汽车铝合金轮毂成型的五大工艺

一简介

轮毂又称轮圈，是轮胎内廓支撑轮胎的圆桶形的、中心装在轴上的金属部件。参数如下图所示：

图：轮毂部件参数示意图

二按材质分类

轮毂按照材料主要分为钢轮毂和轻合金轮毂，而轻合金轮毂又以铝合金与镁合金产品为主。在今天的汽车市场中，钢质轮毂已不多见，大多数车型使用的都是铝合金轮毂，即轻合金轮毂。

图：AEZ轮毂（铝合金）

制造铝制轮毂所使用的铝合金材料包括A356、6061等。其中，A356被铸造铝制轮毂大量选用。A356铝合金具有比重小，耐侵蚀性好等特点，主要由铝、硅、镁、铁、锰、锌、铜、钛等金属元素组成，铝占92%左右，是一种技术成熟的铝合金材料。

图：制造铝合金轮毂的原材料A356铝锭

三

铝合金轮毂生产工艺

铝合金轮毂比钢轮毂更适合乘用车，目前其制造工艺基本可分为三种，第一种是铸造，目前大多数汽车厂商都选择使用铸造工艺。第二种是锻造，多用于高端跑车、高性能车以及高端改装市场。第三种较为特别，是最先由日本Enkei公司投入使用的MAT旋压技术，目前此技术在国内的应用不如前两种多。

1.重力铸造法

重力铸造简单的说，主要是靠铝水自身的重力来冲填铸模，是一种较为早期的铸造方法。

图：轮毂重力铸造示意图

该法成本低、工序简单且生产效率高，然而，浇注过程中夹杂物易卷入铸件，有时还会卷入气体，形成气孔缺陷。重力铸造生产的轮毂易产生缩孔缩松且内部质量较差，此外，铝液流动性的限制也有可能导致造型复杂的轮毂良品率低。因此，汽车轮毂制造业已经很少使用该工艺了。

2.低压铸造法

低压铸造是铝液在压力作用下充入模具，在有压力的情况下进行凝固结晶的工艺。同样的情况下，与重力铸造相比，低压铸造轮毂内部组织更为密实，强度更高。此外，低压铸造利用压力充型和补充，极大简化浇冒系统结构，使金属液收得率可达90%。目前低压铸造已成为铝轮毂生产的首选工艺，国内多数铝合金轮毂制造企业都采用此工艺生产。但低压铸造法也有其缺点：铸造时间较长，加料、换模具耗时长，设备投资多等。

轮毂低压铸造示意图

3.锻造法

热锻（Hot forging）→RM锻造（RM forging）→冷旋压（Cold spinning）→热处理（Heat treatment）→机加工（Machine work）→喷丸处理（Shot blast）→表面处理（Surface finishing）

视频：铝合金轮毂的锻造制作全过程

锻造是固体到固体的变化，通过拍、压、锻等手段来形成轮毂样式，这个过程不会发生液相变化，都是固体变化。所以它的力学性能比铸造要高，具有强度高、抗蚀性好、尺寸精确等优点。晶粒流向与受力的方向一致，因此强度、韧性与疲劳强度均显着优于铸造铝轮毂。同时，锻造铝轮毂的典型伸长率为12%~17%，因而能很好的吸收道路的震动和应力。

另外，锻造铝轮毂表面无气孔，因而具有很好的表面处理能力。

但是，锻造铝轮毂的最大缺点是生产工序多，生产成本比铸造的高得多。虽然锻造轮毂的性能更好，但汽车厂商在大部分车辆上还是主要使用铸造轮毂，只有少部分豪华车配备锻造轮毂。不过国内轮毂制造龙头企业中信戴卡已成功进入乘用车锻造轮毂生产线并将锻造轮毂的成本压缩到了千元，并已经开始作为原配轮毂供应国内合资厂。

4.挤压铸造法

挤压铸造也称为液态模锻，是集铸造和锻造特点于一体的工艺方法——将一定量的金属液体直接浇入敞开的金属型内，通过冲头以一定的压力作用于液体金属上，使之充填、成形和结晶凝固，并在结晶过程中产生一定量的塑性变形。优点：充型平稳，金属直接在压力下结晶凝固，所以铸件不会产生气孔、缩孔和缩松等铸造缺陷，且组织致密，机械性能比低压铸造件高且投资大大低于低压铸造法。缺点：与传统锻造产品一样，需要铣削加工来完成轮辐的造型。日本已有相当部分的汽车铝轮毂采用挤压铸造工艺生产，从浇注金属液到取出铸件整个过程都由计算机来控制，自动化程度非常高。目前世界各国都把挤压铸造作为汽车铝轮毂生产的方向之一。

