄造技術(shù)生產(chǎn)的輪轂產(chǎn)品無法滿足大尺寸、高負(fù)荷以及高端產(chǎn)品市場(chǎng)的需求, 采用鍛造技術(shù)生產(chǎn)的輪轂成

14、本較高。鋁合金輪轂旋壓成形具有不受尺寸制約、產(chǎn)品美觀、性能良好、安全性高、節(jié)省材料等優(yōu)點(diǎn), 是新穎的成形技術(shù)并且發(fā)展勢(shì)頭良好。四、汽車鋁合金輪轂生產(chǎn)工藝流程4.1、汽車鋁合金輪轂的設(shè)計(jì)開發(fā)流程 隨著家用轎車品種的增加和價(jià)格的下調(diào), 汽車正在成為當(dāng)今中國(guó)老百姓消費(fèi)的熱點(diǎn)產(chǎn)品。對(duì)汽車的要求也開始從實(shí)用和認(rèn)知向汽車的審美功能過渡。人們不僅要求汽車的性能優(yōu)良, 駕駛操作方便,還要求汽車外觀符合自己的審美品位和身份定位。然而, 輪轂的美觀程度對(duì)于汽車整車的形象有著很大的影響, 如果企業(yè)沒有自己設(shè)計(jì)開發(fā)輪轂的能力,是很難在市場(chǎng)上長(zhǎng)久立足的。因此輪轂的設(shè)計(jì)開發(fā)是企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵所在, 汽車鋁輪轂進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)的

15、主要方法和流程如下圖所示。4.2、汽車鋁合金輪轂的生產(chǎn)工藝流程由于低壓鑄造是最基本和較經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)方法,所以目前低壓鑄造已成為鋁合金輪轂生產(chǎn)的首選,日本的豐田汽車公司、東京輕合金制作所和美國(guó)福特汽車公司等企業(yè)均采用此工藝生產(chǎn)鋁合金輪轂,國(guó)內(nèi)的鋁合金輪轂制造企業(yè)也多數(shù)采用此生產(chǎn)工藝。通過分析獲得高質(zhì)量的汽車鋁合金輪轂的生產(chǎn)過程, 選用合理的生產(chǎn)工藝。如下圖所示。五、鋁合金輪轂的制造技術(shù)5.1、普通鋁合金輪轂的生產(chǎn)工藝普通鋁合金輪轂主要的生產(chǎn)和檢驗(yàn)工藝流程是: 配料鋁合金熔煉鋁液AlSr 變質(zhì)+AlTiB 細(xì)化處理光譜鋁液成分分析鋁液Ar2 氣精煉除氣鋁液熱分析+密度分析低壓鑄造毛坯毛坯X 射線探傷

16、淬火+時(shí)效連續(xù)式熱處理( 材料金相及力學(xué)性能分析抽查) 鉆孔車加工立式動(dòng)平衡檢驗(yàn)( 徑向跳動(dòng)及三坐標(biāo)尺寸檢驗(yàn)抽查) 清洗氦氣氣密性檢驗(yàn)打磨拋光前處理烘干噴涂底粉加熱固化噴涂水性漆加熱固化噴涂透明粉加熱固化( 尺寸、鹽霧、耐候、碎石、漆膜厚度、十字劃格、力學(xué)性能、沖擊、彎曲疲勞、徑向疲勞等試驗(yàn)抽查) 最終檢驗(yàn)包裝入庫。5.2、鍛造鋁合金輪轂的生產(chǎn)工藝鍛造鋁合金輪轂主要的生產(chǎn)工藝流程是: 下料( 材料金相及力學(xué)性能分析抽查) 鍛坯加熱預(yù)鍛成形鍛熱處理( 材料金相及力學(xué)性能分析抽查) 粗加工旋壓成形鉆孔車加工立式動(dòng)平衡檢驗(yàn)( 徑向跳動(dòng)及三坐標(biāo)尺寸檢驗(yàn)抽查) 清洗氦氣氣密性檢驗(yàn)打磨拋光前處理 烘干 噴

17、涂底粉 加熱固化 噴涂水性漆加熱固化噴涂透明粉加熱固化( 尺寸、鹽霧、耐候、碎石、漆膜厚度、十字劃格、力學(xué)性能、沖擊、彎曲疲勞、徑向疲勞等試驗(yàn)抽查)最終檢驗(yàn)包裝入庫。5.3、鑄造和熱處理低壓鑄造是一項(xiàng)要求極高的生產(chǎn)工藝技術(shù),它是在密閉的狀態(tài)下用大約0.1MPa 的壓力把金屬液壓進(jìn)模具, 這樣有利于保持恒溫和排除雜質(zhì),保證鑄件內(nèi)沒有氣孔且金屬密度均勻、強(qiáng)度高,從而有效地克服了陳舊的重力鑄造輪轂方法所造成的鑄造缺陷。在鑄造過程中, 采用多種嚴(yán)格的鋁合金配方(AlSi7Mg、AlSi11、AlSi11Mg、AlSi12Mg等) 、嚴(yán)格控制微量元素及雜質(zhì)的含量(Fe0.15%) 、采用Al - 10S

