铝合金车轮制造技术

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1、 铝合金车轮制造技术铝合金车轮制造技术中国汽车工业协会摩托车分会车轮委员会 组编主 编 赵玉涛副主编 张子才 夏越障参 绵 潘增源 梁星才 尤炳良 蒋康毅主 审 孙国雄械 机 工 业 出 版 社铝合金车轮制造技术编委会主 任:陈爱莲 万丰奥特控股集团 董事长副 主任:张文灿 中国汽车工业协会摩托车分会 副理事长陈 平 南海中南铝合金轮毅有限公司 总经理编 委:张大虎 中国汽车工业协会摩托车分会 副秘书长钱仲明 南昌摩托车质量监督检测所 所 长张锡康 万丰奥特控股集团摩轮事业部 总经理曾 平 重庆市捷力轮毅制造有限公司 总经理谢建林 无锡市中联车辆配件有限公司 总经理马振新 江苏圆通汽车零部件有

2、限责任公司 总工程师高庆祥 河南天阳铝合金车轮有限公司 总经理康定源 亚新科双泰 (四川)零部件有限公司 总经理葛炳灶 浙江今飞机械集团有限公司 董事长罗华恩 浙江台州天风车轮厂 厂 长章晓斌 广州电器科学研究院广州擎天粉末涂料有限公司 总经理赵玉涛 江苏大学材料科学与工程学院 副院长张子才 南海中南铝合金轮毅有限公司 总工程师夏越辞 万丰奥特控股集团 副总裁执行编委: 尤炳良 中汽协会摩托车分会车轮委员会 秘书长策 划: 申国汽车工业协会摩托车分会车轮委员会序 言我国汽车、摩托车工业经过叨多年的发展，已成为国民经济的一个重要产 业。2002 年，我国汽车产量已达到 325 万辆，居世界第五位

3、;摩托车产量已连 续 10 年位居世界第一，2002 年又创历史新高，达到 1279 万辆，占全球总产量 的 50%以上。入世以后，我国的汽车、摩托车工业，既有新的发展机遇，也面 临严峻的挑战。汽车、摩托车零部件工业，是汽车、摩托车工业发展的基础。没有零部件 工业的进步，汽车、摩托车整车的进步就无从谈起。汽车车轮是汽车行驶系申 的重要零部件之一，承受着车辆的垂直负荷、横向力、驱动(制动)扭矩和行使 过程中所产生的各种应力。它是高速回转运动的零件，要求尺寸精度高、不平 衡度小，支撑轮胎的轮辆外形准确，质量轻并有一定的刚度、弹性和耐疲劳性。 长期以来，钢制车轮在汽车车轮中占主导地位。随着技术的进步

4、，汽车各项性 能指针的提高，世界各国政府对节能、安全、环保要求的日趋严格，采用铝含 金生产车轮就成为最佳选择。国外从 20 世纪 20 年代开始生产汽车铝合金车轮， 70 年代起逐步得到推广。今天，汽车铝合金车轮以其美观、节能、散热好、质 轻、耐腐蚀、加工性好，正在逐步替代钢制车轮。世界上铝合金车轮的装车率 估计已超过 40%，而且几乎覆盖了所有车型。我国的铝合金车轮的生产厂家从 20 世纪叨年代以来经历了一哄而起，群雄逐鹿的过程，优胜劣汰，健康发展。 目前，在汽车、摩托车几十种关键零部件中，铝合金车轮也许可以说是惟一能 够替代进口，而且还可向美国、日木、欧洲等发达国家出口的重要零部件。另 外

5、，随着汽车工业市场全球化、采购国际化进程的加快，中国的制造业日益成 为世界性制造基地。国外各大汽车集团和著名摩托车生产企业，或在中国投资 建厂，或在加大采购份额，国内一些技术先进、管理严谨、质量过硬的铝合金车轮生产企业，已经成为他们的全球供货商。显然，这是千载一遇的机遇，但 又是新的挑战。现在的情况是，就我们多数汽车、摩托车铝合金车轮生产厂的 制造技术水平而言，我们与发达国家的同行比较还存在着一定的差距。几乎每 个企业都面临着一个提升核心竞争力的问题。掌握先进制造技术是提升核心竞争力的重要方面。我国上百家铝合金车轮 生产厂家发展很不平衡，有的起点高、装备好，已接近和赶上发达国家同行的 水平;有

6、的相对落后，甚至还很原始，而这些厂家又苦于找不到自己迫切需要的 技术未源。为此，我们根据行业内一些厂家的强烈愿望，组织一批长期从事铝 合金车轮制造的专家，编写了这木铝合金车轮制造技术 ，旨在把我国的铝合 金车轮制造技术提升到一个新水平，以满足我国汽车、摩托车工业发展的需要。 铝含金车轮看似简单，其实不然。它除了劳动密集、材料密集、资金密集的特 点以外，也是技术密集的产品。说它技术含量低，实在是不了解它的制造工艺 过程的人们的偏见。铝合金车轮制造过程涉及冶金材料、熔炼、铸造、模具、精密加工、热处理、涂装和材料表面处理等多种技术，涵盖三维造型设计有限元分析、计算 机模拟铸造过程、材料力学、结构力学

