摘 要：鋁合金輪轂的結(jié)構(gòu)對(duì)強(qiáng)度有很大的影響，不管是制造商還是消費(fèi)者，都應(yīng)該在保證輪轂強(qiáng)度的基礎(chǔ)上來生產(chǎn)或選購(gòu)輪轂。

關(guān)鍵詞：鋁合金輪轂；結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；鑄造鍛造

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.049

輪轂是汽車輪胎內(nèi)廓以軸為中心，支撐輪胎的圓柱形金屬部件，是汽車上連接制動(dòng)盤、輪盤和半軸的重要零件。從材料上來分，汽車的輪轂可以被分為鋼材質(zhì)的輪轂、鋁合金材質(zhì)的輪轂和復(fù)合材料的輪轂。其中復(fù)合材料的輪轂主要指碳纖維輪轂，但碳纖維輪轂具有成本高、制造工藝復(fù)雜的缺點(diǎn)，很難進(jìn)入家用車的市場(chǎng)，因而家用車使用的輪轂主要是鋼質(zhì)輪轂和鋁合金輪轂。鋼材料汽車輪轂具有強(qiáng)度好的優(yōu)點(diǎn)，但由于鋼鐵的密度較鋁合金要大，鋼質(zhì)輪轂的重量較大，不適于輕量化，與目前汽車輕量化的發(fā)展趨勢(shì)不是很吻合，并且由于鋼材料輪轂沒法進(jìn)行時(shí)效強(qiáng)化，在外觀上看起來也不是那么的炫目。與鋼質(zhì)輪轂相比，鋁合金輪轂的密度小，在輕量化方面非常有優(yōu)勢(shì)，推廣應(yīng)用鋁合金輪轂對(duì)于社會(huì)的節(jié)能減排意義重大。其次，鋁合金的導(dǎo)熱系數(shù)較高，大于鋼的熱導(dǎo)率，在相同的使用條件下，鋁合金輪轂可以將更多的熱量散發(fā)出去。

1 鋁合金輪轂的制造方法

1.1 鋁合金輪轂的三種成型方法

對(duì)于鋁合金輪轂來說，它的制造方法有鑄造成型、鍛造成型、旋壓成型。鑄造法可以生產(chǎn)多種的鋁合金輪轂，輪轂的樣式比較多變，并且成本也相對(duì)較低，因而在鋁合金輪轂的制造方法中，鑄造成型是一種使用較多的成型方法。鋁合金輪轂的市場(chǎng)占有量非常大，在鋁合金輪轂中，有百分之八十以上的輪轂都是通過鑄造成型法生產(chǎn)的。鍛造成型方法目前主要用于高端跑車和高端改裝市場(chǎng)，鋁合金的鍛造成型是固體到固體的變化來生產(chǎn)輪轂，過程中不包含液態(tài)相變，都是固態(tài)變化。與鑄造鋁合金輪轂相比，鍛造生產(chǎn)的鋁合金輪轂力學(xué)性能更好，并且其強(qiáng)度高、耐腐蝕性能好。

旋壓的成型方法是指MAT旋壓技術(shù)，目前旋壓技術(shù)用的通常是日本ENKEI公司的技術(shù)，甚至模具也是ENKEI公司開的，旋壓技術(shù)制造的鋁合金輪轂的質(zhì)量、強(qiáng)度和延伸性已接近于鍛造輪轂，比普通的鑄造鋁合金輪轂的性能要強(qiáng)，性價(jià)比也相對(duì)較高，并且與鍛造輪轂相比，更容易生產(chǎn)。從質(zhì)量上講，MAT旋壓鋁合金輪轂比傳統(tǒng)鑄造法生產(chǎn)的輪轂輕，比鍛造法制造的鋁合金輪轂的質(zhì)量要大。

1.2 一種整體式鋁合金輪轂的旋壓成型

比如一個(gè)專利中公開的整體式鋁合金旋壓輪轂的制造方法，其制造方法主要包括以下幾個(gè)部分。選用鋁合金中厚板材為初始坯料，采用強(qiáng)力彎曲旋壓將鋁合金板材中部材料成形輪輻和將鋁合金板材邊部材料預(yù)成形輪輞，采用劈開旋壓將預(yù)成形輪輞劈開為輪輞前片坯料和后片坯料，采用強(qiáng)力變薄旋壓將前片坯料和后片坯料分別成形輪輞前片和輪輞后片，這種工藝生產(chǎn)的旋壓輪轂，材料利用率高，且材料經(jīng)過多道次塑性變形，強(qiáng)度高；無需預(yù)制鍛造或者鑄造毛坯，工藝簡(jiǎn)單，加工成本低，生產(chǎn)效率高；前片和后片無需焊接和螺釘連接，機(jī)械性能穩(wěn)定，安全性能高。