18、r 變質(zhì)、采用Al - 5Ti - 1B 細(xì)化處理、Ar2 氣精煉除氣處理工藝, 每一爐合金液都要在經(jīng)過溫度、光譜分析、熱分析、密度當(dāng)量分析等項(xiàng)驗(yàn)證合格后方可投入使用, 從而確保了材料及力學(xué)性能的一致性; 設(shè)計(jì)獨(dú)特的“斜插式”低壓鑄造模具, 通過帶有模具溫度控制的全自動(dòng)鑄造設(shè)備的精密冷卻控制, 確保高效率地鑄造出尺寸精確高品質(zhì)的鑄件, 并且輪轂的表面光滑細(xì)膩；隨后的連續(xù)式熱處理過程( 淬火+時(shí)效)，確保能夠生產(chǎn)制造出高品質(zhì)的毛坯；鑄件要100%經(jīng)過X 射線探傷檢測(cè), 合格的毛坯作為下一步深加工的坯件備用。為了減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度, 毛坯均采用自動(dòng)傳輸系統(tǒng)輸送。5.4、機(jī)加工機(jī)加工采用先進(jìn)的CNC

19、 全自動(dòng)加工生產(chǎn)單元加工輪轂, 生產(chǎn)線自動(dòng)上下工件, 采用自動(dòng)傳輸系統(tǒng)向各個(gè)生產(chǎn)工位輸送工件, 加工過程是“干切”。加工時(shí)采用獨(dú)特的螺栓孔定位夾緊系統(tǒng)和先鉆后車的生產(chǎn)工藝順序, 車床一次裝夾即可完成輪轂內(nèi)外部的加工, 車床主軸轉(zhuǎn)速達(dá)3000rpm, 這不但提高了生產(chǎn)效率, 而且還提高了中心孔的精度、螺栓孔的位置精度, 確保了輪轂的同軸度精度和動(dòng)平衡性能這兩項(xiàng)行駛動(dòng)力學(xué)中最重要的性能。“干切”技術(shù)是環(huán)保型的干式機(jī)加工技術(shù), “干切”這種干式機(jī)加工技術(shù)避免了過去機(jī)加工時(shí)切削液的回收處理系統(tǒng)和廢液排放問題, 也避免了切削液對(duì)機(jī)床的腐蝕, 確保了對(duì)環(huán)境的保護(hù), 使得鋁屑的熔化回收更加簡(jiǎn)潔方便、回收率高

20、, 降低了制造成本。當(dāng)然,“干切”這種干式機(jī)加工方式對(duì)刀具的要求比較高,為了避免刀具積屑, 刀具要采用壓縮空氣冷卻。為了增加輪轂外觀的精致感, 有些產(chǎn)品使用金剛石刀具精加工輪轂的正外表面( 輪輻表面) , 可使輪轂具有獨(dú)特而明亮的金屬表面的光澤, 產(chǎn)品外觀表現(xiàn)的更加精致高雅。5.5、打磨拋光為了確保輪轂的外觀質(zhì)量, 每一個(gè)加工過的輪轂都要在去毛刺機(jī)上經(jīng)過打磨后, 再由工人進(jìn)行精心的打磨拋光, 將工件的鑄造表面打磨拋光的光滑平整, 有的產(chǎn)品還要經(jīng)過獨(dú)特的“球體拋光”, 以確保輪轂外在質(zhì)量與內(nèi)在質(zhì)量更加完美的結(jié)合和統(tǒng)一, 體現(xiàn)出產(chǎn)品的精致。5.6、涂裝輪轂是在先進(jìn)和環(huán)保的涂裝自動(dòng)生產(chǎn)線采用高級(jí)靜電

