1、鋁鎂合金車(chē)輪發(fā)展概況及旋壓成形車(chē)輪前景研究概述分析了目前國(guó)外鋁合金車(chē)輪發(fā)展?fàn)顩r、鎂合金產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀、鎂合金車(chē)輪發(fā)展?fàn)顩r和旋壓車(chē)輪研究制造概況，比較了通過(guò)旋壓技術(shù)制造的合金車(chē)輪的優(yōu)越性，并對(duì)鋁鎂合金旋壓車(chē)輪的前景進(jìn)行了展望。前言 隨著市場(chǎng)全球化的發(fā)展，跨國(guó)公司紛紛在我國(guó)投資，或加大在我國(guó)的采購(gòu)份額。目前，具有較多優(yōu)勢(shì)的輕合金材料已逐步廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，特別是伴隨著汽車(chē)、摩托車(chē)制造業(yè)的發(fā)展，鋁鎂合金材料成形及其車(chē)輪制造業(yè)得到了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。21世紀(jì)的經(jīng)濟(jì)全球化浪潮，推動(dòng)了汽車(chē)工業(yè)的市場(chǎng)一體化、分工專(zhuān)業(yè)化、產(chǎn)業(yè)規(guī)?；目焖侔l(fā)展，鋁鎂合金車(chē)輪企業(yè)也已形成向多家汽車(chē)廠供貨、跨國(guó)供應(yīng)的局面。作為汽車(chē)

2、零部件行業(yè)的一部分，鋁車(chē)輪行業(yè)的發(fā)展與全球汽車(chē)行業(yè)發(fā)展緊密相關(guān)。從全球看，汽車(chē)行業(yè)是個(gè)成熟的市場(chǎng)，增長(zhǎng)緩慢，過(guò)去7年(1999-2005)全球汽車(chē)產(chǎn)量的復(fù)合增長(zhǎng)(CAGR)只有3.6%。而中國(guó)汽車(chē)市場(chǎng)則進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期，同期的復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)19.6%。從總量看，2005年全年汽車(chē)產(chǎn)量6653萬(wàn)輛，其中中國(guó)的汽車(chē)產(chǎn)量570萬(wàn)輛。從汽車(chē)保有量看，2004年全球汽車(chē)保有量約為85,477萬(wàn)輛，同期中國(guó)汽車(chē)保有量為約2694萬(wàn)輛。汽車(chē)車(chē)輪需求主要來(lái)自新增汽車(chē)產(chǎn)量，售后市場(chǎng)車(chē)輪需求則與汽車(chē)保有量有關(guān)。2005年全球汽車(chē)車(chē)輪需求約4.13億只，其中鋁車(chē)輪需求約1.78億只。中國(guó)市場(chǎng)2005年車(chē)輪需求約350

3、0萬(wàn)只，其中鋁車(chē)輪約2000萬(wàn)只。根據(jù)中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)有關(guān)車(chē)輪行業(yè)“十一五”發(fā)展規(guī)劃的資料，2004年我國(guó)車(chē)輪總產(chǎn)銷(xiāo)量約5500萬(wàn)件，其中國(guó)OEM量約2900萬(wàn)只，其中乘用車(chē)車(chē)輪1640萬(wàn)只(鋼制車(chē)輪540萬(wàn)件，鋁車(chē)輪約1100萬(wàn)件)，商用車(chē)車(chē)輪1260萬(wàn)件。據(jù)測(cè)算，2004年全球汽車(chē)車(chē)輪總需求量約36150萬(wàn)件，其中鋁車(chē)輪約16296萬(wàn)件。鋁合金車(chē)輪發(fā)展概況1 國(guó)外鋁合金車(chē)輪狀況11 國(guó)外鋁合金車(chē)輪現(xiàn)狀國(guó)外鋁合金車(chē)輪制造業(yè)在20世紀(jì)70年代得到快速發(fā)展。如北美輕型車(chē)鋁車(chē)輪，1987年只占19%，到2001年已占到58.5%；日本轎車(chē)裝車(chē)率超過(guò)45%；歐洲超過(guò)50%。一般輪轂制造企業(yè)最小生產(chǎn)規(guī)

