铝合金轮毂基础知识

铝合金轮毂基础知识一、轮毂的概念及工作状况●轮毂的概念：轮毂又叫轮圈，在行业外也有一些不同的叫法：车轮、轮辋等。它作为整车行驶部分的主要承载件，是左右整车性能最重要的安全部件，在OE主机厂被定为A级安全件。●轮毂的受力状况：轮毂通常会受到两个力的作用：一是要承受静态时车辆本身垂直方向的自重载荷；二是要经受车辆行驶中来自各个方向因起动、制动、转弯、石块冲击、路面凹凸不平等各种动态载荷所产生的不规则应力。轮毂的静态应力分布轮毂被安装到车上后，车轮便承受着整车垂直方向的自重力。其中轮辋部分是通过轮胎的充气压力传递而来的，轮辐部分的力是通过轮辋传递来的车辆自重力，这些力都属于静态应力。二、轮毂的工艺介绍及材质优缺点●轮毂的材质分类及应用车型：轮毂通常使用的材料有钢材和铝合金材料两大类，即钢圈和铝轮。钢圈多应用于卡车、货车和大客车等；铝轮已普通应用于轿车、SUV/MPV等(不过有的汽车厂为降低成本给轿车配的备胎还有使用钢圈)。●“钢圈”的工艺介绍及材质优缺点：生产工艺：是用合金钢板材通过轧辊和冲压制成轮辋、轮辐(或钢丝)的坯料，再经铆接、点焊、二氧化碳电弧焊、挤压等工序装配组合而成。材质优缺点：优点：制造工艺简单，生产成本低、价格便宜，抗金属疲劳能力强不易变形等。缺点：外形不美观造型单一，重量大耗油，惯性阻力大，散热性较差，易生锈等。●“铝轮”的工艺介绍及材质优缺点：生产工艺：是将铝合金锭熔化成铝液后进行精炼变质、除气扒渣处理形成较纯净的铝液，铝液再进行铸造浇铸(重力或低压)成白毛坯之后去除浇口、帽口再进行热处理（固熔→淬火→时效），再通过数控车床和加工中心做机械加工形成半成品，再进行粗打磨、前处理清洗、吹水烘干、喷粉+烘烤固化形成粉坯，再进行精打磨、喷色漆、喷透明漆(或透明粉)+烘烤固化后形成最终成品。●“铝轮”的工艺介绍及材质优缺点：材质优缺点：优点：外观美观造型丰富，重量轻省油，惯性阻力小增加改动机寿命，散热性较好提高轮胎寿命，制造精度高平衡性佳/舒适度好等，漆层附着不易生锈。缺点：制造工艺复杂，生产成本高，价格较贵，材质较脆抗金属疲劳能力一般容易变形开裂(受严重撞击时易断裂)等。三、铝合金轮毂的材料介绍●铝合金轮毂所应用的材料型号：轮毂在铸造铝合金方面，目前行业里广泛使用的材料是A356.2铝合金(是属于美国ASTM标准里的一个牌号，对应于中国的ZL101A牌号，德国的AlSi7Mg0.3牌号)。●A356.2铝合金的特点：A356.2铝合金是一个典型的Al–Si–Mg系三元合金，是一个具有优秀的综合性能的铸造铝合金，它不仅具有很好的铸造性能(流动性好、线收缩小、无热裂倾向)，可铸造薄壁和形状复杂的铸件，而且通过T6固溶热处理可达到较高的强度、良好的塑性和高冲击韧性。●A356.2铝合金中含各元素化学成分对照表：●A356.2铝合金中重要元素的作用介绍：四、铝合金轮毂生产流程介绍●熔炼处理介绍：是指将铝合金锭固体状态通过750℃左右的高温熔化成液体状态并再对铝液做精炼处理，以获得温度、化学成分和纯净度都符合要求的铝液。铝合金的熔炼是整个生产过程的首道工序，也是至关重要的环节。要生产具有一定的物理、化学和机械性能的优质产品，除需先进的加工工艺外，首先必须提高铝合金熔体与铸锭的冶金质量，这些冶金质量的控制完全取决于合金的熔炼工艺，它直接影响着铸造的内在品质。●熔炼工艺中的要点：1、铝液配比：行业内对铝液的配比做过验证，并非100%都是A356.2铝合金锭熔炼的铝液能达到最佳的铸造效果，而且这样的成本也很高。通过多番的验证，目前行业内通用的两种配比方式：常规熔炼和铝屑兼熔。即符合铸造性能，又降低成本。常规熔炼配比：铝锭:回炉料(废品、帽口等)→60%:40%铝屑兼熔配比：铝锭:回炉料:铝屑→40%:30%:30%2、铝液精炼：精炼处理分两步进行：在熔化炉中添加精炼剂+氮气喷射精炼，主要以除渣为目的；在保温炉中进行悬挂式石墨转子+氮气除气精炼，主要以去气为目的，以获得更优质的铝液。●铸造介绍：是指将铝液浇入一定形状和尺寸的铸模内，经过保压和冷却后获得铸件的方法，称为铸造。目前行业内通用的铸造方式有两种即：重力铸造和低压铸造，其它还有铸旋、锻造等。●重力铸造介绍：是指在常压下，液体金属靠重力作用充填金属铸型而获得铸件的一种铸造方法，这也是一种古老的铸造方法。由于金属液在金属铸型中冷却速度较快，因而铸件比砂型铸造的组织致密，该法工序简单，生产效率好，设备投资少，生产成本较低，适用于中小规模生产。