21、噴槍和高速(20000rpm 以上)旋杯噴槍進(jìn)行噴涂, 涂層厚度均勻、色彩光澤均勻,不但噴涂質(zhì)量好, 而且節(jié)省涂料。涂料采用汽車廠認(rèn)可的環(huán)保型粉質(zhì)和水性涂料。輪轂在噴涂之前先進(jìn)行前處理, 使之形成一層化學(xué)轉(zhuǎn)化膜, 這樣可以提高涂料的附著性能, 前處理是采用環(huán)保型的無鉻化處理。涂層的噴涂順序是: 噴底粉- - 噴水性漆- - 噴透明粉, 每噴一層涂層都要進(jìn)行一次加熱固化處理, 并進(jìn)行相關(guān)的性能試驗(yàn)。少量也有噴兩層或一層的, 但效果稍差一些。5.7、檢驗(yàn)與包裝 成品進(jìn)行最終檢測(cè)，主要是gt測(cè)輪轂的表面質(zhì)量是否符合客戶要求，各種附件是否齊全等。其后對(duì)成品進(jìn)行包裝，對(duì)OEM用戶采用木托架的大包裝，而對(duì)

22、最終零售用戶單只紙箱包裝。六、 汽車鋁合金輪轂的各種制備工藝6.1、鑄造法鋁合金輪轂的鑄造法成形具有適應(yīng)性強(qiáng)、品種多樣、生產(chǎn)成本較低的優(yōu)點(diǎn), 已經(jīng)成為生產(chǎn)鋁合金輪轂最普遍的方法, 在全世界的鋁合金輪轂中,采用鑄造法生產(chǎn)的占80%以上.6.1.1、金屬型重力鑄造法常壓下, 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, 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(jiǎn)單, 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

23、而形成氣孔缺陷, 同時(shí)金屬液的收得率也較低。國(guó)外鋁輪轂生產(chǎn)此工藝已趨于淘汰, 但國(guó)內(nèi)有一些廠家仍在采用此工藝。6.1.2、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 60 kPa)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(jiǎn)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%

24、60%。目前低壓鑄造已成為鋁輪轂生產(chǎn)的首選工藝, 日本的豐田汽車公司、東京輕合金制作所、美國(guó)福特汽車公司的W iru廠和Amcast工業(yè)有限公司的WW heelTek分公司等均采用此工藝生產(chǎn)鋁輪轂, 國(guó)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(zhǎng), 加鋁料、更換模具費(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。但是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23mm減少到0.75mm,輪轂價(jià)格降低了10%。6.1.3、壓力鑄造法壓力鑄造使液態(tài)金屬在高壓作用下以極

25、高的速度充填型腔, 并在壓力作用下凝固而獲得鑄件。該工藝生產(chǎn)的鑄件組織致密, 力學(xué)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)的鋁輪轂最大的缺點(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極快,型腔中氣體很難完全排除, 常以氣孔形式存留鑄件中,這些鑄件孔隙中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)無氣孔壓鑄新工藝, 最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), 一方面排氣槽排出氧氣, 另一方面噴散的鋁液與未排出的氧氣

26、發(fā)生反應(yīng), 形成氧化鋁小微粒, 這種A l2O3質(zhì)點(diǎn)顆粒細(xì)小, 約在1m以下, 其質(zhì)量占鑄件總質(zhì)量的0.1%0.2%,不影響力學(xué)性能和加工性能, 并分散在鑄件內(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, 可進(jìn)行固溶處理和焊接。與傳統(tǒng)壓鑄法相比, 充氧壓鑄具有以下特點(diǎn):消除或減少了壓鑄件內(nèi)部氣孔, 提高了鑄件致密度；充氧壓鑄件比普通壓鑄件鑄態(tài)強(qiáng)度可提高10%,伸長(zhǎng)率增加30%50%。并可對(duì)充氧壓鑄件進(jìn)行熱處理進(jìn)一步提高力學(xué)性能, 熱處理后強(qiáng)度能提高30% 以上,伸長(zhǎng)率增加80%100%,屈服極限及沖擊韌性也有顯著提高；充氧壓鑄件可在200300的環(huán)境中工作；充氧壓鑄對(duì)合金成分燒損甚微；充

27、氧壓鑄需附加充氧控制裝置,給壓鑄型充氧不但消耗氧氣, 也會(huì)增加壓鑄循環(huán)時(shí)間, 這將使充氧壓鑄件比普通壓鑄件的成本要高10%15%。但對(duì)質(zhì)量要求較高的鑄件,采用充氧壓鑄后降低了鑄件廢品率和減少了質(zhì)量控制費(fèi)用, 綜合起來考慮, 成本反而可以降低。6.1.4、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

28、, 且組織致密、晶粒細(xì)化, 力學(xué)性能比低壓鑄造件高產(chǎn)品既有接近鍛件的優(yōu)良力學(xué)性能, 又有精鑄件一次精密成形的高效率、高精度, 且投資大大低于低壓鑄造法。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。6.1.5、鍛造法 分常規(guī)鍛造法、鑄造鍛造法和半固態(tài)模鍛法。6.1.5.1、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?jī)H相當(dāng)于同尺寸鋼輪的1 /2或更低。鍛造鋁輪轂的晶粒流向與