4、模不低于年產(chǎn)120萬(wàn)只，產(chǎn)量大的企業(yè)已超過(guò)千萬(wàn)只。其主要市場(chǎng)為面向大中型車(chē)輛整車(chē)廠配套供貨，有的主要面向維修市場(chǎng)，有的兩者兼而有之。北美鋁合金車(chē)輪市場(chǎng)發(fā)展具有代表性。表1給出北美鋁、鋼車(chē)輪2001年、1999年的銷(xiāo)售量和市場(chǎng)占有率?？梢钥闯鰞赡觊g鋁合金車(chē)輪市場(chǎng)占有率增長(zhǎng)7.2個(gè)百分點(diǎn)，銷(xiāo)售量增長(zhǎng)近700萬(wàn)只；鋼車(chē)輪市場(chǎng)占有率亦下降7.2個(gè)百分點(diǎn)，銷(xiāo)售量減少近300萬(wàn)只。表1 北美輕型車(chē)車(chē)輪市場(chǎng)情況 單位：萬(wàn)只，%注： 北美含美國(guó)、加拿大、墨西哥輕型卡車(chē)含輕型廂式車(chē)、SUV、皮卡等車(chē)型。轎車(chē)、輕型卡車(chē)市場(chǎng)占有率指分別為鋁、鋼車(chē)輪的市場(chǎng)占有率，小計(jì)市場(chǎng)占有率是指占合計(jì)的市場(chǎng)占有率。表2給出美國(guó)3大

5、汽車(chē)公司鋁車(chē)輪裝車(chē)率增長(zhǎng)情況。表2 2002年美國(guó)3大汽車(chē)公司鋁車(chē)輪裝車(chē)率 單位：% 北美鋁合金車(chē)輪外徑以16英寸使用最多，2001年轎車(chē)使用率占55%以上，供應(yīng)量超千萬(wàn)只；輕型車(chē)使用率在59%以上，供應(yīng)量為1275萬(wàn)只；其次使用最多的是外徑15英寸的鋁輪，分別占轎車(chē)、輕型卡車(chē)用量的30%和26%，供應(yīng)量均在500萬(wàn)只以上。12 國(guó)鋁合金車(chē)輪現(xiàn)狀隨著我國(guó)汽車(chē)市場(chǎng)的快速發(fā)展，不斷引進(jìn)技術(shù)，鋁合金車(chē)輪的制造和應(yīng)用也迅猛發(fā)展起來(lái)。1988年我國(guó)第一家鋁合金車(chē)輪企業(yè)戴卡鋁輪轂制造成立，進(jìn)入20世紀(jì)90年代，南海中南鋁等一批鋁合金車(chē)輪制造企業(yè)迅速建立起來(lái)，鋁合金車(chē)輪迅速在我國(guó)得到推廣。到2003年，我國(guó)

6、摩托車(chē)鋁車(chē)輪裝車(chē)率已超過(guò)55%，汽車(chē)裝車(chē)率已超過(guò)50%。目前全球鋁車(chē)輪年需求量約1.78億件，中國(guó)約2000萬(wàn)件。國(guó)際市場(chǎng)對(duì)中國(guó)汽車(chē)零部件的需求在快速增長(zhǎng)，車(chē)輪是零部件出口的重要產(chǎn)品，過(guò)去5年車(chē)輪出口的復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)48.1%，05年出口額為15.69億美元，06年上半年出口達(dá)10.49億美元，占零部件出口總額的11%。表3 2003年我國(guó)部分鋁合金車(chē)輪制造公司概況 單位：人/百萬(wàn)元/萬(wàn)件 注：六豐為2002年數(shù)據(jù)。東風(fēng)車(chē)輪為2004年數(shù)據(jù)。資料有限，可能不翔實(shí)。在2004年，ZCW（萬(wàn)豐奧特）、ZNA（中南鋁）、戴卡（戴卡），均獲“中國(guó)名牌”產(chǎn)品稱(chēng)號(hào)。萬(wàn)豐奧特公司創(chuàng)建于1994年，從生產(chǎn)摩托車(chē)

7、鋁合金車(chē)輪起步，經(jīng)過(guò)十年飛速發(fā)展，現(xiàn)已成為國(guó)鋁合金車(chē)輪行業(yè)發(fā)展最快、勢(shì)頭最猛的企業(yè)。其旗下萬(wàn)豐奧威是一家專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)汽車(chē)鋁輪的公司，2006年鋁合金車(chē)輪產(chǎn)能約為540萬(wàn)件，預(yù)計(jì)2010年將達(dá)8001000萬(wàn)件。一陽(yáng)輪轂已建成年產(chǎn)100萬(wàn)只鋁合金輪轂項(xiàng)目，臺(tái)山市富誠(chéng)鋁業(yè)投資1億美元，已建成投產(chǎn)年產(chǎn)300萬(wàn)只鋁合金輪轂項(xiàng)目，以利用國(guó)較低的資源成本占領(lǐng)國(guó)外輪轂市場(chǎng)。2 鋁合金車(chē)輪的發(fā)展趨勢(shì)為了適應(yīng)汽車(chē)更安全、更節(jié)能、降低噪聲、污染物排放不斷加嚴(yán)的要求，鋁合金車(chē)輪正在向大直徑、輕量化、寬輪輞、高強(qiáng)度、更美觀等方向發(fā)展。以北美鋁合金車(chē)輪市場(chǎng)為例，在前些年，輪轂直徑還是以1314英寸為主，現(xiàn)在的主流市場(chǎng)則是以

