1引言

汽車車輪承受著車輛的垂直負(fù)荷、橫向力、驅(qū)動(dòng)（制動(dòng)）扭矩和行駛過(guò)程中所產(chǎn)生的各種應(yīng)力，它是高速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件、要求尺寸精度高、不平衡度小、支撐輪胎的輪輞外形準(zhǔn)確、質(zhì)量輕，并有一定的剛度、彈性和耐疲勞性。因此要求車輪具有足夠的負(fù)載能力及速度能力、良好的緩沖性和氣密性、良好的均勻性和質(zhì)量平衡性、精美的外觀和裝飾性、尺寸精度高、質(zhì)量小、價(jià)格低、拆裝方便、互換性好等。車輪材料的選用，車輪結(jié)構(gòu)和制造工藝與上述要求密切相關(guān)，是決定車輪性能好壞的關(guān)鍵因素。

2車輪材料的選用

目前，全世界的汽車車輪，不管是載重汽車車輪還是轎車車輪，所用材料基本分為兩種，即鋼材和鋁合金材料，這兩種材料制造的車輪所占市場(chǎng)份額為95％，研究汽車車輪的各種工藝特性與這兩種

材料的特性是分不開(kāi)的。隨著世界各國(guó)政府對(duì)節(jié)能、安全、環(huán)保的要求日趨嚴(yán)格，車輪材料的選擇就成為一個(gè)焦點(diǎn)問(wèn)題，即鋁合金和鋼的選擇問(wèn)題。

此外，隨著材料技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)車輪質(zhì)量的要求不斷提高，一些新型材料也被用于制造汽車車輪。

2.1鋼制車輪

長(zhǎng)期以來(lái)，鋼制車輪在汽車車輪中占主導(dǎo)地位，但是自上世紀(jì)80年代起，鋼輪的市場(chǎng)份額逐步減小，被鋁合金所代替。鋼輪份額快速下跌的原因有多方面的因素，而外觀吸引力是最主要的因素。鋼制車輪在低成本和安全性方面較鋁合金車輪具有很大的優(yōu)勢(shì)，因此，目前的載重汽車車輪大部分是鋼材制造的。但鋼制車輪的缺點(diǎn)也是非常明顯的，鋼材的加工成型性能和制造工藝決定了鋼輪難以做到鋁合金車輪那樣的結(jié)構(gòu)和外形多樣化。同時(shí)，鋼車輪質(zhì)量大，制造和使用鋼車輪消耗的能量都比鋁制車輪大得多。

近年來(lái)，面對(duì)替代品的滲透和挑戰(zhàn)，國(guó)際鋼輪行業(yè)在技術(shù)方面進(jìn)行一系列的革新，包括：(1)新材料微合金鋼HSLA，雙相鋼(DP)和貝氏體鋼等高強(qiáng)度和先進(jìn)高強(qiáng)度鋼種成功開(kāi)發(fā)并逐步應(yīng)用于制造車輪，為鋼輪減輕質(zhì)量和更加大膽的款式設(shè)計(jì)創(chuàng)造了條件。據(jù)統(tǒng)計(jì)，HSLA車輪比一般碳素鋼車輪重量輕約15％。(2)新工藝，國(guó)際鋼輪行業(yè)與設(shè)備制造商緊密合作研究發(fā)展了旋壓生產(chǎn)工藝，應(yīng)用到鋼制車輪生產(chǎn)中。目前商用車無(wú)內(nèi)胎車輪的輪輻使用旋壓生產(chǎn)工藝已非常普遍，Magnetto Wheels的法國(guó)工廠和Hayes Lemmerz International的西班牙工廠開(kāi)始投入小批量生產(chǎn)，日本Topy和美國(guó)Arvin Meritor稱已掌握了這項(xiàng)技術(shù)[1]。

在巨大的成本壓力和鋼制車輪的制造技術(shù)和材料技術(shù)革新的局勢(shì)之下，國(guó)際汽車業(yè)也開(kāi)始重新評(píng)估鋼輪和鋁輪的價(jià)值。