29、受力的方向一致, 其強(qiáng)度、韌性與疲勞強(qiáng)度均顯著優(yōu)于鑄造鋁輪轂。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(zhǎng)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。鍛造輪轂具有更高的強(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。鍛造鋁輪轂的最大缺點(diǎn)是生產(chǎn)工序多, 生產(chǎn)成本比鑄造的高得多。6.1.5.2、鑄造鍛造法 該法是將鑄造件作為鍛造工序的坯料使用, 對(duì)其進(jìn)行塑性加工形變, 由于將鍛造

30、作為零件最終成形的程序, 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)揮鑄造工藝在成形復(fù)雜方面的優(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。該技術(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), 生產(chǎn)成本卻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(guó)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。6.1.5.3、半固態(tài)模鍛法 20世紀(jì)70年代初美國(guó)麻省理工學(xué)院M. C. Flem ings教授等開發(fā)出的

31、一種新型的金屬加工工藝 半固態(tài)金屬成形工藝。由于金屬凝固過程中, 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, 在此過程中施以強(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。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

32、有許多獨(dú)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)性能高于壓鑄和擠壓鑄造件; 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(zhǎng)。近10年來, 半固態(tài)成形技術(shù)在國(guó)外獲得了廣泛的應(yīng)用,已逐步成為各先進(jìn)工業(yè)國(guó)家競(jìng)相發(fā)展的一個(gè)新領(lǐng)域, 被專家學(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(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi), 半固態(tài)成形的主要市場(chǎng)是汽車工業(yè), 應(yīng)用最成功和最廣泛的是汽車鋁合金零件。美國(guó)已建成數(shù)家鋁合金半固態(tài)模鍛工廠。國(guó)內(nèi)對(duì)這種技術(shù)的研究起步較晚, 實(shí)際應(yīng)用得很少。以上對(duì)輪轂的制造方法

33、作了具體介紹, 總體來看,原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展新的加工成型技術(shù)是必然趨勢(shì)。 壓力鑄造雖然效率高, 成本低, 但鑄件不宜進(jìn)行熱處理, 采用真空壓鑄工藝生產(chǎn)的輪轂具有一定的競(jìng)爭(zhēng)力；金屬型鑄造法工藝最成熟, 具有良好的力學(xué)性能,但加工余量大, 澆注時(shí)容易產(chǎn)生疏松和裂紋缺陷等, 應(yīng)用最為廣泛; 低壓鑄造法鑄件合格率高, 但鑄機(jī)和模具造價(jià)較高, 且設(shè)計(jì)麻煩, 具有一定市場(chǎng), 適合大尺寸輪轂；擠壓鑄造法鑄件力學(xué)性能好, 但擠壓機(jī)較大, 模具較為復(fù)雜和貴重, 制造和維修費(fèi)用較高, 擁有一定的市場(chǎng)；鍛造法輪轂輕量化, 具有良好的綜合性能, 制造成本較高, 但是, 從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看, 是一種經(jīng)濟(jì)的輪轂, 發(fā)

34、展空間很大。6.2、鍛造法 鍛造法是應(yīng)用較早的鋁合金輪轂成形工藝之一。鍛造鋁合金輪轂的強(qiáng)度、韌性以及疲勞強(qiáng)度均顯著優(yōu)于鑄造鋁合金輪轂, 并且還具有抗腐蝕性好、尺寸精確、加工量小、性能再現(xiàn)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn). 但是鍛造鋁合金輪轂的生產(chǎn)工序繁復(fù), 并且生產(chǎn)成本比鑄造要高得多 .鍛造鋁輪轂是使用8000t 鍛壓設(shè)備來制造的。鍛造工藝過程是將經(jīng)過高溫預(yù)熱的圓柱型合金原料坯件( 250mm、長(zhǎng)度以產(chǎn)品而定) , 在鍛壓設(shè)備上經(jīng)過預(yù)鍛、成形鍛, 直接將坯件壓制成輪轂毛坯形狀, 與非鍛造工藝生產(chǎn)的普通低壓鑄造鋁輪轂相比, 該工藝提高了材料的致密度、細(xì)化了晶粒, 可使輪轂的強(qiáng)度提高3 倍, 同尺寸的輪轂重量可減輕20

