汽車鋁合金輪轂制造

　　輪轂是汽車上最重要的安全零件之一，有鋼制輪轂和鋁制輪轂之分，輪轂承受著汽車和載物質(zhì)量作用的壓力，受到車輛在起動、制動時動態(tài)扭矩的作用，還承受汽車在行駛過程中轉(zhuǎn)彎、凹凸路面、路面障礙物沖擊等來自不同方向動態(tài)載荷產(chǎn)生的不規(guī)則交變受力。輪轂的質(zhì)量和可靠性不但關(guān)系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(wěn)性、操縱性、舒適性等性能，這就要求輪轂動平衡好、疲勞強(qiáng)度高、有好的剛度和彈性、尺寸和形狀精度高、質(zhì)量輕等，鋁輪轂以其良好的綜合性能滿足了上述要求，在安全性、舒適性和輕量化等方面表現(xiàn)突出，博得了市場青睞，正逐步代替鋼制輪轂成為最佳選擇。

　　鋁輪轂的制造設(shè)備、技術(shù)及趨勢

　　汽車鋁輪轂的最主要的生產(chǎn)工藝流程是：熔化→精煉→材料檢驗→低壓鑄造→X射線探傷→熱處理→機(jī)械加工→動平衡檢驗→氣密性檢驗→涂裝。

1、熔化

　　輪轂鋁合金的熔化設(shè)備，按爐型分為塔式爐、感應(yīng)爐、傾轉(zhuǎn)爐、固定爐，按能源形式分為柴油、天然氣、煤制氣、電能。塔式爐熔化速度快、燒損少、能耗低；感應(yīng)爐熔化速度快、合金成分均勻、生產(chǎn)環(huán)境好；傾轉(zhuǎn)爐可以配料也可以做保溫爐使用、使用安全、維護(hù)方便；固定爐可以配料也可以做保溫爐使用、使用和維護(hù)簡便；燃油熱值高、熔化效率高、使用維護(hù)方便，燃?xì)馍�產(chǎn)環(huán)境好、清潔、使用維護(hù)方便；煤制氣經(jīng)濟(jì)實惠，電能容易控制、生產(chǎn)環(huán)境好。其中以燃油或燃?xì)獾乃�式快速熔化爐為佳，同時配以鋁屑熔化室使用更加方便，是主選設(shè)備。

　　熔化設(shè)備的關(guān)鍵在于爐溫的控制，由于需要現(xiàn)場制造，故以國產(chǎn)為宜，而且，施工維護(hù)便利。由于輪轂鋁合金對Fe（鐵）含量要求嚴(yán)格（≤0.15%），因此爐襯必須采用非金屬材料制作，配料時選用高牌號的純鋁，回爐料的比例要嚴(yán)格控制。

　　國內(nèi)已有少數(shù)廠家采購生產(chǎn)用液態(tài)鋁合金，并將液態(tài)鋁合金直接運(yùn)送到生產(chǎn)現(xiàn)場，采用液態(tài)鋁合金直接鑄造鋁輪轂這種工藝方式，大大減少了原材料熔化時的燒損及二次熔化時能源的消耗，是鋁輪轂制造技術(shù)發(fā)展的新方向。

鑄造生產(chǎn)現(xiàn)場

2、精煉

　　鋁液的精煉方法有氣體法和熔劑法，處理方式有通入管路法、鐘罩壓入法、精煉機(jī)等。鋁液精煉的設(shè)備，按形式分為固定式、移動式、吊裝式、簡易通管式，按精煉介質(zhì)分為單一氣體、雙氣體、氣體加熔劑。固定式的設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)、可靠、精煉效果好，移動式的則使用靈活、方便，吊裝式的使用方便，簡易通管式的使用簡單。為了提高精煉效果，避免對環(huán)境的污染，以采用雙氣體的固定式精煉機(jī)的使用效果最好，是主選設(shè)備，該精煉設(shè)備的關(guān)鍵在于控制系統(tǒng)的技術(shù)水平和設(shè)備的可靠性，進(jìn)口和國產(chǎn)設(shè)備均可。

　　細(xì)化變質(zhì)以采用桿狀的AlTiB、AlSr合金為佳，使用無污染的熔劑已成為精煉細(xì)化變質(zhì)處理的發(fā)展方向；而采用熱分析和密度當(dāng)量儀進(jìn)行精煉、細(xì)化、變質(zhì)效果的爐前分析則是鋁液快速分析技術(shù)發(fā)展的新趨勢。

