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汽车铝合金轮毂制造 |
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作者：滨州盟威戴卡轮毂有限公司 朱利民 来源：汽车制造业 |
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轮毂是汽车上最重要的安全零件之一，有钢制轮毂和铝制轮毂之分，轮毂承受着汽车和载物质量作用的压力，受到车辆在起动、制动时动态扭矩的作用，还承受汽车在行驶过程中转弯、凹凸路面、路面障碍物冲击等来自不同方向动态载荷产生的不规则交变受力。轮毂的质量和可靠性不但关系到车辆和车上人员物资的安全性，还影响到车辆在行驶中的平稳性、操纵性、舒适性等性能，这就要求轮毂动平衡好、疲劳强度高、有好的刚度和弹性、尺寸和形状精度高、质量轻等，铝轮毂以其良好的综合性能满足了上述要求，在安全性、舒适性和轻量化等方面表现突出，博得了市场青睐，正逐步代替钢制轮毂成为最佳选择。
铝轮毂的制造设备、技术及趋势
汽车铝轮毂的最主要的生产工艺流程是：熔化→精炼→材料检验→低压铸造→X射线探伤→热处理→机械加工→动平衡检验→气密性检验→涂装。
1、 熔化
轮毂铝合金的熔化设备，按炉型分为塔式炉、感应炉、倾转炉、固定炉，按能源形式分为柴油、天然气、煤制气、电能。塔式炉熔化速度快、烧损少、能耗低；感应炉熔化速度快、合金成分均匀、生产环境好；倾转炉可以配料也可以做保温炉使用、使用安全、维护方便；固定炉可以配料也可以做保温炉使用、使用和维护简便；燃油热值高、熔化效率高、使用维护方便，燃气生产环境好、清洁、使用维护方便；煤制气经济实惠，电能容易控制、生产环境好。其中以燃油或燃气的塔式快速熔化炉为佳，同时配以铝屑熔化室使用更加方便，是主选设备。
熔化设备的关键在于炉温的控制，由于需要现场制造，故以国产为宜，而且，施工维护便利。由于轮毂铝合金对Fe（铁）含量要求严格（≤0.15%），因此炉衬必须采用非金属材料制作，配料时选用高牌号的纯铝，回炉料的比例要严格控制。
国内已有少数厂家采购生产用液态铝合金，并将液态铝合金直接运送到生产现场，采用液态铝合金直接铸造铝轮毂这种工艺方式，大大减少了原材料熔化时的烧损及二次熔化时能源的消耗，是铝轮毂制造技术发展的新方向。
铸造生产现场
2、精炼
铝液的精炼方法有气体法和熔剂法，处理方式有通入管路法、钟罩压入法、精炼机等。铝液精炼的设备，按形式分为固定式、移动式、吊装式、简易通管式，按精炼介质分为单一气体、双气体、气体加熔剂。固定式的设备运行平稳、可靠、精炼效果好，移动式的则使用灵活、方便，吊装式的使用方便，简易通管式的使用简单。为了提高精炼效果，避免对环境的污染，以采用双气体的固定式精炼机的使用效果最好，是主选设备，该精炼设备的关键在于控制系统的技术水平和设备的可靠性，进口和国产设备均可。
细化变质以采用杆状的AlTiB、AlSr合金为佳，使用无污染的熔剂已成为精炼细化变质处理的发展方向；而采用热分析和密度当量仪进行精炼、细化、变质效果的炉前分析则是铝液快速分析技术发展的新趋势。
3、铸造
汽车铝轮毂的成形工艺分为金属型重力铸造、低压铸造、挤压铸造、锻造工艺、旋压工艺，低压铸造具有生产效率高、铸件组织致密、自动化程度高等特点，可满足汽车铝轮毂的需要，成为了近年来国际上的主流工艺。国内汽车铝轮毂成形技术中，总产量的85％以上是采用低压铸造工艺生产，其余采用金属型重力铸造、挤压铸造和锻造工艺技术生产。
低压铸造机的关键在于炉压的控制精度和设备的可靠性，国内厂家选用的低压铸造机以保温炉为熔池式的为主，模具以四开模的形式为主，模具冷却是水气并用，由于铝轮毂正在朝大型化方向发展，因此设备的刚性一定要好，并有足够的开合模的力量。
4、X射线探伤
铝轮毂X射线探伤设备采用的是工业实时成象系统，使用的X射线管为进口160KVA的金属管，能穿透50mm以上级的铝合金，并能清晰地观察到缩松、针孔等缺陷。缺陷的识别有人工识别和程序自动识别等方式，并有图象处理和存储功能。该设备有进口和国产，但国产设备在可靠性和自动识别程序的开发上尚存在较大的差距，无法与国外设备相媲美，因此此类设备以进口带自动识别功能的X射线探伤设备使用效果最好，是主选设备。考虑到生产的自动化程度，在设备的进出口端要有输送料道系统，合格品与非合格品能够自动分离，带有生产统计软件功能的设备是行业中的应用发展趋势。