35、%以上。該技術(shù)還可以與旋壓技術(shù)并用, 主要用于賽車、跑車、越野車、大型客車、載重車等輪轂的生產(chǎn)。材料主要采用6000 系列變形鋁合金棒料, 鍛坯的生產(chǎn)過程為: 下料鍛坯加熱預(yù)鍛成形鍛熱處理。鍛造鋁合金輪轂近幾年發(fā)展比較迅速, 目前鍛造鋁合金輪轂產(chǎn)量的75% 左右是美國(guó)鋁業(yè)公司生產(chǎn)的, 2004 年, 中國(guó)第一條鍛造鋁合金汽車輪轂生產(chǎn)線在戴卡輪轂制造有限公司投產(chǎn)使用, 成為世界上技術(shù)最先進(jìn)的鍛造鋁合金輪轂生產(chǎn)線。6.3、汽車鋁合金輪轂旋壓法 旋壓工藝技術(shù)是在特定的溫度和壓力下, 通過持續(xù)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和擠壓作用, 將輪轂的輪輞部位的結(jié)構(gòu)不斷地在滾動(dòng)過程中延展。該工藝保持了金屬的致密程度和整個(gè)輪轂的動(dòng)

36、平衡, 使輪輞變的更薄更輕更耐用。旋壓出的輪轂在保持足夠強(qiáng)度的同時(shí), 能大大減少材料的厚度, 與普通低壓鑄造鋁輪轂相比, 同尺寸的輪轂重量可減輕約15%。這項(xiàng)技術(shù)主要用于賽車、跑車、越野車等輪轂的生產(chǎn), 與鍛造技術(shù)并用主要用于賽車、跑車、越野車、大型客車、載重車等輪轂的生產(chǎn), 也可對(duì)鑄造毛坯采用旋壓工藝進(jìn)行后加工。6.3.1、鋁合金輪轂冷旋工藝 輪轂的旋壓技術(shù)起初一直局限于普通旋壓這種變形方式. 普通旋壓僅適合加工塑性較好和較薄的材料, 尺寸準(zhǔn)確度不易控制, 對(duì)操作者的技術(shù)水平要求較高, 而且變形過程復(fù)雜, 理論研究的發(fā)展滯后. 20世紀(jì)中葉, 旋壓技術(shù)由普通旋壓發(fā)展到強(qiáng)力旋壓, 并迅速擴(kuò)大了

37、應(yīng)用范圍 . 與普通旋壓相比, 強(qiáng)力旋壓時(shí)坯料的凸緣部分不產(chǎn)生收縮變形, 因而不會(huì)產(chǎn)生起皺現(xiàn)象. 輪轂的強(qiáng)力旋壓成形是在普通筒形件強(qiáng)力旋壓工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的, 采用強(qiáng)力旋壓制造汽車輪轂的輪輞部分,其輪輞的各項(xiàng)性能指標(biāo)大幅提高, 從而可以減少輪轂材料用量, 實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品輕量化. 隨著金屬塑性成形技術(shù)的發(fā)展和完善, 旋壓在汽車輪轂的加工生產(chǎn)中得到日益廣泛的應(yīng)用. 國(guó)外17 英寸( 43.18cm) 以下轎車的鋁合金輪轂以鍛坯或鑄坯經(jīng)旋壓成形已經(jīng)成為主流生產(chǎn)模式. 與世界發(fā)達(dá)國(guó)家相比, 我國(guó)在這方面的研究相對(duì)滯后.近年來我國(guó)對(duì)于鋁合金輪轂的旋壓成型工藝取得了一定的研究進(jìn)展，科研工作者通過對(duì)鋁合金輪轂

38、強(qiáng)力旋壓過程中旋輪形狀、旋輪進(jìn)給率、壁厚減薄率、多旋輪之間的錯(cuò)距等工藝參數(shù)對(duì)成形效果的影響進(jìn)行了研究, 對(duì)表面失穩(wěn)、旋裂等缺陷的成因進(jìn)行了分析, 為鋁合金輪轂強(qiáng)力旋壓的工藝參數(shù)優(yōu)化提供了有效的方法和依據(jù)。通過對(duì)6061鋁合金旋壓變形性能的分析, 論述了對(duì)稱式碟形輪轂在PT30501CNC 雙輪臥式強(qiáng)力旋壓機(jī)上進(jìn)行旋制的工藝實(shí)施過程及效果, 通過選取合理的工藝參數(shù), 解決了旋壓過程中出現(xiàn)的堆積、起皮和破裂等缺陷。通過對(duì)A356 鋁合金輪轂輪輞部位存在的一些細(xì)小彌散分布的孔洞進(jìn)行掃描電鏡分析, 發(fā)現(xiàn)了這些缺陷是凝固過程中形成的縮松,在系統(tǒng)地分析該種縮松形成機(jī)理的基礎(chǔ)上給出了預(yù)防措施。采用剛塑性有限

