鍛造鋁車輪的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介

鋁車輪的生產(chǎn)工藝現(xiàn)在主要有兩種，即鑄造工藝和鍛造工藝。目前應(yīng)用最普遍的是鑄造鋁車輪，約占到鋁車輪產(chǎn)品總量的95％。鍛造鋁車輪較鑄造鋁車輪機(jī)械性能更高、重量更輕、抗疲勞性更好，但由于工藝復(fù)雜、設(shè)備投資大、生產(chǎn)成本高，因而還沒有得到大面積推廣應(yīng)用。隨著汽車行業(yè)對(duì)輕量、高速、安全、環(huán)保等需求的日益迫切，鍛造鋁車輪在汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用將會(huì)越來越受到重視，逐步會(huì)成為高端轎車、載貨卡車、商用客車等的最佳選擇。

1 鍛造鋁車輪的材料

一般來說，所有的變形鋁合金都可用于鍛造，但由于車輪鍛件以強(qiáng)度為主要指標(biāo)，所以鋁車輪宜選用高強(qiáng)度易熱處理的形變鋁合金，比如6061、6082等。

鍛造鋁車輪的毛坯一般采用直徑為8寸（26.7cm）或其他規(guī)格的鑄棒，使用前需對(duì)坯料的尺寸、重量、化學(xué)成分、顯微組織、外觀質(zhì)量、含氫量等進(jìn)行檢查，尤其注意要盡可能地減少材料中的金屬雜質(zhì)和非金屬雜質(zhì)的有害作用。6061合金中的有害金屬雜質(zhì)主要是Fe，F(xiàn)e在該合金中形成FeAl3，對(duì)性能有害，特別是對(duì)延伸率影響較大；非金屬雜質(zhì)主要是氫和氧化膜，其來源之一是精煉氣體中的水分，因?yàn)樗c鋁會(huì)發(fā)生反應(yīng)，如有氫和氧化膜存在，熱處理固溶后產(chǎn)品探傷會(huì)不合格，另外，它們對(duì)性能的危害也很大，會(huì)顯著降低延伸率。

2 鍛造鋁車輪的生產(chǎn)工藝

鋁車輪的鍛造成形是盤狀或棒狀的鑄態(tài)壞料在熱狀態(tài)下進(jìn)行塑性變形的過程，與低壓鑄造相比，生產(chǎn)工藝有著明顯的差異。

鍛造鋁車輪的生產(chǎn)工藝流程一般為：制坯→鍛造→旋壓→熱處理→機(jī)加工→涂裝。

（1）制壞：鍛造鋁車輪生產(chǎn)工藝的首要工序是制坯，利用擺動(dòng)碾壓（旋轉(zhuǎn)鍛造）技術(shù)，將圓柱棒料制成餅狀料，為后續(xù)的鍛造成形提供合適的坯料。

擺動(dòng)碾壓技術(shù)是利用一個(gè)帶圓錐的上模對(duì)毛坯局部加工，通過向旋轉(zhuǎn)的毛坯施加一個(gè)傾斜力實(shí)現(xiàn)成型，這種方式可以在保證效率的前提下大幅度減少能量消耗，擺動(dòng)碾壓可以在250t的壓力下完成3 000t以上的普通壓力機(jī)的工作，另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是這種方式可以將棒料內(nèi)部的材料均勻地分布到毛坯的表面，形成獨(dú)特的螺旋形金屬流線，從而提高鍛造工序的整體表面和性能質(zhì)量。制坯棒料初始溫度可設(shè)定為500℃以上，模具預(yù)熱溫度約在450℃。

（2）鍛造：鍛造工序是將經(jīng)過高溫預(yù)熱的制坯后毛坯，經(jīng)過壓力機(jī)鍛造成形車輪的旋壓前毛坯，主要是將車輪的輪輻和窗口部位鍛造成形。壓力機(jī)一般需根據(jù)車輪成形所需壓力的不同，選擇4000噸或更高噸位的設(shè)備。