　　图：轮毂挤压铸造工艺过程示意图

5.特种成型：MAT旋压技术

MAT旋压技术最先由日本Enkei公司投入使用，严格而言还应算是铸造中的一种，指的是在轮圈整体铸造出型后再利用专用设备对受力处进行旋转加压处理，使得被处理位置金属内部分子排列发生改变，具体的分割面相比起一般铸造产品呈现密度更高的纤维状，从而改变整体金属力学的工艺方法。MAT旋压技术制造的轮毂的质量、强度、延伸性等特性都已接近于锻造轮毂，且现对于锻造轮毂来说，更易生产。总的来说，MAT旋压技术既可相对保证轮毂制造成本，同时还可使铸造轮毂打造出与锻造轮毂相近的重量和强度。只是国内技术不成熟，成本较高，故应用不多。

图：采用MAT旋压技术的Enkei Racing Revolution系列RS05RR轮毂

四知名轮毂品牌

1.RAYS（日韩系）

日本著名的轮毂制造商，所生产的产品是典型日系轮毂，几乎所有日系车型都可以找到与之相对应参数的改装轮毂。日韩系轮毂品牌也比较丰富，与RAYS类似的品牌还包括了WORK，ADVAN，ENKEI以及BuddyClub等。

2.BBS（德系）

总部位于德国，宝马、奥迪、保时捷、大众、奔驰、路虎等汽车品牌的原配供应商；更是法拉利与玛莎拉蒂跑车的轮毂供应商。

3.OZ（欧美系）

意大利著名轮毂制造商，推出的各种轮毂产品提供给包括大众，梅赛德斯奔驰，捷豹，阿尔法罗密欧，福特，莲花，铃木等在内的各大汽车品牌，而使OZ家喻户晓的重要标志是其赞助和支持了各种国际汽车赛事如F1车手大奖赛等。

4.TWG（The Wheel Group·欧美系）

美国最大的汽车改装轮毂经销商之一，总部位于美国洛杉矶。旗下12个品牌包括定位高端的豪华系列Baccarat, Mazzi, Veloche, Touren，以及定位中端市场的Ion, Akita, DIP, Sacchi, Detroit, MPW, Ridler, Mayhem，产品尺寸可覆盖所有乘用车需求。

5.中信戴卡（国产系）

国产轮毂的领军品牌——全球最大的铝车轮和铝制底盘零部件供应商；国内汽车零部件行业出口量第一；铝车轮年产量达到3500万只，每秒就有一只铝车轮下线，全球配套800万辆整车。

来源：新材料在线

2016中国汽车新材料应用趋势发展论坛

2016 China New Automotive Materials Application & Development Forum

会议信息

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会议时间：

2016年7月22~23日

2016中国汽车新材料应用趋势发展论坛

2016年7月23日

中国首届充电桩材料发展应用论坛

会议地点：上海 外高桥喜来登酒店

主办单位：寻材问料?、中国汽车材料网

支持单位：DT高分子在线、中国质量认证中心

媒体支持：新材料在线?、寻材问料?

支持单位：中国汽车材料网、汽车轻量化在线

支持单位：中塑在线

支持单位：欧洲汽车轻量化技术联盟

支持单位：吉林省汽车工业协会

支持单位：长春市汽车工业协会

支持单位：国家室内环境及环保产品质量监督中心

支持单位：上海交通大学

支持单位：上海工程技术大学

支持单位：安徽江淮汽车股份有限公司

支持单位：华菱安赛乐米塔尔汽车板有限公司

支持单位：巴斯夫（中国）有限公司

支持单位：美国IHS公司

支持单位：一汽集团科学技术协会

赞助单位：合肥会通新材料有限公司

支持单位：郑州中原应用技术研究开发有限公司

支持单位：科思创（上海）管理有限公司

支持单位：汕头市东田转印有限公司

支持单位：深圳市郎搏万先进材料有限公司

支持单位：深圳市飞荣达科技股份有限公司

支持单位：彩融电光源技术（上海）有限公司

支持单位：珠海市美筑新材料有限公司

支持单位：金发科技股份有限公司

支持单位：苏州隆芝耀新材料有限公司

参会对象：政府部门有关领导，国内外相关行业机构资深专家，整车企业、零部件企业、材料企业、检测机构领导，以及科研院所的专家及代表共计400余人

会议议题

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以主会场、分会场（轻量化、汽车内外饰）形式展开，拟定议题方向如下：