2.2鋁制車輪

據(jù)統(tǒng)計(jì)，轎車使用鋁合金車輪的比例高達(dá)90％以上[1]。鋁合金車輪與鋼輪相比，具有如下優(yōu)勢(shì)：

（1）美觀、舒適和節(jié)能等優(yōu)勢(shì)；

（2）非載荷質(zhì)量小，從而提高了抓地性表現(xiàn)出更為精確的轉(zhuǎn)向動(dòng)作和更好的轉(zhuǎn)彎性能；

（3）慣性小，改善了加速性和制動(dòng)性；鋁合金具有良好的導(dǎo)熱性能，提高了制動(dòng)系統(tǒng)的散熱性能，大幅度降低了由高熱導(dǎo)致的制動(dòng)失靈。

除此之外，鋁合金車輪還有耐腐蝕、成形性好、減震性能好、輪胎壽命長(zhǎng)、尺寸精確、平衡好、加工精準(zhǔn)、材料利用率高等顯著優(yōu)點(diǎn)，符合現(xiàn)代汽車安全、節(jié)能、環(huán)保三大主題的要求。這對(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，因此鋁合金已成為汽車車輪的首選材料[2]。

2.3其它材料的車輪

（1）鎂合金車輪鎂在實(shí)用金屬中密度最小，它帶給汽車的好處一是能減輕整車重量，減少油耗。二是強(qiáng)度高于鋁合金和鋼，剛度接近鋁合金和鋼，能夠承受一定的負(fù)荷。三是具有良好的鑄造性和尺寸穩(wěn)定性，易加工，廢品率低，降低了生產(chǎn)成本。四是具有良好的阻尼系數(shù)，減振量大于鋁合金和鑄鐵，用作輪圈可以減少振動(dòng)，提高汽車的安全性和舒適性。

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展,轎車車輪開(kāi)始采用鑄造鎂合金。但由于這類鑄件試驗(yàn)條件十分嚴(yán)格和氣密性要求高,同時(shí)還要求工藝出品率高,生產(chǎn)成本低,給鑄造生產(chǎn)帶來(lái)極大困難，因此成本仍偏高于鋁合金。盡管如此，鎂合金的應(yīng)用前景仍然看好，在歐美鎂壓鑄件的采用量近幾年來(lái)呈上升趨勢(shì)。當(dāng)前，發(fā)達(dá)國(guó)家的賽車及部分民用高檔車正在使用鎂合金輪轂，大幅度提高鎂合金鍛造輪轂的用量。用鎂合金制造車輪，是高檔汽車發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)

（2）復(fù)合材料（塑料或碳纖維），一般用于賽車，重量更輕，強(qiáng)度高，但價(jià)格昂貴。

（3）鋼鋁組合車輪，輪輞為普通鋼制輪輞，輪輻為鑄造的鋁合金輪輻，經(jīng)過(guò)機(jī)械加工，借助嵌件與鋼的輪輞裝焊而成。它集中了鋼制車輪與鋁合金車輪的優(yōu)點(diǎn)，并以其較低的價(jià)格占領(lǐng)了市場(chǎng)的一席之地。在美國(guó)，鋼鋁組合式車輪已經(jīng)通過(guò)了臺(tái)架試驗(yàn)和道路試驗(yàn)，得到了廣大用戶的認(rèn)可。在我國(guó)它還處在新生期，有待進(jìn)一步的研究[4]。

3汽車車輪生產(chǎn)工藝

車輪按結(jié)構(gòu)形式分可分為整體式和分體式兩大類，整體式車輪是車輪的三大部件輪輞、輪輻和輪轂通過(guò)一次成形（如傳統(tǒng)的鑄造、鍛造等）而得到的。分體式車輪是三大部件通過(guò)焊接或螺栓聯(lián)結(jié)組成的車輪。鋁合金車輪以整體式為主流形式,占絕大多數(shù)市場(chǎng)份額，而鋼車輪則以分體式結(jié)構(gòu)為主。

3.1鋁合金車輪的制造工藝

整體式鋁合金車輪的生產(chǎn)工藝主要有兩種，即鑄造工藝和鍛造工藝。目前最普遍的是鑄造鋁合金車輪，約占到產(chǎn)品總量的95%。鍛造鋁合金車輪較鑄造鋁合金車輪機(jī)械強(qiáng)度更高、抗疲勞性更好，但由于工藝投資大、成本高、因而還不能大面積推廣。

