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第39卷第2期
有色金属加工
Vol 39 No. 2
2010年4月
NONFERROUS METALS PROCESSING
April 2010
铝合金轮毂奔向汽车的未来
刘道春
溯北十堰42001)
摘要:时下铝合金材料是实现汽车轻量化的重要措施之一;本文介绍了铝合金汽车轮毂的结构特点、类型
和制造方式;从国、内外汽车铝合金轮毂市场看到它巨大的发展潜力;同时指出了铝合金轮毂正朝着轻量化、
大直径、高强度、更美观的方向发展,市场前景广阔,厂家正面临良好的机遇。
关键词:汽车轮毂;铝合金;市场前景;发展未来
中图分类号
文献标识码:A
文章编号:1671-6795(2010)02-0001-04
汽车轮子由轮毂和轮胎组成,它支承着全车的重毂。钢轮毂的好处是成本低和耐用,但缺点是外形
量,使汽车得以在道路上行驶,对汽车运行性能有重单调呆板、散热效能低和自重高,因此,许多车主在
大影响。轮彀又称轮盘,是车轮上安装轮胎的零件,改装轮胎时换成铝合金轮毂。因铝轮毂质轻、散热
分为钢质轮毂和铝合金轮毂两种,前者用于载重汽车性好并具有良好的外观,所以,逐渐代替了钢轮毂。
和普通轿车,后者一般用于高、中级轿车。铝合金轮
质轻降低了整车的质量,散热性好可以及时将制动
毂是20世纪80年代中期发展起来的一种新品种,它
是由特殊的低温铸造工艺制成,可把轮辐和轮辋联成器的热量散发出去,以免出现制动热衰退,影响行车
一体,铸成各种花式外形。90年代初该技术在轿车领安全。在行驶时,飞驰的银线、轻盈的脚步,给人以
域中开始普及,现在铝合金轮毂已是衡量轿车外观质美的感受,进一步提高了车的品位,因此铝制轮毂在
量的一种标志。能源、环境和安全是当今备受关注的汽车上得到了广泛的应用。轿车装配铝合金轮圈具
三大问题,也正是这三大问题制约了汽车工业的发展有以下特点:
和汽车的普及。而汽车的安全性和可靠性很大程度
(1)散热快:轿车在高速行驶时,轮胎与地面摩擦
上取决于所用轮毂的性能和使用寿命。
会产生较高的温度,制动盘和制动片摩擦也会产生较
早在20世纪20年代徳国人就用砂型铸造生产了高的温度,在这样的高温作用下,轮胎和制动片均会
赛车用铝轮毂,40年代中后期在轿车上应用了铝轮
老化和加速磨损,制动效率下降,轮胎气压升高,爆胎
毂,50年代末开发出了铸造整体铝轮毂,70年代起发
达国家开始大批量推广应用铝轮毂。80年代初,大部
和刹车失灵的事故就有可能发生。摄氏20度时,铝
分轿车还是使用钢质轮毂,而今绝大部分轿车都是用合金的导热系数为钢的3倍,铝合金轮毂可以更快地
铝合金轮毂了。由于铝的比重只有铁的三分之一,质降低因制动(刹车皮与刹车盘之间的摩擦产生的热
量轻,且铝材几乎可全部回收,重新加工使用,对环境量)和与路面摩擦而产生的轮胎温度,将轮胎和制动
保护有好处。我国在20世纪80年代末开始了铝轮毂盘上产生的热量迅速传导到空气中去,即便在长时间
的生产制造,随着铝合金轮毂产量的迅速提高和工业行车中连续刹车的情况下也能使车轮系统保持适当
大生产的不断发展。铝合金轮毂以其质量轻、散热的温度。避免了轮子在高速运转下产生如爆胎等种
快、减震性能好、轮胎寿命长、安全可靠、外观美丽、图
案丰富多彩、尺寸精确、平衡好、再加工容易等优点在种弊病。
汽车工业中脱颖而出,发展潜力巨大。
(2)重量轻:铝材密度比钢材小,铝合金轮毂比同
尺寸的钢轮毂轻,平均每只铝合金轮毂比钢质轮毂要
1铝合金汽车轮毂的特点
轻2公斤左右,由于轮毂重量轻,转动惯量小,汽车的