但此方法生产的铝轮毂内部质量相对略差，缩孔缩松严重，浇注过程中氧化膜和熔渣等夹杂物易卷入铸件，特别是轮辋部位的缩松易产生漏气不良，同时金属液的得料率也较低。●低压铸造介绍：是将铸型放在一个密闭的炉子上面，型腔的下面用一个管(叫升液管)和炉膛里的金属液相通。如果在炉膛中金属液面上加入带压力的空气，金属液会从升液管中流入型腔。待金属液凝固以后，将炉膛中的压缩空气释放，未凝固的金属从升液管中流回到炉中。控制流入炉膛空气的压力、速度，就可以控制金属流入型腔中的速度和压力，并能让金属在压力下结晶凝固。由于铸件是在压力下结晶，组织致密，机械性能好，生产效率高，金属利用率高。而轮辐由于是最后冷却凝固的，所以部分特殊造型轮毂的轮辐易出现缩松等问题，轮辋部分最早结晶则强度较好。、且设备投资成本大、生产成本较多对压缩空气干燥度要求较高。●热处理介绍：就是以一定的加热速度，升到某一温度下(行业一般535～550℃)保温一定时间并以一定的速度冷却，得到某种合金组织和性能要求的一种加工方法。其主要目的是：提高力学性能，增强耐腐性能，改善加工性能，获得尺寸的稳定性。铸造铝合金轮毂选用的材料是A356.2铝合金，通常采用T6热处理工艺。●机械加工介绍：机械加工又叫数控加工，它的工艺就是采用数控机床根据零件图样及工艺要求等条件，编制零件数控加工程序，并输入到数控机床的数控系统，以控制数控机床中刀具与工件的相对运动从而完成零件的加工。简单理解：就是将铸造的毛坯车削成符合尺寸要求的半成品工件。其正常加工精度能保证在0.05mm以内。●加工工艺流程：毛坯备料→CNC一道车削→CNC二道车削→加工中心钻孔●涂装介绍：所谓涂装，就是在金属表面均匀喷涂附着上一些涂料(铝合金轮毂应用的涂料有底粉、底漆、色漆、透明漆或透明粉)。涂装的作用：由于车轮运行在户外各种环境中，会遇到多种腐蚀因素，如不进行防护会使车轮使用寿命大大缩短；再加上汽车工业的飞速发展和人们审美观点的提高，车轮外观与汽车本身的协调性。所以：提高车轮的防腐性能，并给予车轮良好的外观装饰性，提长轮毂的附加价值是主要目的。●涂装工艺流程：行业内常用2种流程，特殊颜色另外调整流程一：全涂装产品半成品备料→前处理清洗→喷粉→烘烤→精磨吹灰→喷底漆→喷色漆→喷透明漆(透明粉)→烘烤→成品下线→外观检查流程二：精车或铣加工产品半成品备料→前处理清洗→喷粉→烘烤→精磨吹灰→喷底漆→喷色漆→喷透明漆→烘烤→成品下线→外观检查→精车或铣加工→前处理清洗→喷透明漆(透明粉)→烘烤→成品下线→外观检查●涂装工艺中的要点：1、前处理清洗：由于加工后半成品表面会有切削液、机油残留，加之粗打磨后表面的灰尘和异物，所以喷涂前的清洗非常关键，主要依靠三个药剂槽液(喷淋)：脱脂、酸洗、钝化，最后必须再用纯水清洗过滤确保产品表面清洁度。2、调漆：不论是色漆还是透明漆，在使用时都需要用对应的稀释剂进行调配，且在不同的季节温度下调配的比例也不一样，必须达到一个合适的油漆粘度才能确保喷涂品质。3、烘烤：喷涂过程(包括喷粉、喷漆)中最关键的是“附着性”，就需必须要确保好正确的工艺烘烤温度和时间。温度低了：会造成涂层未干容易掉漆、脱漆；温度高了：会造成涂层脆性容易崩漆、剥漆。五、轮毂各部位名称及应用●轮毂各主要部位示意图：●轮毂各重要部位应用：1、CAP孔：轮毂装饰盖适配的部位。2、螺栓孔：与汽车安装盘上螺栓安装固定的部位。3、安装面：与汽车安装盘接触面的部位，平面度要内凹。4、中心孔：与汽车中心轴连接安装的部位。5、X-距：即刹车空间，刹车系统避让及冷却空间。6、偏距：即ET值，轮辋中心线至安装面的距离，靠近正面端为正值，远离正面端为负值。7、胎圈座：轮胎安装部位，直径不能超球带尺公差。●轮毂各详细尺寸部位示意图：●轮毂成品外观检查示意图：六、轮毂主要品质要求及影响●产品特殊特性介绍：在行业内对于产品品质的要求，会根据不同的影响程度、重要性来进行识别，又称为产品特殊特性。特殊特性：由顾客指定的产品和过程特性，包括政府法规和安全性，和/或由供方通过产品和过程选出的特性，可能影响安全或符合法规、组装、功能、绩效或后续产品处理的产品特性，或生产过程参数。企业里为了强调特殊特性项目的重要性，有的列为“零缺陷项目”。特殊特性的分类：有三大类安全特性、装配特性、外观特性●安全特性类品质要求及影响：安全特性：是指会涉及到产品性能、强度以及存在安全风险的缺陷项目，在日资企业也有叫做保安工程。●装配特性类品质要求及影响：装配特性：是指会影响到产品装配和适用性的缺陷项目。●外观特性类品质要求及影响：外观特性：是指会影响到产品美观度，包括表面漆层性能的缺陷项目。2016-02-26