3.1.1鍛造工藝及其特點(diǎn)

鍛造成形目前有兩種工藝,一是常規(guī)鍛造法,即以鑄造圓錠坯或擠壓錠坯為坯料,經(jīng)熱鍛、熱處理、機(jī)械加工、表面處理、檢驗(yàn)合格后即為成品輪轂；另一種是半固態(tài)機(jī)鍛法,即鑄坯在含有30%～50%液體狀態(tài)下在專用鍛壓機(jī)上一次快速成形，此工藝的關(guān)鍵是必須制取細(xì)小的均勻的球形晶粒錠坯,然后按所需質(zhì)量鋸切成坯料,嚴(yán)格控制加熱溫度，將坯料加熱到半固態(tài)，此項(xiàng)工藝在美國(guó)和德國(guó)于上世紀(jì)已進(jìn)入商業(yè)化生產(chǎn)，同一規(guī)格的鍛造鋁合金輪轂的力學(xué)性能比鑄造輪轂高18%以上,因而重量可比鑄造輪轂減輕15%。

總體來(lái)說(shuō)鍛造鋁合金車輪的品質(zhì)是所有制造工藝中最好的，鍛造車輪有高密度的金屬晶體組織和良好的機(jī)械性能、重量輕、比強(qiáng)度高、表面質(zhì)量高，其缺點(diǎn)是制造成本高，需要有較大噸位的熱模鍛設(shè)備，大量的后處理設(shè)備，因此設(shè)備投資大，因而國(guó)內(nèi)很少有利用鍛造法制造鋁合金車輪。當(dāng)前,鍛造鋁合金輪轂的75%是美國(guó)鋁業(yè)公司生產(chǎn)的，基本上壟斷了全世界的卡車、大型客車的機(jī)鍛鋁合金輪轂生產(chǎn)[6]～[7]。

3.1.2鑄造工藝及其特點(diǎn)

鋁合金車輪需要具有較高的機(jī)械強(qiáng)度及疲勞強(qiáng)度和韌性指標(biāo)(鋁合金車輪材料的試棒標(biāo)準(zhǔn)為試棒經(jīng)T6熱處理后應(yīng)達(dá)到:抗拉強(qiáng)度>214Mpa，伸長(zhǎng)率>4%，硬度>60HBS[5])，因此鑄造工藝采取特殊的鑄造、加工及熱處理工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)。生產(chǎn)鋁合金車輪的鑄造工藝主要有低壓鑄造、重力鑄造和擠壓鑄造三種鑄造形式。其中低壓鑄造是鋁合金車輪鑄造工藝中的主要鑄造技術(shù)，目前世界鋁輪生產(chǎn)普遍采用低壓鑄造，我國(guó)大多數(shù)車輪制造廠家也都采用了低壓鑄造技術(shù)，約占全部產(chǎn)量的80％[8]以上。

低壓鑄造這一技術(shù)已相當(dāng)成熟，其成本比重力鑄造稍高。但是，低壓鑄造工藝受本身?xiàng)l件(壁厚、致密性、強(qiáng)度)所限，較難滿足18英寸以上車輪，特別是電鍍、拋光等特種涂裝工藝涂前表面質(zhì)量的處理要求。其流程一般為：

模具清掃→模具控溫→噴膜→合型熔料→熔化、精煉→變質(zhì)、除氣、調(diào)溫→升壓→充型保壓→凝固→去壓→松型、開(kāi)模取鑄件→整形清理→初檢。

其中的熔煉是鑄造生產(chǎn)的關(guān)鍵工序，由于鋁合金在高溫下會(huì)因氧化、吸氣而造成燒損，夾渣、氧脆等缺陷，必須在工藝上采取合理的熔煉工藝，熔化過(guò)程要添加適量的熔劑，精煉時(shí)要通入凈化氣體去渣、排氧，添加變質(zhì)劑，細(xì)化晶粒。

重力鑄造是歷史最久、成本最低、工藝最簡(jiǎn)單的鑄造技術(shù)。重力鑄造的缺點(diǎn)是金屬晶粒粗大、強(qiáng)度較差、表面處理工作量大?，F(xiàn)在采用此工藝的廠家較少，做得最好的是日本的Em Kei(遠(yuǎn)輕)，國(guó)內(nèi)也有部分生產(chǎn)廠家采用這種工藝，約占其全部產(chǎn)量的20％。這種工藝早期被采用，現(xiàn)在已趨于淘汰。