主会场——政策法规及发展趋势  7月22日 上午 9:30-12:30

议题

演讲企业/单位及嘉宾

我国汽车产业的发展现状及政策分析

拟邀请 乘联会  会长

汽车用材料趋势的研究

欧洲汽车轻量化联盟   宋廷瑞 博士

塑料在全球汽车工业中发挥的作用及发展趋势

拟邀请  中国塑料加工工业协会

车内空气质量标准与汽车产业发展创新

国家室内车内环境及环保产品质量监督检验中心

宋广生 主任

绿色选材助推汽车产业绿色转型升级

中国汽车技术研究中心  庄梦梦

3D打印（增材制造）技术对于汽车零部件及整车制造的意义

待定

分会场一——汽车轻量化    7月22日下午 14:00-17:30     7月23日 上午 9:30-12:30

议题

企业/单位及嘉宾

整车结构设计优化在汽车轻量化中的重要度分析

上海工程技术大学 祁宏钟  博士 教授

奇瑞捷豹路虎轻量化全铝车身技术

奇瑞捷豹路虎 Mr. John Jollie  ME Director

发动机轻量化解决方案

巴斯夫  孙磊  高级技术专家

轻量化技术在一汽的应用与发展

一汽集团科学技术协会 田洪福  秘书长

碳纤维材料在汽车上的应用介绍及未来发展

拟邀请 吉利/北汽

复合材料在汽车工业中的创新之路

苏州隆芝耀新材料有限公司  李旭华 总经理

汽车用钢材的轻量化对策

拟邀请 宝钢

改性塑料汽车轻量化解决方案

金发科技 张超 博士

Greener, lighter and safer cars with VAMA hot stamping solutions

VAMA热冲压成形解决方案协助制造更环保、更轻量化和更安全的汽车

华菱安赛乐米塔尔汽车板有限公司

李方 技术服务部长

碳纤维复合材料快速成型工艺及其树脂在汽车轻量化的应用

深圳市郎搏万先进材料有限公司

康红伟 总经理

汽车零部件接合工艺针对轻量化的升级发展（轻量化材料的无缝粘结技术的应用）

拟邀请 烟台信友

分会场二——内外饰   7月22日 下午 14:00-17:30   7月23日上午 9:30-12:30

议题

演讲企业及嘉宾

改性材料技术在汽车内外饰轻量化中的作用

合肥会通新材料有限公司  闫溥 研发经理

面向汽车正向设计的内饰VOC检测分析策略

中国汽车技术研究中心  刘伟

江淮汽车VOC管控标准

江淮汽车  黄家奇  技术总监

车内空气质量供应链分机控制策略探讨

拟邀请 江森自控

汽车用主要化工材料的市场发展趋势

美国I H S公司 徐徐 项目副总监

汽车密封材料的选择（弹性体材料的应用分析）

郑州中原应用技术研究开发有限公司 张焱

2016汽车CMF趋势分析

上海交通大学  傅炯  博士 教授

高透光材料在车灯设计上的应用

拟邀请 赢创

VOC解决方案

拟邀请 微谱化工

汽车座椅聚氨酯发泡技术交流

拟邀请万华化学

车内降噪吸声材料的应用分析

拟邀请 3M

车窗玻璃随个性化需求的演变发展

拟邀请 科思创

汽车外饰涂装工艺的发展交流

阿克苏诺贝尔 专家

【中国首届充电桩材料发展应用论坛】

议程安排：

充电桩材料    7月23日 上午9:30- 下午 17:00

序号

议题

演讲企业及嘉宾

政策法规

中国充电桩产业政策解读及发展趋势预测

国家电网李立理 博士

上海市新能源汽车充电基础设施建设系列政策解读

上海市发改委TBD

电动汽车充电桩最新国标及认证流程解读

中国质量认证中心 罗亮

国内充电桩运营模式解析

万马股份TBD

设计及要求

充电桩设计趋势及材料选型要点

许继电气 李建国

充电桩用非金属材料外壳技术要求

中国质量认证中心 李博文

充电连接装置（充电枪/插头插座/线缆）在充电桩上的应用及标准解读

中认尚动（上海）检测技术有限公司 陈平 部长

充电枪设计趋势及选材要求

四川永贵或苏州智绿

材料

充电桩外壳材料解决方案

科思创  蔡耀莹 先生

充电桩连接系统材料解决方案

金发科技 王丰 技术专家

新能源电动汽车线缆的材料与工艺探讨（待定）

充电桩导热阻燃塑料解决方案（待定）