39、元軟件DEFORM- 3D 對(duì)鋁合金輪轂的旋壓成形過程進(jìn)行數(shù)值模擬, 考察了不同的減薄率、進(jìn)給率和主軸轉(zhuǎn)速等主要工藝參數(shù)對(duì)成形過程的影響規(guī)律, 分析得出一組比較合理的工藝參數(shù), 并且通過旋壓試驗(yàn)驗(yàn)證了分析結(jié)果, 為旋壓鋁合金輪轂的實(shí)際生產(chǎn)提供了理論指導(dǎo)。建立了汽車輪轂旋壓的變形力學(xué)模型, 采用DEFORM- 3D 軟件對(duì)輪轂旋壓的整個(gè)成形過程進(jìn)行有限元數(shù)值模擬, 得到了各道次下的應(yīng)力應(yīng)變分布效果圖及相應(yīng)的曲線圖, 進(jìn)而分析了變形區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律, 為有效地進(jìn)行工藝研究、優(yōu)化工藝參數(shù)提供了方法和依據(jù)。 旋壓技術(shù)的水平在很大程度上取決于旋壓成形設(shè)備, 目前美國(guó)和德國(guó)在旋壓設(shè)備的發(fā)展及應(yīng)用上處于

40、領(lǐng)先地位. 旋壓設(shè)備的生產(chǎn)制造, 比較著名的有德國(guó)的萊弗爾得公司、波柯公司, 美國(guó)的迪金斯公司、MFM Elect rologic、Lake Geneva Spindust ries, 加拿大的HYDROSPIN、AMS。此外, 西班牙的DENN 公司是目前世界上最有代表性、產(chǎn)品系列最全的專業(yè)旋壓機(jī)生產(chǎn)廠家之一. 燕山大學(xué)是國(guó)內(nèi)最早研究旋壓工藝及設(shè)備的單位之一。該單位早在20 世紀(jì)80 年代就提出了一步無胎冷旋新工藝, 并研制了我國(guó)第一臺(tái)無胎冷旋旋壓機(jī)和槍管成形旋壓機(jī), 獲得了成功應(yīng)用；2005年進(jìn)行了鋁合金車輪立式旋壓機(jī)的開發(fā), 2006 年末該臺(tái)旋壓機(jī)成功地用于我國(guó)自行研發(fā)的鍛造車輪生產(chǎn)線

41、中, 這是我國(guó)首臺(tái)具有CNC 控制的車輪立式旋壓機(jī)。此外, 近年我國(guó)京航空制造工程研究所在總結(jié)以往研制經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上, 推出新一代的國(guó)產(chǎn)CNC 強(qiáng)力旋壓機(jī)床, 實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)旋壓機(jī)的升級(jí)換代。6.3.2、鋁合金輪轂熱旋工藝 以“質(zhì)量接近鍛造輪轂, 成本接近鑄造輪轂為目標(biāo)”, 日本在20 世紀(jì)90 年代末將旋壓工藝用于鑄造輪轂坯料的成形加工,開發(fā)了鋁合金輪轂鑄坯熱旋壓新工藝(以下簡(jiǎn)稱“鑄旋新工藝”) .如圖所示是采用鑄旋新工藝生產(chǎn)汽車輪轂的工藝流程. 該工藝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于: 采用低壓鑄造獲得形狀和性能合理且能滿足外觀需求的輪轂鑄坯, 緊接著對(duì)此鑄坯的輪輞部分進(jìn)一步施加熱旋壓成形. 該工藝將低壓鑄造、旋

42、壓成形緊密結(jié)合于同一熱加工過程中, 不僅綜合了低壓鑄造和旋壓成形各自的優(yōu)勢(shì), 而且可以獲得1+ 1 2的效果. 事實(shí)證明, 鑄旋新工藝大幅提高了車輪的整體強(qiáng)度和耐腐蝕性, 而機(jī)械加工余量大幅減少, 車輪使用壽命和安全性顯著提高, 有利于車輛減重節(jié)油, 車輪生產(chǎn)成本下降. 鑄旋新工藝以其諸多強(qiáng)勁的優(yōu)勢(shì)逐漸成為鋁合金輪轂加工生產(chǎn)的一個(gè)重要發(fā)展方向. 2006 年, 燕山大學(xué)開發(fā)了我國(guó)第一臺(tái)車輪熱旋旋壓機(jī)并成功地應(yīng)用于車輪生產(chǎn)線;2007 年5 月, 國(guó)內(nèi)第一條車輪鑄旋生產(chǎn)線在戴卡輪轂制造有限公司投產(chǎn), 年生產(chǎn)能力達(dá)30萬件。 我國(guó)的科研工作者通過顯微組織觀察發(fā)現(xiàn), 熱旋壓塑性變形可以彌合微細(xì)的疏松