擠壓鑄造擠壓鑄造產(chǎn)品的表面及內(nèi)部組織近似于鍛造，機(jī)械強(qiáng)度也接近鍛件。擠壓鑄造也稱為液態(tài)模鍛，是一種集鑄造和鍛造特點(diǎn)于一體的工藝方式，其中又分為復(fù)合擠壓鑄造、正擠壓鑄造、兩次擠壓鑄造、反擠壓鑄造等多種形式，共同特點(diǎn)是：鑄件表面光潔、金相組織、各種機(jī)械性能接近于鍛件，不需復(fù)雜的表面加工就可以鍍鉻，鍍鉻成本較低、鍍鉻增加重量少。日本的UBE(宇部興產(chǎn)株式會(huì)社)是這一工藝做得最成功的廠家，國(guó)內(nèi)有一些小廠采用這種工藝生產(chǎn)摩托車鋁合金車輪。

鑄造鋁合金汽車車輪熱處理工藝一般分為固熔處理、不完全時(shí)效處理和完全時(shí)效處理三個(gè)階段,典型的鑄造鋁合金熱處理工藝流程一般為:工件加熱→保溫→水冷→加熱→保溫→空冷→檢驗(yàn)。以保證材料機(jī)械性能,獲得具有足夠強(qiáng)度,并保持高的塑性的鑄件[9～[10]]。

3.1.3其它新型工藝

（1）旋壓和流動(dòng)旋壓的復(fù)合工藝

近年來(lái)，復(fù)合旋壓和流動(dòng)旋壓技術(shù)廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)具有復(fù)雜幾何尺寸的零件。由于整體輪轂的成本低，歐洲首先發(fā)展了劈裂、普通旋壓和流動(dòng)旋壓合成的工藝來(lái)生產(chǎn)內(nèi)輪轂和鋁合金輪邊緣，如圖1所示為一種典型的鋁合金（A5351）經(jīng)復(fù)合成形工藝制造車輪的截圖。

（2）輾－旋復(fù)合成型工藝

將帶有V形槽的毛坯用左半芯模和右半芯模夾緊，經(jīng)輾壓輪的縱向進(jìn)給，圓形坯被輾壓成兩部分，毛坯呈“工”形。毛坯被輾壓的部分用來(lái)旋制輪輞，毛坯中未被輾壓的部分即為輪輻和輪轂。

旋壓技術(shù)已經(jīng)在歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家的車輪制造領(lǐng)域應(yīng)用較廣，其中以德國(guó)的技術(shù)水平最為成熟，通過(guò)對(duì)國(guó)外各大數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索知，國(guó)外關(guān)于該工藝?yán)碚撘延辛溯^深的研究，實(shí)際運(yùn)用也較廣。

國(guó)外利用該工藝進(jìn)行生產(chǎn)可以分為兩種情況，

一是一次性成形整個(gè)車輪，如Heyes Lemmerz(海斯、萊莫斯，美國(guó))；Superior(超級(jí)工業(yè)國(guó)際公司，美國(guó))；Ronal(德國(guó)羅那公司)等大型車輪制造公司都采用了輾－旋復(fù)合成形工藝和相類似的工藝進(jìn)行生產(chǎn)成形整體式車輪。另外一種情況是利用該工藝單獨(dú)成形輪輞、輪轂或輪輻，然后通過(guò)焊接或螺栓聯(lián)結(jié)的方式組裝成車輪，如德國(guó)的LEICO，西班牙DENN等公司，日本Topy和美國(guó)Arvin2Meritor已掌握了這項(xiàng)技術(shù)。

3.2鋼車輪的生產(chǎn)工藝

近20年來(lái)，隨著鋁輪產(chǎn)品的出現(xiàn)，傳統(tǒng)的鋼輪產(chǎn)品出現(xiàn)了份額萎縮。據(jù)行業(yè)內(nèi)粗略估計(jì)，鋼輪的市場(chǎng)份額從20世紀(jì)80年代初期的90％以上逐步萎縮到90年代后期的不足50％。快速下滑的銷售業(yè)績(jī)引起了國(guó)際鋼輪制造業(yè)、鋼鐵制造業(yè)和鋼制車輪設(shè)備制造商的高度重視，其緊密合作的結(jié)果推動(dòng)了鋼輪制造技術(shù)的革新和市場(chǎng)份額的理性恢復(fù)。