8、15-16英寸，甚至17英寸。如表4所示。從表4可以看出，16英寸車(chē)輪所占市場(chǎng)份額最大、增長(zhǎng)也最快，從1997年占車(chē)輪市場(chǎng)38.3%，到1999年上升到45%，2001年已占到57.7%。其次是15、17英寸車(chē)輪，占總市場(chǎng)份額分別為27.62%和11.77%。18、19、20英寸大直徑車(chē)輪市場(chǎng)上也有表現(xiàn)。據(jù)預(yù)測(cè)，未來(lái)的幾年，18英寸直徑車(chē)輪將會(huì)成為轎車(chē)車(chē)輪的標(biāo)準(zhǔn)配置。車(chē)輪生產(chǎn)商已開(kāi)始著手安排22、24英寸及以上車(chē)輪的生產(chǎn)線，以應(yīng)付市場(chǎng)的新需求。大直徑車(chē)輪與輪胎組合，比小直徑車(chē)輪與輪胎組合，更顯現(xiàn)代、霸氣和時(shí)髦。由于大直徑、寬輪輞，使輪胎與地面的接觸面積更大，從而增加汽車(chē)與地面的附著力和摩擦力，

9、使汽車(chē)的操縱性能更好，提高汽車(chē)的安全性。一般要求與扁平輪胎相匹配。但大直徑、寬輪輞，也會(huì)產(chǎn)生使輪胎磨損加快的不利影響。為了減輕車(chē)輪重量、提高強(qiáng)度，一般采用鍛造工藝、組裝式工藝生產(chǎn)車(chē)輪，可減輕重量20%左右。還可采用高強(qiáng)度鎂合金、鈦合金制造車(chē)輪。但會(huì)使成本相應(yīng)增加。為了降低車(chē)輪噪聲，有的在輪輻和輪輞之間，加一特殊橡膠結(jié)合件?？梢源蟠蠼档蛙?chē)輪噪聲，并提高汽車(chē)操縱穩(wěn)定性。為了使車(chē)輪更美觀，一般采用鍍鉻、拋光、噴漆、噴粉、加裝不銹鋼或塑料轂蓋、壓鑄花紋、改進(jìn)車(chē)輪設(shè)計(jì)圖案等辦法。表4 2001年北美鋁合金車(chē)輪不同外徑市場(chǎng)供應(yīng)量及份額 單位：英寸，萬(wàn)只，% 3 國(guó)外鋁合金車(chē)輪主要制造工藝國(guó)外鋁合金車(chē)輪制造

10、主要采用較低成本的低壓鑄造工藝，約占全部產(chǎn)量的80%以上，其次是采用最簡(jiǎn)便的重力鑄造工藝，約占其全部產(chǎn)量的20%不，另外，還有少數(shù)企業(yè)采用鍛造法、焊接組裝法生產(chǎn)。金合利采用擠壓鑄造工藝，其產(chǎn)品質(zhì)量都有提高，取得較好的效果。國(guó)外最近出現(xiàn)無(wú)氣孔壓鑄新工藝（充氧壓鑄法），日本輕金屬株式會(huì)社、美國(guó)鑄鍛公司已開(kāi)始應(yīng)用于生產(chǎn)。表5 目前國(guó)外鋁輪轂的主要制造工藝比較 目前低壓鑄造技術(shù)產(chǎn)品無(wú)法滿(mǎn)足大尺寸、高負(fù)荷(大客車(chē)、載貨車(chē))以及高端產(chǎn)品市場(chǎng)的需求，尤其是國(guó)企業(yè)在大尺寸車(chē)輪制造上與國(guó)外相比存在較大差距，而非鑄造方式生產(chǎn)16吋以上車(chē)輪在國(guó)尚屬空白。旋壓鋁輪轂由于不受尺寸制約、產(chǎn)品美觀、性能良好、安全性高、節(jié)省