5、热处理
铝轮毂的热处理工艺为固熔加时效处理（T6处理），工艺要求炉温均匀性≤±5℃。热处理设备按炉型分为周期炉、连续炉，按能源形式分为天然气、电能。轮毂在炉内的放置多采用料架，产品分开放置以防轮毂变形。连续热处理炉按传动方式又分辊棒式、吊筐式、推盘式、步进式。其中连续热处理炉的炉温均匀性好（±3℃）、产品质量好、生产效率高、节能，是大批量生产的主选设备，而燃气吊筐式和无料筐式连续热处理炉是该类设备的发展方向。小批量间歇式生产时可以使用周期炉。由于连续热处理炉的生产量大，因此设备的可靠性和控制水平十分重要，为了工艺的可追述性，要配备温度记录仪。为方便操作，提高车间面积利用率，热处理生产线以U型布置或双层布置为佳。该设备以国产为宜，施工维护便利。
6、机械加工
在铝轮毂的加工方面，国内厂家一般是采用进口或国产的单轴立式或卧式数控机床，高精度CNC加工单元，切削液冷却，传统的加工顺序是在线外去除冒口，然后以毛坯外圆定位先车后钻，对于铝轮毂而言加工精度是足够的了。为了减少加工工序、提高生产效率和加工精度，同时满足环保的要求，新的技术是采用高精度CNC双轴立式加工单元，无切削液的干式加工——刀具微润滑空气冷却方式，加工顺序是先钻后车，以产品螺栓孔定位，车削转速至少2500r/min，并将去冒口在钻床上完成，减少了钻冒口工序，是铝轮毂加工技术的新趋势。
机加工生产现场
7、气密性检验
铝轮毂气密性检验的方法有水压试验和氦气质谱漏气试验。水压试验是在≥0.4MPa的气压下保压30s，通过目测观察水中铝轮毂漏气时的气泡来检验铝轮毂的漏气情况，这是国内绝大多数厂家选用的气密性检验方法，设备以国产为主。新的气密性检验方法是采用氦气质谱漏气试验，该方法是利用氦气质谱分析的原理，能够快速自动检测氦气的泄漏情况（漏气速率≤1×10-6 Pa?cm3/s），考虑到生产的自动化程度，在设备的工件进出口端要有输送料道系统，合格品与非合格品能够自动分离，该技术是气密性检验技术的新趋势，设备以进口为佳。
8、涂装
铝轮毂的外观式样有涂装、轮辐车亮面涂透明漆、抛光涂透明漆、电镀等，涂装的颜色有银灰色、运动银、细银、烟灰色、黑色等。由于电镀工艺对环保的影响大，应用量正在逐步减少，涂装为主导工艺。
涂装是铝轮毂生产的最后一道工序，其目的是提高铝轮毂的耐腐蚀性和美感，为了确保涂装的质量，生产现场要求清洁无尘。涂装的方法有手动喷和自动喷，手动喷涂的涂层厚度及喷涂质量不易控制，自动喷涂可将涂层厚度的精度控制在10mm、且均匀，厚度可根据顾客的要求进行调节；喷枪有静电喷枪和空气喷枪，后者只适用于喷油漆；涂装的工艺流程是：预处理→喷底粉→喷色漆→喷透明粉，特殊的也有预处理→喷色漆→喷透明粉或预处理→喷透明粉，但后两种工艺涂层的耐腐蚀性不如前者。目前采用的先进的工艺和设备是预处理→喷底粉→喷色漆→喷透明粉的涂装自动生产线。
先进的涂装自动生产线由表面预处理、烘干、静电粉末喷涂、喷漆、固化等组成，传输系统以地面链的方式将铝轮毂水平放置、铝轮毂可自转为好，并带有搬运机器人、粉末回收系统、粉末更换系统和废水处理装置。采用的自动化涂装工艺装备中，选用了静电喷枪和高速静电旋杯喷枪技术（转速20000r/min以上）、环保型无铬化预处理技术、喷粉技术、环保型水性漆技术，由于生产线的生产效率高、节省涂料、对环保好，是铝轮毂涂装技术发展的新趋势，其中喷枪、处理剂、粉剂、水性漆以进口产品为佳，目前只有个别厂家在使用。
涂装生产现场
结语
汽车铝轮毂正在向大直径、轻量化、高强度、美观化等方向发展，汽车主流市场是以15～18in（1in=25.4mm）轮毂为主，16in轮毂所占市场份额最大。铝轮毂制造技术的主要发展趋势是自动化、智能化、节约、节能和环保，具体措施有：液态铝合金直送生产现场、铝液无污染精炼、铝液热分析、X射线自动探伤、氦气自动试漏、干式机械加工、高速静电旋杯喷枪、无铬化处理、喷粉和水性漆等新技术新工艺。目前，6500万件的年产能使得我国成为了世界铝轮毂生产大国，我国汽车铝轮毂行业正在努力做大做强，力争早日成为铝轮毂生产强国。 (end)
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(5/4/2008) |
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