3.2.1材料技術(shù)

車輪的傳統(tǒng)材料為熱軋低碳鋼（HRLC），在20世紀(jì)70年代的乘用車鋼制車輪的輪輞和輪輻用料中占據(jù)著絕對(duì)的支配地位。這種材料具有很好的可成形性能，至今國(guó)際上不少工廠仍然以這種材料作為輪輞的標(biāo)準(zhǔn)用材。

出于減輕車輪質(zhì)量和開(kāi)發(fā)新款車輪（如大通風(fēng)孔車輪）的需要，高強(qiáng)度鋼材逐步引入到車輪行業(yè)。早在20世紀(jì)70年代中期，北美和日本的鋼輪廠便開(kāi)始研究高強(qiáng)度低合金鋼（HSLA）的應(yīng)用，而歐洲地區(qū)的鋼輪廠則嘗試了雙相鋼（DualPhase）的應(yīng)用，逐漸形成了2個(gè)不同的流派，即以高強(qiáng)度低合金鋼為輕量化車輪的標(biāo)準(zhǔn)輪輻材料的北美派，和以雙相鋼為輕量化車輪的標(biāo)準(zhǔn)輪輻材料的歐洲派。雙相鋼的抗疲勞性能和加工性能均超過(guò)高強(qiáng)度低合金鋼，這種材料引起歐、美和日本車輪廠商的極大熱情。目前，歐洲車輪行業(yè)中，抗拉強(qiáng)度為600N/mm2的雙相鋼已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于車輪輪輻生產(chǎn)，未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)是使用更高抗拉強(qiáng)度的雙相鋼DP800和殘余奧氏體鋼（TRIP鋼）比較而言，中國(guó)乘用車鋼輪生產(chǎn)企業(yè)與歐美先進(jìn)生產(chǎn)企業(yè)相比，在材料技術(shù)上的研究和應(yīng)用存在著相當(dāng)大的差距，同樣規(guī)格要求的車輪在質(zhì)量上相差10%以上。目前，國(guó)內(nèi)乘用車鋼輪產(chǎn)品，輪輻主要采用高強(qiáng)度低合金鋼，輪輞主要采用低碳鋼。

3.3.2制造技術(shù)

對(duì)于鋼制車輪，由于鋼材的成形性能的限制，目前的汽車鋼輪大都采用分體式的車輪結(jié)構(gòu)，即輪輞與輪輻分開(kāi)制造，且由于輪輞與輪輻的作用和受力情況不同，一般采用不同的鋼材進(jìn)行制造。

鋼車輪主要由輪輻和輪輞兩部分組成，一般分別制造，然后焊接起來(lái)。其中輪輞的制造技術(shù)是關(guān)鍵，其制造工藝歸納歸納起來(lái)有以下幾個(gè)方案：1.型鋼鋼帶卷/焊工藝；2.平板鋼帶卷/焊/滾工藝；3.無(wú)縫鋼管旋/滾工藝。方案1和方案2制造的輪輞是用型鋼或帶鋼卷焊而成的，輪輞上都有一條貫通的焊縫。在無(wú)內(nèi)胎輪胎廣泛使用的今天，很難保證焊縫在交變應(yīng)力的作用下不漏氣，所以這兩種方案主要用在輕載汽車的無(wú)內(nèi)胎車輪或中載汽車的有內(nèi)胎車輪上。