11、材料等因素，其發(fā)展勢(shì)頭良好，并屬先進(jìn)成形技術(shù)，其技術(shù)水平已基本趨于成熟，現(xiàn)已引起較多公司的關(guān)注，正逐步向批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)化。鎂合金及車(chē)輪發(fā)展概況1 鎂合金特點(diǎn)與其它結(jié)構(gòu)材料相比，鎂合金具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1) 鎂合金的密度是鋼的23，鋁的67，塑料的170，是金屬結(jié)構(gòu)材料中最輕的金屬，鎂合金的屈服強(qiáng)度與鋁合金大體相當(dāng)，只稍低于碳鋼，是塑料的4-5倍，其彈性模量更遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于塑料，是它的二十多倍，因此在相同的強(qiáng)度和剛度情況下，用鎂合金做結(jié)構(gòu)件可以大大減輕零件重量，這點(diǎn)對(duì)航空工業(yè)、船舶工業(yè)、汽車(chē)工業(yè)、軍工、手提電子器材均有很重要的意義。2) 鎂合金與鋁合金、鋼、鐵相比具有較低的彈性模量，在同樣受力條件下，可消

12、耗更大的變形功，具有降噪、減振功能，可承受較大的沖擊震動(dòng)負(fù)荷。3）鎂合金具有良好的加工性能和尺寸穩(wěn)定性：鎂合金有相當(dāng)好的切削加工性能，切削時(shí)對(duì)刀具的消耗很低，切削功率很小。鎂合金、鋁合金、鑄鐵、低合金鋼切削同樣零件消耗的功率比值為：1：1.8：3.5：6.3。鎂合金有較高的尺寸穩(wěn)定性，穩(wěn)定的收縮率，鑄件和加工件尺寸精度高，除鎂-鋁-鋅合金外，大多數(shù)鎂合金在熱處理過(guò)程及長(zhǎng)期使用中由于相變而引起的尺寸變化接近于零。2 鎂合金行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀目前，國(guó)外主要以壓鑄方法為主導(dǎo)生產(chǎn)制造鎂合金結(jié)構(gòu)件，變形產(chǎn)品國(guó)外已有沖壓車(chē)門(mén)等產(chǎn)品，國(guó)相對(duì)及極少。國(guó)有色金屬壓鑄已有相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)，現(xiàn)擁有壓鑄廠點(diǎn)及相關(guān)企業(yè)總共約300

13、0家，壓鑄機(jī)制造廠約有20家，年產(chǎn)壓鑄件30多萬(wàn)噸。其中鋁壓鑄件占75.5%，鎂壓鑄件僅占1%左右。乾通汽車(chē)附件為桑塔納轎車(chē)生產(chǎn)鎂合金壓鑄變速箱外殼已有多年歷史。但總體上看，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比我國(guó)的壓鑄件綜合質(zhì)量較差（加工余量大、廢品率高、合金利用率低、鑄造工藝裝備基礎(chǔ)條件差、環(huán)保和能耗問(wèn)題較嚴(yán)重、缺乏專(zhuān)門(mén)人才和新工藝新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力）。致使產(chǎn)品價(jià)格較高缺乏競(jìng)爭(zhēng)力?？梢哉f(shuō)我們現(xiàn)有的基礎(chǔ)完全不能適應(yīng)鎂合金產(chǎn)業(yè)化的要求?？偟闹v鎂合金的壓鑄和變形產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)水平現(xiàn)在還很低，相對(duì)鋁合金，鎂合金壓鑄及變形產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量的穩(wěn)定性較差、廢品率較高，致使鎂合金產(chǎn)品價(jià)格較高，制約了鎂合金產(chǎn)品的推廣應(yīng)用和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)

14、。3 鎂合金行業(yè)發(fā)展前景面對(duì)國(guó)際、國(guó)市場(chǎng)對(duì)鎂合金產(chǎn)品巨大需求和競(jìng)爭(zhēng)的壓力，我國(guó)鎂合金產(chǎn)業(yè)化面臨著重大的發(fā)展機(jī)遇和嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。鎂合金產(chǎn)業(yè)是一項(xiàng)涉及面廣、技術(shù)集成度高的大型系統(tǒng)工程。充分發(fā)揮鎂合金鑄造及變形技術(shù)在產(chǎn)業(yè)化中的作用，是實(shí)現(xiàn)我國(guó)鎂合金產(chǎn)業(yè)化跨躍式發(fā)展的必要條件。十一五期間在政府的統(tǒng)一協(xié)調(diào)下，將對(duì)鎂合金開(kāi)發(fā)應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化重大專(zhuān)項(xiàng)組織攻關(guān)，以解決一批共性技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)和配套技術(shù)，其關(guān)鍵技術(shù)包括有鎂合金管材和特種型材擠壓技術(shù)及應(yīng)用、鎂合金板材軋制、沖壓成型及薄帶連鑄技術(shù)及應(yīng)用、鎂合金產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)等項(xiàng)目。這些項(xiàng)目的研究開(kāi)發(fā)，遵循以企業(yè)為主體，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，按市場(chǎng)機(jī)制運(yùn)作的原則，一定會(huì)積極穩(wěn)妥地使我