43、缺陷, 從而提高了輪轂的力學(xué)性能.從熱旋壓成形工藝需求出發(fā), 對(duì)輪轂旋壓裝備的使用方法進(jìn)行分析, 提出旋壓機(jī)的模具潤(rùn)滑方式由毛坯背腔潤(rùn)滑更改為模具表面潤(rùn)滑, 并且采用立式三旋輪120布置方式, 同時(shí)增加尾頂和旋輪的驅(qū)動(dòng)裝置, 該設(shè)計(jì)分析為旋壓設(shè)備的制造及改進(jìn)趨勢(shì)指出了方向.通過對(duì)簡(jiǎn)化的鋁合金輪轂熱旋壓工藝進(jìn)行初步研究, 分析了其成形性和缺陷并進(jìn)行了相應(yīng)的數(shù)值模擬, 為工藝優(yōu)化提供了方法和依據(jù).七、 鋁合金車輪發(fā)展與前景7.1國(guó)際鋁合金車輪發(fā)展現(xiàn)狀7.1.1、汽車車輪的全球占有量 作為汽車零部件行業(yè)的一部分，汽車輪轂行業(yè)的發(fā)展與汽車行業(yè)發(fā)展緊密相關(guān)。汽車輪轂需求主要來自O(shè)EM市場(chǎng)，零售市場(chǎng)相對(duì)較

44、少，約占OEM市場(chǎng)的1/5。從全球看，汽車行業(yè)是個(gè)成熟的市場(chǎng)，過去9年（19992005）全球汽車產(chǎn)量的復(fù)合增長(zhǎng)率（CAGR）只有3.6%，2007年全年汽車產(chǎn)量7310萬輛，年增長(zhǎng)率近年來首次超過5%。到2007年全球鋁輪轂的份額超過60%。按照世界汽車總產(chǎn)量及鋼輪轂和鋁輪轂的配置情況估算，全球汽車輪轂OEM市場(chǎng)約為3.4億只（其中美洲1.2億只，歐洲1.1億只，亞太地區(qū)1億只左右），市場(chǎng)價(jià)值約80億美元（其中：鋁輪轂約45億美元，鋼制輪轂約35億美元）。參照全世界汽車產(chǎn)量年均3%增長(zhǎng)率，鋁輪轂?zāi)昃?%的增長(zhǎng)率，預(yù)計(jì)2010年世界鋁輪轂需求量可達(dá)2.38億只，2020年世界鋁輪轂需求量達(dá)到3

45、.21億只。隨著發(fā)展中國(guó)家轎車工業(yè)的加速發(fā)展以及汽車鋁化率不斷提高的趨勢(shì)，鋁輪轂國(guó)際市場(chǎng)前景廣闊。7.1.2、國(guó)際鋁合金車輪的企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì) 國(guó)外的鋁合金車輪生產(chǎn)企業(yè)原來大都集中在歐洲、美國(guó)，日本、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，國(guó)際鋁合金車輪制造業(yè)在20世紀(jì)70年代得到快速發(fā)展。如北美輕型車鋁車輪，1987年只占19%，到2001年已占58.5%；日本轎車裝車率超過45%；歐洲超過50%。全球范圍看，比較典型的車輪企業(yè)有美國(guó)的海斯.萊莫斯公司、超級(jí)工業(yè)國(guó)際公司、ARE公司，德國(guó)的羅那公司BBC公司，SRS公司，日本的托皮公司，ENKETT公司、日立、豐田等公司，這些老牌企業(yè)很多都是跨國(guó)集團(tuán)公司，隨著世界經(jīng)濟(jì)結(jié)

46、構(gòu)的調(diào)整，他們把生產(chǎn)廠向外轉(zhuǎn)移。鋁合金車輪生產(chǎn)已大幅度的向發(fā)展中國(guó)家轉(zhuǎn)移，特別是亞洲地區(qū)，鋁合金車輪生產(chǎn)企業(yè)已星羅密布，且大都具有相當(dāng)?shù)囊?guī)模和水平。歐美的鋁輪轂廠家目前都處在破產(chǎn)邊緣，如Hayes Lemmerz 已經(jīng)在2009年5月11日申請(qǐng)破產(chǎn)，其他企業(yè)也面臨同樣的危機(jī)，美國(guó)主要是SUPERIOR 和Hayes Lemmerz，兩家公司度日維艱。最知名的德國(guó)BBS，2008年銷售額只有不足8千萬歐元，下降了40%，虧損巨大。7.2、國(guó)內(nèi)鋁合金車輪現(xiàn)狀7.2.1、國(guó)內(nèi)鋁合金車輪市場(chǎng)占有量 隨著我國(guó)汽車市場(chǎng)的快速發(fā)展，不斷引進(jìn)技術(shù)，鋁合金車輪的制造和應(yīng)用也迅猛發(fā)展起來。中國(guó)現(xiàn)在已成為全世界的汽