2 厚度對(duì)于鋁合金輪轂質(zhì)量的影響重大

對(duì)于鋁合金輪轂來說，厚度不是決定輪轂強(qiáng)度高低的決定性因素，許多經(jīng)改裝過的鍛造輪轂和輕量化的鑄造輪轂強(qiáng)度很大，但是厚度卻很薄。鋁合金輪轂有很多技術(shù)的規(guī)律是必須遵循的，就是大尺寸的輪轂的斷裂概率，明顯要高于小尺寸輪轂，相同材料和工況條件下，厚度較厚的輪轂的強(qiáng)度要強(qiáng)于厚度較薄的輪轂。對(duì)于鑄造鋁合金輪轂，在保證大輪轂強(qiáng)度的同時(shí)，如果難以保證其韌性在大的沖擊之后能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，則可能出現(xiàn)斷裂的情況。

2.1 輪轂厚度過薄導(dǎo)致的斷裂事故

2013年?yáng)|風(fēng)悅達(dá)起亞K5輪轂曾發(fā)生過斷裂事故，在這次事故爆發(fā)之后，無論是車主消費(fèi)者、制造商同行還是汽車評(píng)論界人士都反響劇烈，消費(fèi)者對(duì)起亞K5汽車輪轂的厚度進(jìn)行了分析。分析后他們發(fā)現(xiàn)，一些車輛輪轂的厚度低于應(yīng)該達(dá)到的厚度，汽車生產(chǎn)商給出的輪轂厚度是4.4mm，然后一些車主的分析結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)，自己汽車輪轂的厚度只有4mm，這明顯是不符合生產(chǎn)規(guī)定的情況。對(duì)于汽車行駛的安全性來說，汽車輪轂的重要作用不言而喻，輪轂的厚度更是直接影響輪轂的質(zhì)量，是絲毫來不得含糊的。通常大家認(rèn)為，如果一個(gè)汽車輪轂采用的是鋁合金材料制成，那么輪轂的厚度在5至10mm上下波動(dòng)，輪轂的生產(chǎn)制造商一般會(huì)參照自己所要生產(chǎn)的汽車輪轂的結(jié)構(gòu)和造型來選擇合適的厚度。對(duì)于當(dāng)時(shí)起亞K5部分批次的輪轂而言，輪轂的厚度不僅低于業(yè)界的參考值，甚至還要低于廠家設(shè)置的限值，那么在使用過程中就非常有可能出現(xiàn)意外情況。

如果輪轂的厚度不達(dá)標(biāo)，在車輪高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)受到外力作用就有可能產(chǎn)生爆裂。由此可以看出輪轂厚度從一定程度上講也是很重要的。不管是制造商還是消費(fèi)者，都應(yīng)該在保證輪轂強(qiáng)度的基礎(chǔ)上來生產(chǎn)或選購(gòu)輪轂。

2.2 鋁合金輪轂的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)

亞洲對(duì)鋁合金輪轂鑄造認(rèn)證，主要是來日本的JWL/VIA標(biāo)準(zhǔn)，主要是針對(duì)輪轂的強(qiáng)度做了強(qiáng)制性的規(guī)定。目前中國(guó)還沒有自己的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)在只依照日本的JWL/VIA標(biāo)準(zhǔn)、美國(guó)交通部的DOT認(rèn)證、最高的標(biāo)準(zhǔn)就是德國(guó)的TUV認(rèn)證。不同標(biāo)準(zhǔn)對(duì)輪轂的要求也不同，比如對(duì)于同一款輪轂，日本JWL/VIA標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定單個(gè)輪轂承重690KG就可以算是通過標(biāo)準(zhǔn)；而德國(guó)的TUV標(biāo)準(zhǔn)則規(guī)定，單個(gè)輪轂的承重要達(dá)到800KG。一個(gè)輪轂的承重差了110KG，那么4個(gè)輪轂就相差440KG。

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作者簡(jiǎn)介：李豐（1982-），男，河北薊縣人，碩士，研究方向：鋁合金汽車零部件設(shè)計(jì)。