15、國(guó)鎂合金產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程向前推進(jìn)。經(jīng)過(guò)扎扎實(shí)實(shí)的工作建立起來(lái)的產(chǎn)業(yè)化基地，必將發(fā)揮其龍頭和示作用。我們相信，經(jīng)過(guò)十一五及今后一段時(shí)期各方面扎實(shí)的工作，我國(guó)由鎂大國(guó)變?yōu)殒V強(qiáng)國(guó)的日子是一定會(huì)來(lái)的。4 鎂合金在汽車(chē)工業(yè)及車(chē)輪上的應(yīng)用近二十年來(lái)，世界汽車(chē)產(chǎn)量持續(xù)增長(zhǎng)。汽車(chē)工業(yè)發(fā)展程度是一個(gè)國(guó)家發(fā)達(dá)程度的重要標(biāo)志之一，而金屬材料是汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。出于節(jié)能與環(huán)保的要求，汽車(chē)設(shè)計(jì)專(zhuān)家們想方設(shè)法減輕汽車(chē)體重，以達(dá)到減少汽油消耗和廢氣排放量的雙重效果。鎂合金作為最輕的結(jié)構(gòu)材料，能滿(mǎn)足日益嚴(yán)格的節(jié)能的尾氣排放的要求；可生產(chǎn)出重量輕、耗油少、環(huán)保型的新型汽車(chē)。鎂合金汽車(chē)零件的好處可簡(jiǎn)單歸納為：密度小，可減輕整車(chē)

16、重量，間接減少燃油消耗量；鎂的比強(qiáng)度高于鋁合金和鋼，比剛度接近鋁合金和鋼，能夠承受一定的負(fù)荷；鎂具有良好的鑄造性和尺寸穩(wěn)定性，容易加工，廢品率低；鎂具有良好的阻尼系數(shù)，減振量大于鋁合金和鑄鐵，用于殼體可降低噪聲，用于座椅、輪圈可以減少振動(dòng)，提高汽車(chē)的安全性和舒適性。鎂合金在汽車(chē)上用作零部件的歷史約有70年。早在1930年就用于一輛賽車(chē)上的活塞和歐寶汽車(chē)上的油泵箱，之后用量和應(yīng)用部位逐漸增加。六十年代在有的車(chē)種上用量達(dá)到23千克，主要用作閥門(mén)殼、空氣清潔箱、制動(dòng)器、離合器、踏板架等。八十年代初，由于采用新工藝，嚴(yán)格限制了鐵、銅、鎳等雜質(zhì)元素的含量，鎂合金的耐蝕性得到了解決，同時(shí)，成本下降又大大促

17、進(jìn)了鎂合金在汽車(chē)上的應(yīng)用。從九十年代開(kāi)始，歐美、日本、國(guó)的汽車(chē)商都逐漸開(kāi)始把鎂合金用于許多汽車(chē)零件上。鎂合金壓鑄件在汽車(chē)上的應(yīng)用已經(jīng)顯示出長(zhǎng)期的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。在過(guò)去十年里，其年增長(zhǎng)速度超過(guò)15%。在歐洲，已經(jīng)有300種不同的鎂制部件用于組裝汽車(chē)，每輛歐洲生產(chǎn)的汽車(chē)上平均使用2.5kg鎂。樂(lè)觀的估計(jì)認(rèn)為，出于減重的需求，每輛汽車(chē)對(duì)鎂的需求將提高至70120kg。目前，汽車(chē)儀表、座位架、方向操縱系統(tǒng)部件、引擎蓋、變速箱、進(jìn)氣歧管、輪轂、發(fā)動(dòng)機(jī)和安全部件上都有鎂合金產(chǎn)品的應(yīng)用。福特汽車(chē)公司已開(kāi)始用鎂合金來(lái)制造懸架零件、制動(dòng)盤(pán)和制動(dòng)鉗等；而日本1990年每輛汽車(chē)用鎂量?jī)H5公斤，預(yù)計(jì)2000年底將增至210