加速性能得到提高,煞车性能同样得到提高,提升车
汽车生产商因成本原因,不少厂配置的是钢轮子加速能力之余更可降低油耗。一辆轿车以5只车
轮(包括一只后备车轮)计算可减轻重量10公斤。根
收稿日期:2009-06-15
据日本实验,汽车重量每减轻1公斤,一年可节省12
有色金属加工
第39卷
公升汽油,在同等耗油量下,可多跑600~800米。引载质量与非簧载质量的比值相差越大,越是提高了整
擎产生动能,传动到轮胎时需克服的负荷是力矩,力车的舒适性和操纵性。
矩=重量x距离的平方,所以重量只差2公斤,但力
矩差却相当大。由于铝合金轮毂的重量轻,减少了2铝合金轮轂的成型工艺
四轮的转动惯性,使汽车的加速性能提高了,并相对
减少了制动的能量需求,从而减少了油耗。美国汽
汽车用铝合金轮毂是以铝合金为原材料,铝合金
车工程师学会发表的一篇研究报告指出,铝合金轮轮毂的成型工艺常有重力铸造低压铸造、挤压铸造、
毂虽然比一般钢轮毂昂贵,但每辆汽车跑到2万公半固态铸造、锻造、旋压成形和几种工艺的组合等工
里时,其所节省的燃料费便足以抵回成本。轻轮毂艺形式。挤压铸造和半固态铸造技术可以改警材料
的旋转惯性较钢制重轮毂小得多,所以装上铝合金的金相组织,提高产品的力学性能,特别适用于制造
轮毂可令汽车的加速、刹车、转弯都更加灵敏,就像大规格、轻量化铝轮毂;旋压成形技术是在热锻工艺
脱去笨重的皮鞋改穿充气的超轻跑步鞋跑步一样。基础上发展起来的塑性变形加工技术,铝轮毂在锻造
根据知名轮毂厂0Z做的一个测试:使用大众高尔夫制坯后利用旋压工艺使之成形,所生产的铝轮毂的力
R32在2.5公里长的赛道上进行对比测试。结果表学性能,比同一规格的铸造铝轮毂提高18%以上,还
明使用0Z轮毂(8.44kg/只)与使用普通的轮毂可减轻约20%的质量,产品主要是大规格、轻量化铝
(1.97kg/只)相比,圈速快0.773秒,6圏快3.7轮毂以及赛车铝轮毂。近来又出现了一种全新概念
秒。这无疑是取胜的最大把握。在千路加速测试的新型轻量化铝轮毂一内置空气铝轮毂,通过空腔
中,使用0Z轮毂0~200km/h的成绩快了0.54秒,技术进一步减轻轮毂20%的质量。
这个加速快的表现主要集中在100~200km/h。减
刚性最强,重量最轻的是锻造方式。锻造轮毂生
轻重量就是节省燃料,对于千方百计追求轿车轻量产成本比起铸造的要高,它是利用大吨位的缎压设备
化的汽车设计师来讲,使用铝合金轮毂是实现目标把铝合金压成轮毂的外形(冷压成型,无需把铝合金
的一种手段。
加热成液态)。因为高压,合金分子之间的间隙缩小,
(3)强度大:强度大与重量轻是联系在一起的,确相互作用力大,所以整个轮毂只需较少的材料就能达
切地说,应该是比强度大。即同样重量,铝合金轮毂到足够的刚度,整体重量就更轻。同时其没有液态转
要坚固耐用得多;同样强度,铝合金轮毂要轻得多。固态的过程,所以内部没有铸造时产生的气孔、砂眼
铝合金轮毂耐冲击力、抗张力及热力等各项强度较钢等问题,机械隠患更少。
毂有过之而无不及,铝合金轮毂的高硬度明显地减小
锻造铝合金轮毂和普通轮毂分析及对比如下:①
了转弯时轮毂的变形。这对于安装了高性能轮胎的自身轻。锻造铝轮毂的重量只相当于钢毂的二分之
车子尤为重要。因此,其在国防工业、航空工业扮演
②节省燃油。安装锻造铝轮毂后,由于整车重量
了极其重要的角色。
降低,减少了车轮的转动惯性,使汽车加速性能提高,
(4)舒适性好:铝合金车毂是精密的铸造件,精加并相应减少了制动能量的需求,从而降低了油耗,再
工表面达80~90%,失圆度和不平衡度很小,特别是加上锻造铝轮毂特有的空气流动及滚动阻力,所以百
铝合金的弹性模数