标王 热搜: 轮毂  车轮  钢圈  铝轮  商用*市场  市场  商用  轮圈  标准 
 
当前位置: 首页 » 资讯 » 技术前沿 » 正文

钢制车轮常用的生产工艺

放大字体  缩小字体 发布日期:2016-09-29  浏览次数:421
核心提示:近20年来,随着铝轮产品的出现,传统的钢轮产品出现了份额萎缩。据行业内粗略估计,钢轮的市场份额从20世纪80年代初期的90%以上
    近20年来,随着铝轮产品的出现,传统的钢轮产品出现了份额萎缩。据行业内粗略估计,钢轮的市场份额从20世纪80年代初期的90%以上逐步萎缩到90年代后期的不足50%。快速下滑的销售业绩引起了国际钢轮制造业、钢铁制造业和钢制车轮设备制造商的高度重视,其紧密合作的结果推动了钢轮制造技术的革新和市场份额的理性恢复。
    3.2.1材料技术
    车轮的传统材料为热轧低碳钢(HRLC),在20世纪70年代的乘用车钢制车轮的轮辋和轮辐用料中占据着绝对的支配地位。这种材料具有很好的可成形性能,至今国际上不少工厂仍然以这种材料作为轮辋的标准用材。
    出于减轻车轮质量和开发新款车轮(如大通风孔车轮)的需要,高强度钢材逐步引入到车轮行业。早在20世纪70年代中期,北美和日本的钢轮厂便开始研究高强度低合金钢(HSLA)的应用,而欧洲地区的钢轮厂则尝试了双相钢(DualPhase)的应用,逐渐形成了2个不同的流派,即以高强度低合金钢为轻量化车轮的标准轮辐材料的北美派,和以双相钢为轻量化车轮的标准轮辐材料的欧洲派。双相钢的抗疲劳性能和加工性能均超过高强度低合金钢,这种材料引起欧、美和日本车轮厂商的极大热情。目前,欧洲车轮行业中,抗拉强度为600N/mm2的双相钢已经广泛地应用于车轮轮辐生产,未来的发展趋势是使用更高抗拉强度的双相钢DP800和残余奥氏体钢(TRIP钢)[17]
    比较而言,中国乘用车钢轮生产企业与欧美先进生产企业相比,在材料技术上的研究和应用存在着相当大的差距,同样规格要求的车轮在质量上相差10%以上。目前,国内乘用车钢轮产品,轮辐主要采用高强度低合金钢,轮辋主要采用低碳钢。
    3.3.2制造技术
    对于钢制车轮,由于钢材的成形性能的限制,目前的汽车钢轮大都采用分体式的车轮结构,即轮辋与轮辐分开制造,且由于轮辋与轮辐的作用和受力情况不同,一般采用不同的钢材进行制造。
    钢车轮主要由轮辐和轮辋两部分组成,一般分别制造,然后焊接起来。其中轮辋的制造技术是关键,其制造工艺归纳归纳起来有以下几个方案:1.型钢钢带卷/焊工艺;2.平板钢带卷/焊/滚工艺;3.无缝钢管旋/滚工艺。方案1和方案2制造的轮辋是用型钢或带钢卷焊而成的,轮辋上都有一条贯通的焊缝。在无内胎轮胎广泛使用的今天,很难保证焊缝在交变应力的作用下不漏气,所以这两种方案主要用在轻载汽车的无内胎车轮或中载汽车的有内胎车轮上。
    方案3是用大口径薄壁无焊缝钢管,经旋压成不等截面直筒,再滚形成轮辋,这种轮辋没有焊缝,用其制造的车轮在使用过程中不论是重载还是在交变应力作用下都不会漏气。因此用这种工艺制造的车轮可以用于各种类型的汽车上,它逐渐成为钢制车轮的主流工艺。钢制车轮对于制造工艺的要求非常严格,合格的汽车钢轮要经过四大流程,数十道工序。其中,四大流程包括轮辋滚压成形、轮辐冲压成形、组装焊接以及涂装。而每道工序对于最终产品都非常重要。目前,能够生产出合格乘用车钢轮产品的企业屈指可数,在国外已形成寡头垄断的格局。其关键技术主要有以下两点[18]:
    (1)轮辋辊压技术轮辋产品制造的主要过程是将卷圆焊接的钢圈通过6道滚压工序成形。为了进一步减轻车轮质量以抵御铝轮的渗透,近年来国外一些车轮企业,除了将轮辋材料以高强度低合金钢或贝氏体钢取代传统的热轧低碳钢之外,在钢圈成形之前增加了旋压工艺,在原本厚度均匀的钢圈上旋压出几道较薄的槽,在轮辋槽底和轮缘受力较大的地方保持材料的原始厚度,而在受力较小的地方减薄材料厚度,从而有效地减轻轮辋的质量。轮辋旋压技术是国际钢轮行业的前沿技术之一,目前处在试验和改进阶段。这种技术一般可以使车轮产品质量进一步减轻10%以上。
    MagnettoWheels的法国工厂和HayesLemmerzInternational的西班牙工厂开始投入小批量生产,日本Topy和美国ArvinMeritor称已掌握了这项技术[19]。
    (2)轮辐冲压技术车轮轮辐是连接汽车轮毂和轮胎的主要支撑件,也是决定车轮是否美观的关键部件。轮辐需要经过多次冲压方能成形。主要的工艺包括剪切落料、初拉伸、反向拉伸成形、切边、冲螺栓孔翻边、挤螺栓孔、冲风孔、挤毛刺等。就生产方式而言,欧美的车轮厂普遍采用多工位压机连续生产,其压机能力一般在4500~5000t,生产节拍每分钟10~26次,多采用8~10个工位,采用三坐标电子送料系统和快速换模系统,极大地提高了生产效率,个别企业采用单机连线的半自动生产方式。而国内企业尚处在单机手工送料的阶段[20]。
    3.2.3前沿钢轮制造技术
    目前的主流车轮都是采用先造出固定轮胎的轮辋和连接轮辋与轮毂的轮辐2个配件,然后将二者结合到一起的双轧结构。
    尽管有能够像铝合金那样进行铸造的整轧车轮,但钢制整轧车轮一直被认为是不可能成功的。德国WF公司率先成功地试制出整体式钢制车轮,首先,使轮盘和轮缘内侧作为一体进行成形。然后利用辊子压制,使轮缘外侧发生隆起和分叉,即借用内侧材料的厚度形成外侧。然后,再利用辊子压到模具上,对形状和厚度分布进行修整。
    WF公司的此项工艺只须将圆钢板放入1台设备上,约20秒即可完成,而且不需焊接、检查、平衡等工序,因此利用小型设备即可生产。据预测,成本可降低20%。钢材制造的整轧车轮。
    3.2镁合金车轮的生产工艺
    目前压铸镁合金产品用量大于变形产品,但经过锻造、挤压或轧制等工艺生产出的变形镁合金产品具有更高的强度,更好的延展性,具有铸造镁合金产品无法取代的优良性能,国际镁协会(IMA)在他制定的开发与应用镁合金三个阶段中,长期的目标就是要开发变形镁合金。镁合金可以用轧制、挤压、冲压、热锻及超塑性成形等方式进行加工。因此,开发变形镁合金,是其未来更长远的发展趋势。
   (1)轧制
    镁合金在室温下塑性很低,轧制加工比较困难,因此最好用热轧与温轧。适于轧制的镁合金牌号有Mg-Mn系的MBl,MB8,Mg-A1-Zn系的AZ31B和Mg-Li系LAl41,可以生产厚板,中板和薄板。镁合金薄板用于制造汽车车体组件之外板(如车门,罩盖,护板,顶板等),可大大减轻重量。
    (2)挤压
    目前,镁合金管、棒、带、型材主要采用挤压方法加工成型,因为挤压工业最适用于低塑性材料的成形加工。大部分变形镁合金如AZ31B,ZM21,ZK60A,HK31等均可用挤压法生产。挤压法生产的零件,其力学性能较压铸法生产的要高很多,而且表面光洁,无需再经打磨,可用于汽车承载件如坐架、底盘框、轮毂和汽车窗框等。
    (3)冲压