根據(jù)車輪成形難易程度的不同，鍛造工序需考慮鍛造的次數(shù)，即在一臺(tái)壓力機(jī)上進(jìn)行幾次鍛造或在2臺(tái)壓力機(jī)上進(jìn)行初鍛、終鍛等。6061鋁合金的過燒溫度為590°C左右，考慮加熱爐的溫差為±20 ℃，鍛造毛坯的溫度需控制在約500 ℃。為防止固溶加熱過程中產(chǎn)生大晶粒，終鍛溫度一般控制在450 ℃以下。鍛造模具的材料一般選用H13，模具溫度需控制在約400 ℃。

（3）旋壓：因?yàn)檐囕啽旧斫Y(jié)構(gòu)原因，車輪的輪輞部位很難鍛造成形，需要靠后續(xù)的旋壓工藝成形旋壓工序是將鍛造成形毛坯的短粗輪輞部位加工成形為車輪最終輪輞結(jié)構(gòu)。

旋壓設(shè)備一般選用立式三旋輪強(qiáng)力旋壓機(jī)，也可選用臥式旋壓機(jī)。德國的立式三旋輪強(qiáng)力車輪旋壓機(jī)的旋輪頭可正、負(fù)雙向較高速工作進(jìn)給，在一個(gè)工步可完成粗旋和精整過程，輔助工序少，配套上下料機(jī)器人、周轉(zhuǎn)帶，是鍛造鋁車輪規(guī)?；a(chǎn)線中的關(guān)鍵設(shè)備，生產(chǎn)質(zhì)量及效率都很高。根據(jù)輪輞成形難易的不同，可采用冷旋或熱旋工藝。

通過旋壓工藝，可得到更高的材料致密性，明顯增強(qiáng)力學(xué)性能?？蓪X車輪的輪輞厚度從4.0～6.0 mm(鑄造鋁車輪)減薄至2.7～3.0 mm(鍛造旋壓鋁車輪)。

（4）熱處理：熱處理是通過對(duì)毛坯在固態(tài)下加熱、保溫冷卻來改變其內(nèi)部組織，從而獲得所需機(jī)械性能的一種工藝方法。

鍛造鋁車輪一般采用T6熱處理工藝，即先固溶處理，再進(jìn)行人工時(shí)效。采用該工藝可以使 6061 鍛造鋁車輪各部位的抗拉強(qiáng)度均能達(dá)到350 MPa以上。實(shí)際操作時(shí)，一方面提高溶溫度，使強(qiáng)化相Mg2Si在固溶處理中充分溶解，同時(shí)也相應(yīng)提高人工時(shí)效溫度，使Mg2Si沉淀析出，以獲得最大強(qiáng)化效果。

（5）切削加工:旋壓后的車輪毛坯的內(nèi)外表面需通過CNC車床進(jìn)行切削加工，螺栓孔、氣門孔等需通過立式加工中心進(jìn)行加工。鋁車輪切削加工所需的CNC車床和立式加工中心均為加工車輪的專用設(shè)備。

（6）表面處理:鋁車輪的表面處理工藝分為全涂裝、拋光、電鍍、精車等。

全涂裝生產(chǎn)線，設(shè)備多，投資大，但生產(chǎn)效率很高，適合大批量規(guī)?；a(chǎn)。全涂裝是鋁車輪采用最多的一種表面處理工藝，是指車輪在自動(dòng)生產(chǎn)線上采用高壓靜電噴槍和高速旋轉(zhuǎn)噴槍進(jìn)行噴涂，其涂層厚度和色彩光澤均勻，表面質(zhì)量好且節(jié)省涂料，涂料需采用客戶認(rèn)可的環(huán)保型粉質(zhì)和水性涂料。車輪在噴涂前進(jìn)行預(yù)處理，使之形成一層化學(xué)轉(zhuǎn)化膜，這樣可以提高涂料的附著性能，預(yù)處理是采用環(huán)保型的無鉻處理。

       鍛造鋁車輪推薦采用拋光工藝。因?yàn)殄懺熹X合金組織致密，表面質(zhì)量優(yōu)越，拋光后能達(dá)到與電鍍媲美的外觀效果，同時(shí)還可避免電鍍對(duì)環(huán)境的污染。