47、車鋁輪轂制造中心，中國(guó)的汽車鋁輪轂產(chǎn)量飛速增長(zhǎng)，2001年中國(guó)汽車鋁輪轂出口數(shù)量為350萬只，2003年度出口近1000 萬只，2008年出口達(dá)到3500萬只，八年時(shí)間增長(zhǎng)到10倍。2008年國(guó)內(nèi)產(chǎn)量大約3500萬只，其中OEM銷量大約為3000萬只，庫存大約150萬只，售后市場(chǎng)大約150萬只。根據(jù)近年我國(guó)轎車工業(yè)及鋁輪轂產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r推測(cè)，20042010年鋁輪轂?zāi)昃鲩L(zhǎng)率達(dá)到20%，零售市場(chǎng)2004年至2010年年均增長(zhǎng)率達(dá)到5%，出口市場(chǎng)年均增長(zhǎng)率達(dá)15%，以此計(jì)算，2010年汽車鋁輪轂的國(guó)內(nèi)總需求量在3800萬只左右。7.2.2、國(guó)內(nèi)鋁合金車輪企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì) 國(guó)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)格局對(duì)企業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力

48、產(chǎn)生重大影響，國(guó)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)使企業(yè)不斷更新產(chǎn)品、提高生產(chǎn)效率，形成于之相適應(yīng)的戰(zhàn)略結(jié)構(gòu)，以取得持久獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)地位。中國(guó)有近百家鋁輪轂廠家，但是真正有實(shí)力的廠家不多。規(guī)模比較大的鋁輪轂廠通常都具有外資背景。臺(tái)資背景的大多以出口為主，并且主要出口日本市場(chǎng)，如六和機(jī)械有豐田的股份。港資背景通常都和大企業(yè)合作，以O(shè)EM市場(chǎng)為主攻方向。內(nèi)資企業(yè)大規(guī)模的也是主攻OEM市場(chǎng)，小的則主攻售后市場(chǎng)。中信戴卡背靠超級(jí)大企業(yè)中信集團(tuán)，敢于大規(guī)模投入是中信戴卡成功的關(guān)鍵。萬豐奧特起步比較早，2006年上市，融資是其發(fā)展壯大的強(qiáng)力支持。今飛機(jī)械是國(guó)企改制而來，資金方面也比較充足，摩托車輪轂所占的比例很大，今飛與印度廠家有合資

49、企業(yè)。華泰在2001年起家時(shí)也有外資背景，外資在最初的深圳工廠有60%的股份。目前華泰遍地開花，更直接并購國(guó)外生產(chǎn)線。立中則背靠擁有鋁礦的立中集團(tuán)，且在新加坡上市，發(fā)展?jié)摿薮蟆Ｖ心箱X車輪技術(shù)實(shí)力強(qiáng)，和日資合作使其在產(chǎn)品品質(zhì)方面比較優(yōu)秀。上海友發(fā)則是友發(fā)集團(tuán)成員，主攻售后市場(chǎng)，也在新加坡上市。無錫振發(fā)是印度尼西亞企業(yè)，也在印尼上市。7.3鋁合金車輪發(fā)展趨勢(shì) 為了適應(yīng)汽車更安全、更節(jié)能、降低噪聲、污染物排放不斷加嚴(yán)的要求，鋁合金車輪正在向大直徑、輕量化、寬輪輞、高強(qiáng)度、更美觀等方向發(fā)展。以北美鋁合金車輪市場(chǎng)為例，在前些年，輪轂直徑還是以1314英寸為主，現(xiàn)在的主流市場(chǎng)則是以1516英寸，甚至17英寸。16英寸車輪所占市場(chǎng)份額最大、增長(zhǎng)也最快，從1997年占車輪市場(chǎng)38.3%，到1999年上升到45%，2001年已占到57.7%。其次是15、17英寸車輪，占總市場(chǎng)份額分別為27.62%和11.77%。18、19、20英寸大直徑車輪市場(chǎng)上也有出現(xiàn)。