18、公斤，占汽車(chē)重量的25%，僅次于鋁材而超過(guò)鋼鐵的重量。50多年來(lái)，經(jīng)過(guò)不斷的技術(shù)革新，鎂合金在摩托車(chē)上的應(yīng)用也不斷在廣度和深度上進(jìn)行擴(kuò)展，應(yīng)用車(chē)型從賽車(chē)擴(kuò)展到運(yùn)動(dòng)型摩托、輕便型摩托、概念型摩托，覆蓋歐美日十幾種主要摩托車(chē)品牌，鎂合金應(yīng)用部件涵蓋動(dòng)力系統(tǒng)，傳動(dòng)系統(tǒng)以及各種摩托車(chē)附件四十余種，其中僅英國(guó)的Dymay輪轂就應(yīng)用多達(dá)400種車(chē)型。國(guó)摩托車(chē)鎂合金輪轂的應(yīng)用目前尚屬空白，隆鑫率先試制出型號(hào)為L(zhǎng)Xl50的“鎂合金綠色概念摩托車(chē)”，在國(guó)引起了廣泛的關(guān)注，所采用的12個(gè)零部件如今已有3個(gè)實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；a(chǎn)。5 鎂合金車(chē)輪的發(fā)展趨勢(shì)在國(guó)際化節(jié)能與環(huán)保的要求下，國(guó)外已有部分企業(yè)試制并生產(chǎn)鎂合金輪轂，其

19、應(yīng)用領(lǐng)域包含高檔摩托車(chē)和高級(jí)轎車(chē)，隨著鎂合金相關(guān)技術(shù)的不斷研究發(fā)展，其成本必將降低，未來(lái)的車(chē)輪將逐步普及鋁鎂合金材料。目前國(guó)尚無(wú)系統(tǒng)化研究生產(chǎn)鎂合金輪轂的企業(yè)，因此國(guó)鎂合金輪轂的發(fā)展?jié)摿O大，現(xiàn)已有極少企業(yè)開(kāi)始研制鎂合金輪轂。6 鎂合金成形技術(shù)目前壓鑄鎂合金產(chǎn)品用量大于變形產(chǎn)品，但經(jīng)過(guò)鍛造、擠壓或軋制等工藝生產(chǎn)出的變形鎂合金產(chǎn)品具有更高的強(qiáng)度，更好的延展性，具有鑄造鎂合金產(chǎn)品無(wú)法取代的優(yōu)良性能，國(guó)際鎂協(xié)會(huì)(IMA)在他制定的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用鎂合金三個(gè)階段中，長(zhǎng)期的目標(biāo)就是要開(kāi)發(fā)變形鎂合金。鎂合金可以用軋制、擠壓、沖壓、熱鍛及超塑性成形等方式進(jìn)行加工。因此,開(kāi)發(fā)變形鎂合金,是其未來(lái)更長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展趨勢(shì)。1

20、)軋制鎂合金在室溫下塑性很低，軋制加工比較困難，因此最好用熱軋與溫軋。適于軋制的鎂合金牌號(hào)有Mg-Mn系的MBl，MB8，Mg-A1-Zn系的AZ31B和Mg-Li系LAl41，可以生產(chǎn)厚板，中板和薄板。鎂合金薄板用于制造汽車(chē)車(chē)體組件之外板(如車(chē)門(mén)，罩蓋，護(hù)板，頂板等)，可大大減輕重量。2)擠壓目前，鎂合金管、棒、帶、型材主要采用擠壓方法加工成型，因?yàn)閿D壓工業(yè)最適用于低塑性材料的成形加工。大部分變形鎂合金如AZ31B，ZM21,ZK60A,HK31等均可用擠壓法生產(chǎn)。擠壓法生產(chǎn)的零件，其力學(xué)性能較壓鑄法生產(chǎn)的要高很多，而且表面光潔，無(wú)需再經(jīng)打磨，可用于汽車(chē)承載件如坐架、底盤(pán)框、輪轂和汽車(chē)窗框等

21、。3)沖壓鎂合金在常溫下不宜沖壓，一般；中壓溫度都必須在150以上，在175時(shí)，鎂合金板杯形件拉伸時(shí)的拉伸比可達(dá)2.0，在225時(shí)可達(dá)3.0，超過(guò)了鋁合金和低碳鋼的的常溫拉伸成形極限(它們分別為2.6和2.2)。德國(guó)大眾汽車(chē)公司開(kāi)發(fā)出鎂合金汽車(chē)覆蓋件的熱沖壓成形技術(shù)，加工出汽車(chē)的門(mén)板。4)等溫鍛造鎂合金在常溫下容易脆裂，鍛造溫度須在200以上至400之間。但鎂合金在高溫下，尤其在超過(guò)400時(shí)產(chǎn)生腐蝕氧化以及晶粒粗大，鍛造溫度圍較窄。而鎂合金導(dǎo)熱系數(shù)較大(80wm.c)幾乎為鋼的2倍，接觸模具后降溫很快，塑性降低，變形抗力增加，充填性能下降，因此鎂合金鍛造較難，而適合于采用等溫鍛造。我國(guó)已用等溫

