鎂合金輪轂在汽車行業的應用現狀和制造工藝

關文遷

摘 要：文章根據鎂合金輪轂在汽車行業的應用特點以及優勢，介紹相關鎂合金輪轂的制造工藝，希望為相關機構或是部門提供相對應的參考作用。

關鍵詞：鎂合金輪轂;汽車;鑄造

中圖分類號：U465 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）09-225-03

Application status and manufacturing process of magnesium alloy wheelsin the automotive industry

Guan Wenqian

（ GAC Toyota Motor Co.， Ltd.， Guangdong?Guangzhou 510800?）

Abstract：?This article introduces the manufacturing process of related magnesium alloy wheels based on the application characteristics and advantages of magnesium alloy wheels in the automotive industry. Provide a corresponding reference role.

Keywords： Magnesium alloy wheels; Automotive; Casting

CLC NO.：?U465??Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）09-225-03

前言

從改革開放以來，國家經濟不斷快速發展，汽車已經不斷走入各色人群以及各種市場當中，而在國內有關汽車廠商的不斷發展，促使消費者已經不再局限于簡單的汽車，更多的是對汽車的工藝以及智能化配備有了更高的要求，汽車輪轂單元作為精確引導汽車輪轂轉動以及承重的部分，既能夠承受軸向載荷同時也可以對徑向載荷起到承載作用，是汽車當中非常重要的零部件，而輪轂是車輪中心安裝車軸的部位，應當定期對汽車輪轂位置進行保養^[1-6]。一般來說，合金輪轂主要以鋁合金為主，這從價格上就已經遠遠高過了鋼制輪轂，還現階段為了迎合國家綠色環保的標準，更是有了一些以鎂合金以及鉻、鈦等元素為基本材料的合金輪轂^[7]。

1 鎂合金輪轂的特點和優勢

從汽車輪轂發展以來，市場就一直被鋼制輪轂所占領，但是到了近代，鋼制輪轂市場已經被合金輪轂漸漸替代，這主要是由于把相關合金應用于汽車輪轂上會使得汽車性能有效提升，而在眾多合金輪轂當中，企業為了達到最高效益，現在市面上較為廣泛運用的是鋁合金輪轂，其具有可以顯著降低車身重量從而促進汽車燃油效率有效提高，對環境環保以及低碳減排的國家可持續性發展理念具有重大意義^[8-10]，同時鋁合金的阻尼系數較高，可以達到很好的車身減震效果，提高了汽車行駛的安全性以及舒適性，同時鎂合金輪轂還可以做到外觀個性化以及簡潔化，符合現今人們的時尚觀念，同時在鎂合金鑄造與鍛造方面，鍛造鎂合金輪轂強度較高，同時其間的分子結構也更為緊密，相同體積的輪轂鍛造所需材料較少^[11-16]。

2 鎂合金輪轂制造工藝

2.1 鍛造法

從目前傳統的鎂合金汽車輪轂鍛造方法來看，鎂合金汽車輪轂組織還具有不夠致密以及機械強度較低的問題^[17]，而根據這些問題，筆者提出一種較為理想的鎂合金汽車輪轂鍛造方法，首先將鎂合金原料控制溫度在300至450攝氏度，在這整個加溫控制過程當中都應當按照此溫度來進行控制，在加熱爐當中加熱，然后對鎂合金原料實行預鍛造^[18]，使用液壓鍛造機將鎂合金原料鍛造成為胚料，再將其轉入出成形輪轂模型當中加熱，溫度保持上一個步驟不變，同時將其鍛造成精型輪轂，再對其進行下一步精細處理，然后將輪轂放置在擠壓定型裝置上進行輪轂擠壓定型鍛造，由此方法鍛造出來的鎂合金輪轂不僅大大的縮短了鍛造時間，同時生產效率較高，鍛造出來的鎂合金汽車輪轂組織機械強度以及致密性都比較高^[19-21]。

2.2 鑄造法

從這些年發展來看，鎂合金輪轂鑄造成型技術，已經有了各種如精密沖鍛成型技術、擠壓鑄造技術、擠壓鑄造低壓鑄造結合技術以及旋壓成形技術、半固態觸變成型技術以及擠壓鑄造流變鑄造結合技術、真空傾轉法差壓鑄造等技術，而從現在來說，世界上僅有德國與日本對該類技術進行的相關深入研究并已經開始投入生產使用，國內目前對該技術的研究還僅僅停留在二汽從德國引進一套輪轂旋壓生產線^[22]，東北大學已經成功研發鎂合金輪轂溫擠成型技術^[23]，而重慶大學就新型擠壓鑄造技術進行了相關有效研究^[24]，雖然這些輕合金輪轂技術研究正在往國際先進水平相接軌，但是在國內實際產業化還存在著一定差距^[25]。

2.2.1 重力鑄造

對于重力鑄造法一般來說采取底注式澆注系統，外貼腰型冒口，重力鑄造工藝上，由于其工藝不好控制，使得相關重力鑄造工藝可能出現松說的現象，同時機械性能和氣密性也得不到有效保障，重力鑄造法制作鎂合金輪轂，首先應當分析合金成分對性能以及工藝的影響，然后根據各種工藝因素對鑄件質量的作用規律來采取各種措施控制因素，也可以達到一種高效的輪轂制造工藝^[26]。

2.2.2 壓力鑄造

真空壓力鑄造技術是在傳統的壓力鑄造基礎上輔以相關抽真空技術，實現了將型腔內的氣體抽出或部分抽出使得相關金屬業在相對真空的條件下充填型腔，并在壓頭壓力下保壓凝固的鑄造工藝技術，在壓鑄工藝上生產的鎂合金輪轂具有尺寸精密度較高以及表面粗糙度較低等優良特性，但是由于高壓塞留卷入的氣體可能會彌漫分布到鑄件當中，因而壓鑄輪轂并不能夠通過熱處理來提高鎂合金輪轂強度，并且其伸長率比較低，在使用過程當中可靠性也比較差，一般來說，為了有效降低生產成本，同時提高相關輪轂的使用性能，國內一般采用研究相關汽車以及摩托車輪轂運動形式來選取相對應的鑄造工藝^[27-30]。

2.2.3 低壓鑄造

一般來說，合金輪轂的低壓鑄造方法適用于鋁合金，在鎂合金輪轂低壓鑄造時可能會產生氧化或者燃燒爆炸等情況，由此低壓鑄造鎂合金輪轂生產方式變得十分復雜，在鎂合金輪轂低壓鑄造時應當特別注意防止氧化，低壓鑄造是將鑄型放在一個密閉的爐子上^[31]，使得型腔利用深夜觀和爐膛里的金屬液體相通，并在爐膛的金屬液面上加入帶壓力的空氣，金屬液體通過壓力流向型腔，待凝固以后，控制未凝固的金屬從升液管流回爐膛，同時控制其流入速度以及壓力，使得金屬能夠在壓力下結晶凝固從而形成鑄件^[32]。

3 總結

鎂合金輪轂主要應用于汽車以及摩托車等行業，由于在現階段鎂合金輪轂還存在著價格稍高的現象，這也是與其制造工藝繁雜有所聯系，如何實現鎂合金輪轂高效鑄造是當下輪轂行業發展的一個重要瓶頸，現階段電磁泵低壓鑄造技術是一個非常好的發展方向，希望通過有關人員繼續研究實現鎂合金輪轂大量應用，為我國鎂合金輪轂行業帶來有效發展。

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