汽车轮毂材料与加工工艺选择

汽车轮毂材料与加工工艺选择 摘要：汽车轮毂是汽车行驶中最重要的部件之一，其性能直接影响到汽车行驶的安全性和乘坐的舒适性。现通过对各种汽车轮毂材料和加工工艺的分析，总结了各种汽车轮毂材料和加工工艺的优缺点，可为优化汽车轮毂设计制造和推动行业发展提供参考。关键词：汽车轮毂；钢轮毂；合金材料轮毂；复合材料轮毂；加工工艺0引言汽车轮毂是汽车车轮的重要组成部件之一，在汽车行驶过程中起到非常重要的作用，其性能好坏直接影响到乘员乘坐的舒适性和行驶的安全性，同时它也是现代汽车外形设计的一个亮点，可以对汽车装饰起到画龙点睛的作用。所以，汽车轮毂在设计过程中不但要有符合现代审美观念的外形，更要考虑汽车行驶中各种受力对轮毂结构的影响，同时也要保证汽车行驶的安全性和操控性。因此，对汽车轮毂材料的选择和加工工艺的研究，对于提升轮毂整体性能和保证汽车安全行驶具有一定的指导意义。1汽车轮毂材料的选择汽车从诞生之初发展到现在，车轮轮毂材料经历了不同的选择与不断的改进，在保证其性能的同时正不断朝轻量化、经济性、安全性、节能环保等方向发展。从目前的使用情况来看，汽车轮毂主要有钢轮毂、合金材料轮毂、复合材料轮毂等，下面对这几种材料的轮毂进行分析。1.1钢轮毂钢轮毂是用钢铁材料加工的轮毂，也是最早使用的汽车轮毂材料，其具有价格低廉、强度高、耐磨性好、加工工艺成熟简单等特点，在现代的各种中低端轿车和货车上还在大量使用，其主要缺点是质量大、美观性较差。钢轮毂主要可选择的材料有碳素钢、球墨铸铁、其他钢铁材料等。碳素钢轮毂大多在一般动力性能汽车上使用，其强度低、对外力的抵抗力较差，对汽车制动时产生热量的散热性能有限，且在碳素钢表面加工装饰图案难度较大，但其价格较经济，是很多低端车辆轮毂材料的首选。球墨铸铁轮毂比碳素钢轮毂具有更优秀的力学性能，但其在加工过程中比碳素钢更难控制形状，所以加工成本更高，经济性不好。近年来，其他钢铁材料如某些合金钢作为汽车轮毂材料使用越来越多，其具有强度较高、质量更轻、散热能力较好、加工成型性能良好、易于焊接等优点，得到了广大汽车零部件制造厂的青睐。1.2合金材料轮毂目前用于汽车轮毂的合金材料主要有铝合金材料及镁合金材料，合金材料轮毂的主要优点有：（1）散热性能好，合金材料轮毂具有较高的散温系数，表面也易加工成通风形状结构，利于散热，在汽车连续制动时大大降低了轮胎爆胎的风险。（2）重量轻，合金材料轮毂相比同尺寸的钢轮毂可减轻重量35%左右，这符合汽车轻量化设计的思路，可使汽车行驶更加节能。（3）加工性能好，合金材料轮毂容易加工处理，铸造性能好，具有较强的切削加工性能，因此轮毂尺寸精度高，表面易于加工处理出精美图案。1.3复合材料轮毂在现代汽车零部件如车身、轮毂、发动机、变速器等的制造中，复合材料的使用越来越多。复合材料是一种新型材料，通过选择合适的材料和加工方法制造的复合材料轮毂具有强度高、质量轻、韧性好、抗腐耐磨等优点，符合汽车可持续发展和节能环保的发展趋势，是以后汽车轮毂发展的方向。2汽车轮毂的加工工艺加工工艺直接影响汽车轮毂的整体性能，对汽车行驶的安全性起到重要作用。因此，科学地选择轮毂加工工艺，严格控制加工误差，遵循轮毂结构及形状参数，对改善汽车轮毂加工精度、保证轮毂加工质量具有重要的意义。2.1轮毂加工中的主要参数轮毂加工中的主要参数很多，在加工中一定要注意将参数控制在合理的范围内，否则将会影响轮毂的结构和性能。主要加工参数有：2.1.1轮毂直径轮毂直径越大，汽车通过性越好，轮胎的扁平比也越大，这样能提高汽车行驶的稳定性和操控性，但越大的轮毂直径需要的加速力矩越大，从而会增加汽车的油耗。2.1.2节圆直径节圆直径指轮毂中央固定螺栓间的直径。此参数是影响汽车操控性与稳定性的重要因素，所以一定要科学地设计轮毂的节圆直径并保证加工参数。2.1.3中心孔中心孔指轮毂同心圆与轮毂中心的位置，保证该参数的精度对轮毂的正常安装起着重要的作用。2.2轮毂加工方法的选择轮毂加工依据其材料和性能要求的不同可选择不同的方法，主要加工方法有：2.2.1铸造铸造是轮毂常用也是成本最低的一种加工工艺，能满足大部分汽车对轮毂的受力要求，按制造难度及性能由低到高可分为重力铸造、低压铸造和旋压铸造。重力铸造就是将液态的金属倒进轮毂模具中冷却成型，这种加工方法工艺简单、成本较低，但制造的轮毂分子密度较低，强度不高，不能承受较大的载荷。低压铸造工艺会在重力铸造的基础上施加一个恒定的压力使之成型，轮毂分子密度更高，强度有较大的提高，是目前低成本、高质量加工轮毂的重要方式。旋压铸造是将轮毂一边加热一边进行旋转冲压，使轮毂内的金属分子更加紧密，强度更高。2.2.2锻造锻造工艺轮毂一般在高性能汽车上面使用，锻造轮毂的制造过程是先将铝块进行加热，到了一定的温度后用锻压机压成毛坯，然后将毛坯旋压成型。与铸造工业轮毂相比，其加工工艺相对复杂，但锻造加工工艺生产的轮毂密度均匀且质量更轻、强度更高，表面更为平滑，易于二次加工。利用锻造工艺加工的轮毂性能较铸造工艺加工的轮毂优异，是高端车型、特殊用途车型的首选。2.2.3轮毂表面处理轮毂表面处理工艺主要是为了加强轮毂对汽车的装饰效果，主要处理工艺包括抛光、喷涂、电镀、精车、镶件、拉丝等，经过表面处理的轮毂更加美观和光亮，是很多高端车型外形装饰的重要元素之一。2.3加工工序汽车轮毂加工工序受轮毂的结构设计及材料影响，基本大同小异。常见的轮毂加工工序为：大头各端面粗车→小头各端面粗车→轮辋安装止口及平面精车→内外轴承位精车→油封精车→制动器安装位精车→钻孔→攻牙→铰孔→检验→入库。不同设计结构的轮毂加工工序不同，主要考虑加工精度、加工效率、加工质量的一致性等因素。3结语汽车轮毂作为汽车行驶的关键部件，有效保证了汽车行驶的安全性和操控性，同时其也是汽车外形装饰的重要元素之一，在选择轮毂材料和加工工艺时，要综合考虑制造成本、汽车的行驶性能要求及特殊用途等，但轻量化、高强度、节能环保是轮毂制造可持续发展的大势所趋。参考文献1聂晓朋，杨磊，张世琪.汽车轮毂材料发展现状和制作工艺J.科技资讯，2017，15（26）：92.2高洁宇.汽车轮毂加工工艺分析J.建筑工程技术与设计，2019（28）：3681.