    镁合金在常温下不宜冲压,一般;中压温度都必须在150℃以上,在175℃时,镁合金板杯形件拉伸时的拉伸比可达2.0,在225℃时可达3.0,超过了铝合金和低碳钢的的常温拉伸成形极限(它们分别为2.6和2.2)。德国大众汽车公司开发出镁合金汽车覆盖件的热冲压成形技术,加工出汽车的门板。
(4)等温锻造
    镁合金在常温下容易脆裂,锻造温度须在200℃以上至400℃之间。但镁合金在高温下,尤其在超过400℃时产生腐蚀氧化以及晶粒粗大,锻造温度范围较窄。而镁合金导热系数较大(~80w/m.c)几乎为钢的2倍,接触模具后降温很快,塑性降低,变形抗力增加,充填性能下降,因此镁合金锻造较难,而适合于采用等温锻造。我国已用等温锻造工艺成功的成形了复杂的镁合金飞机上机匣。
    (5)超塑成形
    镁合金塑性较低,用常规变形方法加工较难,近年来美、日等国科学家对镁合金的超塑成形技术进行了研究。研究表明,很多变形镁合金在一定的条件下具有超塑性,可以一次成形复杂的零件。
    镁合金在工业上的研究开发和应用,可以说是方兴未艾。它既体现出众多优越性符合现代技术发展的要求,也提出了一系列需要进一步研究解决的问题,以不断扩大它的应用范围。
    (6)旋压
    旋压成形车轮提高了产品制造精度和强度,机械加工余量大大减少。目前,国内外已有企业及研究机构开始着手研究镁合金旋压成形技术,但尚无旋压成形镁合金车轮技术研究报告,在国外该技术已在铝合金车轮上有成功的应用经验。随着国内镁合金产业化的飞速发展,镁合金旋压车轮必将有一个巨大的市场需求。
    其工艺过程为锻造—退火—旋压—热处理—机械加工—表面处理(喷涂或电镀)工艺,关键技术为旋压加工,属材料精净成形,成形产品精度高,较之铸造材料结构致密,强度高。如图5所示,为旋压轮辋及整体轮毂。
    国外17英寸以下轿车铝轮的生产以锻坯或环坯经旋压成形已逐步成为主流。近几年国外用锻造、旋压工艺制造了22、24英寸载重汽车无内胎铝车轮,以其造型美观、重量轻、强度高成为钢轮的强劲竞争点。
    传统的轮毂制造工艺方法是在较低压力(一般在20~60KPa)下浇注(铸造或真空铸造)—热处理—机械加工—最后表面处理,该方法适合大批量生产、生产率高、合格率较高、铝液利用率较高,但表面质量欠佳、成本稍高、技术难度高,而采用锻造—退火—旋压—热处理—机械加工—表面处理(喷涂或电镀)工艺方法生产的轮毂,大大提高了制造精度,有较致密的金相组织和较好的机械性能,易达到轮毂变壁厚等强度要求,而且重量轻、表面光洁,机械加工余量大大减少。此工艺在德国等较发达国家已发展成为成熟技术,目前国内已有较少企业在使用该新技术研究试制铝车轮。
    车轮旋压一般可采用板材劈开式旋压、预制锻坯旋压、无缝管材缩径旋压三种工艺方式。劈开式旋压工艺是将圆盘状板坯用劈开轮通过分层工艺,使毛坯在厚度方向中部被劈成两份,再用成型轮渐步旋压成形;锻坯强旋工艺是将锻坯进行若干道次的强旋,从而达到轮辋型面尺寸要求。
 
 
[ 资讯搜索 ]  [ 加入收藏 ]  [ 告诉好友 ]  [ 打印本文 ]  [ 违规举报 ]  [ 关闭窗口 ]

 
0条 [查看全部]  相关评论

 
推荐图文
推荐资讯
点击排行

 
网站首页 | 关于我们 | 联系方式 | 使用协议 | 版权隐私 | 充值方式 | 网站地图 | 排名推广 | 广告服务 | 积分换礼 | 网站留言 | RSS订阅 | 闽ICP备2022013003号-1
Powered by DESTOON