方案3是用大口徑薄壁無(wú)焊縫鋼管，經(jīng)旋壓成不等截面直筒，再滾形成輪輞，這種輪輞沒(méi)有焊縫，用其制造的車輪在使用過(guò)程中不論是重載還是在交變應(yīng)力作用下都不會(huì)漏氣。因此用這種工藝制造的車輪可以用于各種類型的汽車上，它逐漸成為鋼制車輪的主流工藝。鋼制車輪對(duì)于制造工藝的要求非常嚴(yán)格，合格的汽車鋼輪要經(jīng)過(guò)四大流程，數(shù)十道工序。其中，四大流程包括輪輞滾壓成形、輪輻沖壓成形、組裝焊接以及涂裝。而每道工序?qū)τ谧罱K產(chǎn)品都非常重要。目前，能夠生產(chǎn)出合格乘用車鋼輪產(chǎn)品的企業(yè)屈指可數(shù)，在國(guó)外已形成寡頭壟斷的格局。其關(guān)鍵技術(shù)主要有以下兩點(diǎn)：

 (1)輪輞輥壓技術(shù)輪輞產(chǎn)品制造的主要過(guò)程是將卷圓焊接的鋼圈通過(guò)6道滾壓工序成形。為了進(jìn)一步減輕車輪質(zhì)量以抵御鋁輪的滲透，近年來(lái)國(guó)外一些車輪企業(yè)，除了將輪輞材料以高強(qiáng)度低合金鋼或貝氏體鋼取代傳統(tǒng)的熱軋低碳鋼之外，在鋼圈成形之前增加了旋壓工藝，在原本厚度均勻的鋼圈上旋壓出幾道較薄的槽，在輪輞槽底和輪緣受力較大的地方保持材料的原始厚度，而在受力較小的地方減薄材料厚度，從而有效地減輕輪輞的質(zhì)量。輪輞旋壓技術(shù)是國(guó)際鋼輪行業(yè)的前沿技術(shù)之一，目前處在試驗(yàn)和改進(jìn)階段。這種技術(shù)一般可以使車輪產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)一步減輕10％以上。Magnetto Wheels的法國(guó)工廠和Hayes Lemmerz International的西班牙工廠開(kāi)始投入小批量生產(chǎn)，日本Topy和美國(guó)ArvinMeritor稱已掌握了這項(xiàng)技術(shù)。

 (2)輪輻沖壓技術(shù)車輪輪輻是連接汽車輪轂和輪胎的主要支撐件，也是決定車輪是否美觀的關(guān)鍵部件。輪輻需要經(jīng)過(guò)多次沖壓方能成形。主要的工藝包括剪切落料、初拉伸、反向拉伸成形、切邊、沖螺栓孔翻邊、擠螺栓孔、沖風(fēng)孔、擠毛刺等。就生產(chǎn)方式而言，歐美的車輪廠普遍采用多工位壓機(jī)連續(xù)生產(chǎn)，其壓機(jī)能力一般在4500~5000t，生產(chǎn)節(jié)拍每分鐘10~26次，多采用8~10個(gè)工位，采用三坐標(biāo)電子送料系統(tǒng)和快速換模系統(tǒng)，極大地提高了生產(chǎn)效率,個(gè)別企業(yè)采用單機(jī)連線的半自動(dòng)生產(chǎn)方式。而國(guó)內(nèi)企業(yè)尚處在單機(jī)手工送料的階段。

3.2.3前沿鋼輪制造技術(shù)

目前的主流車輪都是采用先造出固定輪胎的輪輞和連接輪輞與輪轂的輪輻2個(gè)配件，然后將二者結(jié)合到一起的雙軋結(jié)構(gòu)。盡管有能夠像鋁合金那樣進(jìn)行鑄造的整軋車輪，但鋼制整軋車輪一直被認(rèn)為是不可能成功的。德國(guó)WF公司率先成功地試制出整體式鋼制車輪，首先，使輪盤(pán)和輪緣內(nèi)側(cè)作為一體進(jìn)行成形。然后利用輥?zhàn)訅褐?，使輪緣外?cè)發(fā)生隆起和分叉，即借用內(nèi)側(cè)材料的厚度形成外側(cè)。然后，再利用輥?zhàn)訅旱侥＞呱?，?duì)形狀和厚度分布進(jìn)行修整。

WF公司的此項(xiàng)工藝只須將圓鋼板放入1臺(tái)設(shè)備上，約20秒即可完成，而且不需焊接、檢查、平衡等工序，因此利用小型設(shè)備即可生產(chǎn)。據(jù)預(yù)測(cè)，成本可降低20%。鋼材制造的整軋車輪。