3、鑄造

　　汽車鋁輪轂的成形工藝分為金屬型重力鑄造、低壓鑄造、擠壓鑄造、鍛造工藝、旋壓工藝，低壓鑄造具有生產(chǎn)效率高、鑄件組織致密、自動化程度高等特點(diǎn)，可滿足汽車鋁輪轂的需要，成為了近年來國際上的主流工藝。國內(nèi)汽車鋁輪轂成形技術(shù)中，總產(chǎn)量的85％以上是采用低壓鑄造工藝生產(chǎn)，其余采用金屬型重力鑄造、擠壓鑄造和鍛造工藝技術(shù)生產(chǎn)。

低壓鑄造機(jī)的關(guān)鍵在于爐壓的控制精度和設(shè)備的可靠性，國內(nèi)廠家選用的低壓鑄造機(jī)以保溫爐為熔池式的為主，模具以四開模的形式為主，模具冷卻是水氣并用，由于鋁輪轂正在朝大型化方向發(fā)展，因此設(shè)備的剛性一定要好，并有足夠的開合模的力量。

4、X射線探傷

　　鋁輪轂X射線探傷設(shè)備采用的是工業(yè)實時成象系統(tǒng)，使用的X射線管為進(jìn)口160KVA的金屬管，能穿透50mm以上級的鋁合金，并能清晰地觀察到縮松、針孔等缺陷。缺陷的識別有人工識別和程序自動識別等方式，并有圖象處理和存儲功能。該設(shè)備有進(jìn)口和國產(chǎn)，但國產(chǎn)設(shè)備在可靠性和自動識別程序的開發(fā)上尚存在較大的差距，無法與國外設(shè)備相媲美，因此此類設(shè)備以進(jìn)口帶自動識別功能的X射線探傷設(shè)備使用效果最好，是主選設(shè)備�？紤]到生產(chǎn)的自動化程度，在設(shè)備的進(jìn)出口端要有輸送料道系統(tǒng)，合格品與非合格品能夠自動分離，帶有生產(chǎn)統(tǒng)計軟件功能的設(shè)備是行業(yè)中的應(yīng)用發(fā)展趨勢。

5、熱處理

　　鋁輪轂的熱處理工藝為固熔加時效處理（T6處理），工藝要求爐溫均勻性≤±5℃。熱處理設(shè)備按爐型分為周期爐、連續(xù)爐，按能源形式分為天然氣、電能。輪轂在爐內(nèi)的放置多采用料架，產(chǎn)品分開放置以防輪轂變形。連續(xù)熱處理爐按傳動方式又分輥棒式、吊筐式、推盤式、步進(jìn)式。其中連續(xù)熱處理爐的爐溫均勻性好（±3℃）、產(chǎn)品質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高、節(jié)能，是大批量生產(chǎn)的主選設(shè)備，而燃?xì)獾蹩鹗胶蜔o料筐式連續(xù)熱處理爐是該類設(shè)備的發(fā)展方向。小批量間歇式生產(chǎn)時可以使用周期爐。由于連續(xù)熱處理爐的生產(chǎn)量大，因此設(shè)備的可靠性和控制水平十分重要，為了工藝的可追述性，要配備溫度記錄儀。為方便操作，提高車間面積利用率，熱處理生產(chǎn)線以U型布置或雙層布置為佳。該設(shè)備以國產(chǎn)為宜，施工維護(hù)便利。

6、機(jī)械加工

　　在鋁輪轂的加工方面，國內(nèi)廠家一般是采用進(jìn)口或國產(chǎn)的單軸立式或臥式數(shù)控機(jī)床，高精度CNC加工單元，切削液冷卻，傳統(tǒng)的加工順序是在線外去除冒口，然后以毛坯外圓定位先車后鉆，對于鋁輪轂而言加工精度是足夠的了。為了減少加工工序、提高生產(chǎn)效率和加工精度，同時滿足環(huán)保的要求，新的技術(shù)是采用高精度CNC雙軸立式加工單元，無切削液的干式加工——刀具微潤滑空氣冷卻方式，加工順序是先鉆后車，以產(chǎn)品螺栓孔定位，車削轉(zhuǎn)速至少2500r/min，并將去冒口在鉆床上完成，減少了鉆冒口工序，是鋁輪轂加工技術(shù)的新趨勢。

