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铝轮毂传统制造工艺与半固态成形技术对于应用的探究

日期:2019-03-29浏览量:729

摘要:本文介绍了铝合金轮毂的优良性能,认为其在汽车行业的应用前景十分广阔,分析了铝合金轮毂现有的制造工艺的优点及不足,提出半固态成形技术是铝合金轮毂的发展方向,并可以有效的避免如上工艺存在的缺陷。

关键词:铝合金轮毂;锻造成型工艺;半固态成形技术

一、铝合金轮毂与钢轮毂相比的优良性能

与钢轮毂相比,铝合金轮毂具有如下优点:

(一)节能降耗。一个铝轮毂一般要比同样大小的钢轮毂轻2-3 公斤,这样一辆小轿车的四个轮毂加一个备用轮毂,就会比使用钢轮毂轻不少于10 公斤。而车辆载重实验表明,普通车辆的重量每减轻1 公斤,每年油耗就会节省20 升,每辆车每年可节省200 升汽油。如果全国的普通轿车都能换成铝轮毂,那么每年可节省的汽油不可小觑。而这对于降低能耗,减轻环境污染,建设资源节约型社会具有重要的意义。

(二)散热性好。轮毂作为汽车的一个极易受热的零件,其热源主要来自汽车刹车刹车系统,及轮胎与地面间的摩擦。在远距离运输过程中,汽车轮毂极易产生高温,无意增加了轮胎爆胎的可能性。而铝轮毂的散热性,要高于钢轮毂2-3 倍,无论汽车长时间运输,还是汽车处于紧急刹车状态,都可以很好的将产生的热能很好的传导出去。因此,使用铝轮毂可以很好的散热,减少汽车轮胎爆胎的可能性,增加汽车行驶过程中的安全系数。

二、铝合金轮毂传统制造工艺的优点及不足

目前,铝轮毂的制造工艺主要包括铸造和锻造两种形式。锻造工艺在国外高端汽车轮毂上得到广泛的应用。而国内铝轮毂制造工艺仍以低压铸造和重力铸造为主。

(一)铸造成形工艺。这种工艺具有生产成本低、通用性强和生产工艺简单等特点。其主要包括重力铸造、低压铸造、压力铸造和挤压铸造等形式。

挤压铸造是指金属液体在冲头的平稳作用下填充至模具腔内,由于填充过程中减少了气体卷入的可能性,因此铸造件极少有气孔等缺陷,同时成型件的机械性能及致密性得到的了极大提升。这种方法常见于汽车安全零部件的生产。

(二)锻造成型工艺。锻造铝轮毂具有强度高、精度高、抗蚀性能强等特点,但其也存在生产工序复杂、生产成本高等不足,为此这种轮毂主要适用于中高端汽车。目前,锻造工艺主要包括常规锻造法、锻造- 铸造法。

常规锻造法是铝合金轮毂的最初工艺。其生产工序较复杂、生产成本较高,且造型较为单一,无法满足消费者的多样化需求,为此现在使用这种工艺的铝轮毂厂家并不多。

铸造- 锻造法这种工艺有效发挥了铸造及锻造各自的优势。在锻造铸件初步成型中,通过铸造工艺减少了生产工序,降低了原材料的生产浪费,而在铸件的最终成型中,又通过锻造工艺克服了铸造的缺陷,提升和改善了铸造件的力学性能及组织结构。

三、半固态成形技术

半固态成形是指金属或合金在凝固过程中,对其施加剧烈搅拌等工艺,通过控制其初生固相的形核和长大过程,进而得到一种具有一定球状初生固相的固—液混合架料,或直接对半固态浆料进行加工成形,或先将半固态浆料凝固成半固态坯料后重新加热至固液两相区,进而进行加工成形,这两种工艺均称为半固态成形。采用此种工艺生产铝轮毂,可以消除铸造工艺所带来的气孔等缺陷,可以提高模具的使用寿命。此外,这种工艺还具有生产工序简单,生产成本低等优点。这些优点决定了铝合金半固态成形技术在汽车关键零部件上的广泛应用。

半固态金属成形工艺分为流变成形和触变成形两种。半固态流变成形是指金属液体经搅拌或其他工艺处理制备出半固态浆料后,将其输送到不同的成型机内进行直接成形的工艺。这种工艺具有工艺流程短、生产成本低等优点。采用此工艺可以提高半固态成形的竞争力,促动半固态成形的产业化发展。而半固态触变成形是指将经搅拌或其他工艺处理制备的金属半固态浆料凝固为半固态坯料,而后对半固态坯料进行分割,再讲半固态坯料进行二次加热至固液两相区,最后将二次加热后的半固态坯料进行触变成形。

结束语

半固态成形技术在国外进行了广泛的应用,在国内这种工艺也取得了一系列研究成果。其在提高零件成品率、降低生产成本、减轻汽车重量及节能降耗等方面具有重要的意义。为此,半固态成形技术将成为铝轮毂制造工艺今后发展的主要方向。


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