22、鍛造工藝成功的成形了復(fù)雜的鎂合金飛機(jī)上機(jī)匣。5)超塑成形鎂合金塑性較低，用常規(guī)變形方法加工較難，近年來(lái)美、日等國(guó)科學(xué)家對(duì)鎂合金的超塑成形技術(shù)進(jìn)行了研究。研究表明，很多變形鎂合金在一定的條件下具有超塑性，可以一次成形復(fù)雜的零件。鎂合金在工業(yè)上的研究開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，可以說(shuō)是方興未艾。它既體現(xiàn)出眾多優(yōu)越性符合現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的要求，也提出了一系列需要進(jìn)一步研究解決的問(wèn)題，以不斷擴(kuò)大它的應(yīng)用圍。7 旋壓成形鎂合金車(chē)輪旋壓成形車(chē)輪提高了產(chǎn)品制造精度和強(qiáng)度，機(jī)械加工余量大大減少。目前，國(guó)外已有企業(yè)及研究機(jī)構(gòu)開(kāi)始著手研究鎂合金旋壓成形技術(shù)，但尚無(wú)旋壓成形鎂合金車(chē)輪技術(shù)研究報(bào)告，在國(guó)外該技術(shù)已在鋁合金車(chē)輪上有成功的應(yīng)

23、用經(jīng)驗(yàn)。隨著國(guó)鎂合金產(chǎn)業(yè)化的飛速發(fā)展，鎂合金旋壓車(chē)輪必將有一個(gè)巨大的市場(chǎng)需求。旋壓成形鋁鎂合金車(chē)輪新技術(shù)及前景1 旋壓成形技術(shù)1.1定義旋壓是一種綜合了鍛造、擠壓、拉伸、彎曲、環(huán)軋、橫軋和滾擠等工藝特點(diǎn)的少無(wú)切削加工的先進(jìn)工藝，將金屬筒坯、平板毛坯或預(yù)制坯用尾頂頂緊在旋壓機(jī)芯模上，由主軸帶動(dòng)芯棒和坯料旋轉(zhuǎn)，同時(shí)旋壓輪從毛坯一側(cè)將材料擠壓在旋轉(zhuǎn)的芯模上，使材料產(chǎn)生逐點(diǎn)連續(xù)的塑性變形，從而獲得各種母線形狀的空心旋轉(zhuǎn)體零件。旋壓工藝的加工原理如圖1。圖1 根據(jù)旋壓加工過(guò)程中毛坯厚度的變化情況，一般將旋壓工藝分為普通旋壓和強(qiáng)力旋壓兩種。普通旋壓過(guò)程中毛坯的厚度基本保持不變，成型主要依*坯料沿圓周的收縮

24、及沿半徑方向上的伸長(zhǎng)變形來(lái)實(shí)現(xiàn)，其重要特征是在成型過(guò)程中可以明顯看到坯料外徑的變化。強(qiáng)力旋壓工藝主要依*坯料厚度的減薄來(lái)實(shí)現(xiàn)成形，坯料外徑基本保持不變。車(chē)輪旋壓指使用旋輪(或成形輪)將回轉(zhuǎn)體鍛坯或管狀毛坯進(jìn)行局部連續(xù)旋轉(zhuǎn)壓縮以成形其外截面形狀的成形方法。該過(guò)程綜合了普旋和強(qiáng)旋，在旋壓過(guò)程中，將毛坯同心地適當(dāng)裝夾在適當(dāng)?shù)男灸Ｖ?，?dāng)主軸帶動(dòng)毛坯旋轉(zhuǎn)后，數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)控制旋輪運(yùn)動(dòng)軌跡，按規(guī)定的形狀軌跡作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)每次改變方向時(shí)給以一定大小的橫向進(jìn)給，逐步地使毛坯緊貼模具形面，從而得到要求截面尺寸的工件。為了避免工件產(chǎn)生起皺和破裂，應(yīng)根據(jù)變形程度，將變形過(guò)程分為若干道次進(jìn)行，即旋輪要作多次往復(fù)運(yùn)動(dòng)，且

25、每次之前均給以一定的進(jìn)給量，有時(shí)根據(jù)材料的性能，可能需更換芯模和進(jìn)行中間熱處理或者進(jìn)行加熱旋壓等。1.2 旋壓技術(shù)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用旋壓產(chǎn)品形狀各式各樣（如圖2示），通過(guò)旋壓可完成成形、縮徑、收口、封底、翻邊、卷邊、壓筋等各種工作，其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)（表6）。圖2 旋壓成型的工件形狀 表6 各種旋壓制件 2 旋壓技術(shù)應(yīng)用于車(chē)輪制造的優(yōu)越性2.1 技術(shù)先進(jìn)性其工藝過(guò)程為鍛造退火旋壓熱處理機(jī)械加工表面處理（噴涂或電鍍）工藝，關(guān)鍵技術(shù)為旋壓加工，屬材料精凈成形，成形產(chǎn)品精度高，較之鑄造材料結(jié)構(gòu)致密，強(qiáng)度高。如圖3示，為旋壓輪輞及整體輪轂。圖3-1 旋壓輪輞及整體輪轂 2.2 車(chē)輪旋壓技術(shù)車(chē)輪旋壓