機(jī)加工生產(chǎn)現(xiàn)場

7、氣密性檢驗

　　鋁輪轂氣密性檢驗的方法有水壓試驗和氦氣質(zhì)譜漏氣試驗。水壓試驗是在≥0.4MPa的氣壓下保壓30s，通過目測觀察水中鋁輪轂漏氣時的氣泡來檢驗鋁輪轂的漏氣情況，這是國內(nèi)絕大多數(shù)廠家選用的氣密性檢驗方法，設(shè)備以國產(chǎn)為主。新的氣密性檢驗方法是采用氦氣質(zhì)譜漏氣試驗，該方法是利用氦氣質(zhì)譜分析的原理，能夠快速自動檢測氦氣的泄漏情況（漏氣速率≤1×10-6 Pa?cm3/s），考慮到生產(chǎn)的自動化程度，在設(shè)備的工件進(jìn)出口端要有輸送料道系統(tǒng)，合格品與非合格品能夠自動分離，該技術(shù)是氣密性檢驗技術(shù)的新趨勢，設(shè)備以進(jìn)口為佳。

8、涂裝

　　鋁輪轂的外觀式樣有涂裝、輪輻車亮面涂透明漆、拋光涂透明漆、電鍍等，涂裝的顏色有銀灰色、運(yùn)動銀、細(xì)銀、煙灰色、黑色等。由于電鍍工藝對環(huán)保的影響大，應(yīng)用量正在逐步減少，涂裝為主導(dǎo)工藝。

　　涂裝是鋁輪轂生產(chǎn)的最后一道工序，其目的是提高鋁輪轂的耐腐蝕性和美感，為了確保涂裝的質(zhì)量，生產(chǎn)現(xiàn)場要求清潔無塵。涂裝的方法有手動噴和自動噴，手動噴涂的涂層厚度及噴涂質(zhì)量不易控制，自動噴涂可將涂層厚度的精度控制在10mm、且均勻，厚度可根據(jù)顧客的要求進(jìn)行調(diào)節(jié)；噴槍有靜電噴槍和空氣噴槍，后者只適用于噴油漆；涂裝的工藝流程是：預(yù)處理→噴底粉→噴色漆→噴透明粉，特殊的也有預(yù)處理→噴色漆→噴透明粉或預(yù)處理→噴透明粉，但后兩種工藝涂層的耐腐蝕性不如前者。目前采用的先進(jìn)的工藝和設(shè)備是預(yù)處理→噴底粉→噴色漆→噴透明粉的涂裝自動生產(chǎn)線。

　　先進(jìn)的涂裝自動生產(chǎn)線由表面預(yù)處理、烘干、靜電粉末噴涂、噴漆、固化等組成，傳輸系統(tǒng)以地面鏈的方式將鋁輪轂水平放置、鋁輪轂可自轉(zhuǎn)為好，并帶有搬運(yùn)機(jī)器人、粉末回收系統(tǒng)、粉末更換系統(tǒng)和廢水處理裝置。采用的自動化涂裝工藝裝備中，選用了靜電噴槍和高速靜電旋杯噴槍技術(shù)（轉(zhuǎn)速20000r/min以上）、環(huán)保型無鉻化預(yù)處理技術(shù)、噴粉技術(shù)、環(huán)保型水性漆技術(shù)，由于生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率高、節(jié)省涂料、對環(huán)保好，是鋁輪轂涂裝技術(shù)發(fā)展的新趨勢，其中噴槍、處理劑、粉劑、水性漆以進(jìn)口產(chǎn)品為佳，目前只有個別廠家在使用。

涂裝生產(chǎn)現(xiàn)場

結(jié)語

　　汽車鋁輪轂正在向大直徑、輕量化、高強(qiáng)度、美觀化等方向發(fā)展，汽車主流市場是以15～18in（1in=25.4mm）輪轂為主，16in輪轂所占市場份額最大。鋁輪轂制造技術(shù)的主要發(fā)展趨勢是自動化、智能化、節(jié)約、節(jié)能和環(huán)保，具體措施有：液態(tài)鋁合金直送生產(chǎn)現(xiàn)場、鋁液無污染精煉、鋁液熱分析、X射線自動探傷、氦氣自動試漏、干式機(jī)械加工、高速靜電旋杯噴槍、無鉻化處理、噴粉和水性漆等新技術(shù)新工藝。目前，6500萬件的年產(chǎn)能使得我國成為了世界鋁輪轂生產(chǎn)大國，我國汽車鋁輪轂行業(yè)正在努力做大做強(qiáng)，力爭早日成為鋁輪轂生產(chǎn)強(qiáng)國。