3.2鎂合金車輪的生產(chǎn)工藝

目前壓鑄鎂合金產(chǎn)品用量大于變形產(chǎn)品，但經(jīng)過(guò)鍛造、擠壓或軋制等工藝生產(chǎn)出的變形鎂合金產(chǎn)品具有更高的強(qiáng)度，更好的延展性，具有鑄造鎂合金產(chǎn)品無(wú)法取代的優(yōu)良性能，國(guó)際鎂協(xié)會(huì)（IMA）在他制定的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用鎂合金三個(gè)階段中，長(zhǎng)期的目標(biāo)就是要開(kāi)發(fā)變形鎂合金。鎂合金可以用軋制、擠壓、沖壓、熱鍛及超塑性成形等方式進(jìn)行加工。因此，開(kāi)發(fā)變形鎂合金，是其未來(lái)更長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展趨勢(shì)。

（1）軋制

鎂合金在室溫下塑性很低，軋制加工比較困難，因此最好用熱軋與溫軋。適于軋制的鎂合金牌號(hào)有Mg-Mn系的MBl，MB8，Mg-A1-Zn系的AZ31B和Mg-Li系LAl41，可以生產(chǎn)厚板，中板和薄板。鎂合金薄板用于制造汽車車體組件之外板（如車門，罩蓋，護(hù)板，頂板等），可大大減輕重量。

（2）擠壓

目前，鎂合金管、棒、帶、型材主要采用擠壓方法加工成型，因?yàn)閿D壓工業(yè)最適用于低塑性材料的成形加工。大部分變形鎂合金如AZ31B，ZM21，ZK60A，HK31等均可用擠壓法生產(chǎn)。擠壓法生產(chǎn)的零件，其力學(xué)性能較壓鑄法生產(chǎn)的要高很多，而且表面光潔，無(wú)需再經(jīng)打磨，可用于汽車承載件如坐架、底盤(pán)框、輪轂和汽車窗框等。

（3）沖壓

鎂合金在常溫下不宜沖壓，一般；中壓溫度都必須在150℃以上，在175℃時(shí)，鎂合金板杯形件拉伸時(shí)的拉伸比可達(dá)2.0，在225℃時(shí)可達(dá)3.0，超過(guò)了鋁合金和低碳鋼的的常溫拉伸成形極限（它們分別為2.6和2.2）。德國(guó)大眾汽車公司開(kāi)發(fā)出鎂合金汽車覆蓋件的熱沖壓成形技術(shù)，加工出汽車的門板。

（4）等溫鍛造

鎂合金在常溫下容易脆裂，鍛造溫度須在200℃以上至400℃之間。但鎂合金在高溫下，尤其在超過(guò)400℃時(shí)產(chǎn)生腐蝕氧化以及晶粒粗大，鍛造溫度范圍較窄。而鎂合金導(dǎo)熱系數(shù)較大（～80w／m.c）幾乎為鋼的2倍，接觸模具后降溫很快，塑性降低，變形抗力增加，充填性能下降，因此鎂合金鍛造較難，而適合于采用等溫鍛造。我國(guó)已用等溫鍛造工藝成功的成形了復(fù)雜的鎂合金飛機(jī)上機(jī)匣。

（5）超塑成形

鎂合金塑性較低，用常規(guī)變形方法加工較難，近年來(lái)美、日等國(guó)科學(xué)家對(duì)鎂合金的超塑成形技術(shù)進(jìn)行了研究。研究表明，很多變形鎂合金在一定的條件下具有超塑性，可以一次成形復(fù)雜的零件。

鎂合金在工業(yè)上的研究開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，可以說(shuō)是方興未艾。它既體現(xiàn)出眾多優(yōu)越性符合現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的要求，也提出了一系列需要進(jìn)一步研究解決的問(wèn)題，以不斷擴(kuò)大它的應(yīng)用范圍。

（6）旋壓

旋壓成形車輪提高了產(chǎn)品制造精度和強(qiáng)度，機(jī)械加工余量大大減少。目前，國(guó)內(nèi)外已有企業(yè)及研究機(jī)構(gòu)開(kāi)始著手研究鎂合金旋壓成形技術(shù)，但尚無(wú)旋壓成形鎂合金車輪技術(shù)研究報(bào)告，在國(guó)外該技術(shù)已在鋁合金車輪上有成功的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。隨著國(guó)內(nèi)鎂合金產(chǎn)業(yè)化的飛速發(fā)展，鎂合金旋壓車輪必將有一個(gè)巨大的市場(chǎng)需求。

