摘要:對汽車鋁輪轂的發展趨勢、生產技術狀況以及國內汽車鋁輪轂製造技術的發展趨勢進行了論述。介紹了鋁輪轂主要的生產工藝技術以及先進生產工藝技術的應用。
作為汽車最重要的安全部件,輪轂承受著汽車和載物質量作用的壓力,受到車輛在啟動、制動時動態扭矩的作用,還承受汽車在行駛過程中轉彎、凹凸路面、路面障礙物衝擊等來自不同方向動態載荷產生的不規則交變受力。輪轂的產品品質和可靠性不但關係到車輛和車上人員、物資的安全性,還影響到車輛在行駛中的平穩性、操縱性、舒適性等性能,這就要求輪轂的尺寸和形狀精度高、動平衡好、疲勞強度高、剛度和彈性好、品質輕、美觀、材料可回收等,而鋁輪轂以其良好的綜合性能滿足了上述要求,在安全性、舒適性和輕量化(至少減輕30%的品質)等方面起到了重要的作用。
1 汽車鋁輪轂的發展趨勢
汽車鋁輪轂正在向大直徑、輕量化、高強度、美觀化的方向發展,為了滿足使用功能和市場的需求,鋁輪轂在結構上有整體式和多件組合式的設計,外觀造型上有寬輪輻、窄輪輻、多輪輻、少輪輻等形狀設計,外觀式樣有塗裝、輪輻車亮面塗透明漆、拋光塗透明漆、電鍍等,塗裝的顏色有運動銀、細銀、煙灰色、黑色等色彩。鋁輪轂使用的材料有Al-Si系列合金(AlSi7Mg、AlSi11、AlSi11Mg、AlSi12Mg)、Mg合金、6061變形鋁合金,其中以採用Sr變質的AlSi7Mg合金用量最多(約90%)。鋁輪轂的成形工藝有重力鑄造、低壓鑄造、擠壓鑄造、半固態鑄造、鍛造、旋壓成形和幾種工藝的組合等工藝形式;擠壓鑄造和半固態鑄造技術可以改善材料的金相組織,提高產品的力學性能,特別適用於製造大規格、輕量化鋁輪轂;旋壓成形技術是在熱鍛工藝基礎上發展起來的塑性變形加工技術,鋁輪轂在鍛造制坯後利用旋壓工藝使之成形,這種工藝生產的鋁輪轂的力學性能,比同規格鑄造鋁輪轂的提高18%以上,還可減輕約20%的品質,產品主要是大規格、輕量化鋁輪轂以及賽車鋁輪轂。近來又出現了一種全新概念的新型輕量化鋁輪轂——內置空氣鋁輪轂,通過空腔技術進一步減輕輪轂20%的品質。
目前,汽車鋁輪轂裝車率在60%左右,鋁輪轂的尺寸為304.8mm-762mm,OEM的主流市場是以381mm-457.2mm輪轂為主,其中406.4mm輪轂所占市場份額最大,而改裝市場的主流市場是以457.2mm-558.8mm輪轂為主。對於普通乘用車而言,整體式低壓鑄造鋁輪轂足以滿足性能的要求,因此當前汽車鋁輪轂成形技術主要採用低壓鑄造工藝(占總量的80%以上)。
2 國內汽車鋁輪轂行業的發展進程
20世紀70年代,發達國家開始大量推廣應用鋁輪轂。我國在20世紀80年代末開始了鋁輪轂工廠的建設,90年代中期進入發展期,並且持續保持著強勁的增長勢頭。到2006年我國汽車及摩托車鋁輪轂年生產能力已超過6500萬件。據行業計,2006年生產汽車鋁輪轂3 400萬件,其中出口1800萬件;生產摩托車鋁輪轂2800萬件,其中出口400萬件;是世界鋁輪轂生產大國。我國鋁輪轂製造行業經過了幾個發展階段。
2.1 起步階段
1988年成立的秦皇島戴卡輪轂製造有限公司是國內第一個鋁輪轂生產企業,生產低壓鑄造鋁合金汽車輪轂;第二個是1989年開始籌建的廣東南海中南鋁合金輪轂廠,該廠生產低壓鑄造、重力鑄造的汽車和摩托車鋁輪轂。這兩個公司逐步發展壯大起來,成為行業的先行者。
2.2 發展階段
1994-1997年是國內鋁輪轂行業的發展階段。隨著1994年我國汽車工業產業政策的出臺,我國汽車、摩托車工業進入發展期。這一時期國內鋁輪轂的產量小、價格高,相對於其他鋁製品屬於高利潤產品。高價位吸引眾多投資者參與,國內出現了投資建設鋁輪轂廠的第一個高潮,這一時期新上了十幾個鋁輪轂廠。而此階段國內轎車工業規模尚小,鋁輪轂的用量較少,國際市場又尚未打開,有限的國內市場由初期的兩個鋁輪轂廠及進口產品互相競爭,變為國內近