26、技術(shù)是近幾年才發(fā)展起來(lái)的車(chē)輪成形新工藝方法，主要針對(duì)鋁鎂合金材料的輪轂（圖3），也有部分輪轂采用鋼質(zhì)。國(guó)外17英寸以下轎車(chē)鋁輪的生產(chǎn)以鍛坯或環(huán)坯經(jīng)旋壓成形已逐步成為主流。近幾年國(guó)外用鍛造、旋壓工藝制造了22、24英寸載重汽車(chē)無(wú)胎鋁車(chē)輪，以其造型美觀、重量輕、強(qiáng)度高成為鋼輪的強(qiáng)勁競(jìng)爭(zhēng)點(diǎn)。傳統(tǒng)的輪轂制造工藝方法是在較低壓力(一般在2060KPa)下澆注（鑄造或真空鑄造）熱處理機(jī)械加工最后表面處理，該方法適合大批量生產(chǎn)、生產(chǎn)率高、合格率較高、鋁液利用率較高，但表面質(zhì)量欠佳、成本稍高、技術(shù)難度高，而采用鍛造退火旋壓熱處理機(jī)械加工表面處理（噴涂或電鍍）工藝方法生產(chǎn)的輪轂，大大提高了制造精度，有較致密的金

27、相組織和較好的機(jī)械性能，易達(dá)到輪轂變壁厚等強(qiáng)度要求，而且重量輕、表面光潔，機(jī)械加工余量大大減少。此工藝在德國(guó)等較發(fā)達(dá)國(guó)家已發(fā)展成為成熟技術(shù)，目前國(guó)已有較少企業(yè)在使用該新技術(shù)研究試制鋁車(chē)輪。圖4為車(chē)輪旋壓幾種主要方式。圖4 車(chē)輪旋壓方式 車(chē)輪旋壓一般可采用板材劈開(kāi)式旋壓（圖4-a）、預(yù)制鍛坯旋壓（圖4-c）、無(wú)縫管材縮徑旋壓（圖4-b）三種工藝方式。劈開(kāi)式旋壓工藝是將圓盤(pán)狀板坯用劈開(kāi)輪通過(guò)分層工藝，使毛坯在厚度方向中部被劈成兩份，再用成型輪漸步旋壓成形；鍛坯強(qiáng)旋工藝是將鍛坯進(jìn)行若干道次的強(qiáng)旋，從而達(dá)到輪輞型面尺寸要求。2.2 所具有的優(yōu)點(diǎn)1） 節(jié)省原材料。避免了通過(guò)機(jī)加方式生產(chǎn)時(shí)切削掉大量毛坯材

28、料的情況，可直接旋壓，無(wú)需對(duì)表面進(jìn)行精加工。旋壓技術(shù)還可旋制出變截面厚度的輪轂，在滿(mǎn)足車(chē)輪強(qiáng)度指標(biāo)要求的前提下，可適當(dāng)減薄輪轂厚度，從而減少了原材料用量和車(chē)輪重量。2） 鋁鎂合金有很好的導(dǎo)熱性能，可大大延長(zhǎng)汽車(chē)、摩托車(chē)輪胎使用壽命，特別是高負(fù)載卡車(chē)輪胎的壽命。（根據(jù)歐洲車(chē)輪生產(chǎn)商“ALCOA”公司測(cè)試數(shù)據(jù)，鋁合金輪轂使輪胎最長(zhǎng)可延長(zhǎng)20的使用壽命）。3） 實(shí)現(xiàn)變壁厚等強(qiáng)度要求，強(qiáng)度性能良好。輪輞厚度較易控制，能方便的滿(mǎn)足車(chē)輪等強(qiáng)度的性能要求，能較好的保證產(chǎn)品精度及強(qiáng)度要求。在相同情況下，同一規(guī)格的旋壓（鍛造）鋁合金車(chē)輪的力學(xué)性能比鑄造輪高約18%以上，而質(zhì)量要輕15%。4） 車(chē)輪外表面質(zhì)量良好，無(wú)序后續(xù)精加工，減少了工序。旋壓后的產(chǎn)品無(wú)需精加工就能達(dá)到很好的表面精度，減少了加工工序。5） 外形美觀。由于旋壓輪輞壁厚較易控制，