其工藝過(guò)程為鍛造—退火—旋壓—熱處理—機(jī)械加工—表面處理（噴涂或電鍍）工藝，關(guān)鍵技術(shù)為旋壓加工，屬材料精凈成形，成形產(chǎn)品精度高，較之鑄造材料結(jié)構(gòu)致密，強(qiáng)度高。車輪旋壓一般可采用板材劈開(kāi)式旋壓、預(yù)制鍛坯旋壓、無(wú)縫管材縮徑旋壓三種工藝方式。劈開(kāi)式旋壓工藝是將圓盤(pán)狀板坯用劈開(kāi)輪通過(guò)分層工藝，使毛坯在厚度方向中部被劈成兩份，再用成型輪漸步旋壓成形；鍛坯強(qiáng)旋工藝是將鍛坯進(jìn)行若干道次的強(qiáng)旋，從而達(dá)到輪輞型面尺寸要求。

（a）板料劈開(kāi)旋壓整體車輪

（b）無(wú)縫鋁管旋壓車輪輞

（c-1）預(yù)制鍛坯強(qiáng)力旋壓整體車輪

（c-2）預(yù)制鍛坯劈開(kāi)旋壓整體車輪

4結(jié)束語(yǔ)

傳統(tǒng)車輪制造工藝（不論是鋼車輪還是鋁合金車輪）的工藝復(fù)雜，尤其是鑄造過(guò)程工序繁多，設(shè)備投入大，產(chǎn)品質(zhì)量保證較困難，容易產(chǎn)生缺陷，因而投入與產(chǎn)出比大，經(jīng)濟(jì)效率低。特別是鍛造鋁合金車輪制造成本太高，目前只有少量的豪華轎車在使用鍛造鋁合金車輪。

當(dāng)前車輪行業(yè)不僅要面對(duì)輕量化、可靠性和高精度的技術(shù)難題，同時(shí)還要適應(yīng)車輪的外形美觀、大直徑和寬輪輞的發(fā)展方向。針對(duì)統(tǒng)統(tǒng)工藝的缺點(diǎn)，研究并應(yīng)用更先進(jìn)的車輪生產(chǎn)工藝顯得很有必要，如旋壓技術(shù)的研究應(yīng)用。同時(shí)應(yīng)注重一些新的車輪材料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用和車輪檢測(cè)技術(shù)，以面對(duì)世界各國(guó)都極為關(guān)注的能源、環(huán)境和安全三大問(wèn)題。

為旋壓輪輞及整體輪轂。

國(guó)外17英寸以下轎車鋁輪的生產(chǎn)以鍛坯或環(huán)坯經(jīng)旋壓成形已逐步成為主流。近幾年國(guó)外用鍛造、旋壓工藝制造了22、24英寸載重汽車無(wú)內(nèi)胎鋁車輪，以其造型美觀、重量輕、強(qiáng)度高成為鋼輪的強(qiáng)勁競(jìng)爭(zhēng)點(diǎn)。

傳統(tǒng)的輪轂制造工藝方法是在較低壓力（一般在20～60KPa）下澆注（鑄造或真空鑄造）—熱處理—機(jī)械加工—最后表面處理，該方法適合大批量生產(chǎn)、生產(chǎn)率高、合格率較高、鋁液利用率較高，但表面質(zhì)量欠佳、成本稍高、技術(shù)難度高，而采用鍛造—退火—旋壓—熱處理—機(jī)械加工—表面處理（噴涂或電鍍）工藝方法生產(chǎn)的輪轂，大大提高了制造精度，有較致密的金相組織和較好的機(jī)械性能，易達(dá)到輪轂變壁厚等強(qiáng)度要求，而且重量輕、表面光潔，機(jī)械加工余量大大減少。此工藝在德國(guó)等較發(fā)達(dá)國(guó)家已發(fā)展成為成熟技術(shù)，目前國(guó)內(nèi)已有較少企業(yè)在使用該新技術(shù)研究試制鋁車輪。