7、、热力学、金属加 XX 艺学、表面工程、 工业设计学、工程美学、环境保护等多个学科门类，需要跨学科协同作战。这 些应用科学和相关技术散见于多种书刊和教材，人们要花相当大的精力才能找 到自己所需要的信息。由于这个行业相对狭小，专业性很强，迄今为止，没有 一部比较系统的专门著作，不能不让人感到遗憾。木书对铝合金车轮的制造技 术作了较为全面、系统的阐述，对近年来在材料研究、铸造工艺、装备开发、 技术创新、产品创优方面的新进展也作了介绍，希望能对读者的实际工作提供 帮助。 中国汽车工业协会摩托车分会车轮委员会 主任万丰奥特控股集团 董事长 陈爱莲 2003 年 6 月 28 日V 前 言铝合金车轮是汽

8、车、摩托车“高速化“、“节能化“和“现代时装化“的产物。 国外从 20 世纪 70 年代开始逐步推广，我国于 20 世纪 80 年代中期开始研制， 20 世纪如年代进入大发展时期。2002 年我国生产汽车铝合金车轮 1700 万件， 出口 9 衡万件;生产摩托车铝合金车轮 1350 万件，出口 200 万件。在汽车、摩 托车几十种关键零部件中，可以说铝合金车轮是惟一能够替代进口，而且已向 美国、欧洲、日本等发达国家出口的重要零部件。我们可以乐观地预计，再过 几年，我国即将成为世界铝合金车轮第一产量大国。但是由于我国技术基础薄 弱，从总体上看，距世界发达国家同行的技术水平尚有一定的差距，要成为世

9、 界铝合金车轮强国，铝合金车轮生产企业必须掌握最先进的车轮制造技术。编 写本书的目的，旨在总结现有的先进技术、反映当今世界最新科技成果，满足 我国铝合金车轮高速发展的需要。铝合金车轮既是劳动密集、材料密集、资金密集型的产品，也是技术密集 型的产品，在原材料、熔炼技术、铝液的现代处理、铸造技术 (含模具)、热处 理、精密加工、涂装技术及检测技术等方面均有较高的技术含量。铝合金车轮 制造技术的先进程度，可以反映出国际上先进科技成果的应用情况。在编写本 书时，我们尽力将国际上先进的科技成果与我国自己创造的科技成果充分地反 映出来。铝合金车轮行业的产品比较单一，且专业化程度很强，铝合金车轮制造技 术涉

10、及到多个学科门类，内容庞大。本书编写的原则是尽量 结合生产实际的需 要，力求做到以下几点:(1)联系实际、技术求新 由于生产技术的高速发展，有些技术 知识已经老化、过时。本书力求理论联系实际，反映当前实际生产中 成熟、有效的最新 技术成果，满足铝合金车轮发展的要求。(2)抓住特点、注重效益 汽车铝合金车轮和摩托车铝合金车轮虽然形状相 似，但铸造工艺差别较大。编者根据长期从事铝合金车轮制造技术的经验积累， 没有固定某种铸造工艺优点的模式，而是从生产技术、经济效益方面阐述两种 铝合金车轮选用不同铸造工艺的应用。(3)突出重点、满足生产需要 铝合金车轮可选用不同的材料，使用多种 成形方法，论述范围较

11、大，会造成叙述繁多、冗余，又不切合生产实际。本书 以 A356(相当我国的 zLlOlA)材料为基础，重点介绍重力铸造、低压铸造技术， 满足了实际生产中 95%的铝合金车轮生产需要。为提高企业技术水平，本书可作为对技术人员、技术工人进行培训的教材; 可作为企业改进工艺技术、提高生产效率、提高产品质量及降低成本等方面的 指导资料;对铝合金车轮生产、研究的专业人员，本书也是较好的参考资料。参加编写工作的有南海中南铝合金轮毅有限公司潘增源 (第 1 章)，江苏大学赵玉涛(第 2、3、4、6、10 章)，南海中南铝合金轮毅有限公司张子才 (第 5 章，第 9 章中汽车铝合金车轮性能试验)，万丰奥特控股

12、集团夏越障 (第 7 章)， 广州电器科学研究院梁星才 (第 8 章)，南昌摩托车质量监督检验所尤炳良、蒋 康毅 (第 9 章)。本书由赵玉涛博士任主编，张子才、夏越障任副主编，由东南 大学孙国雄教授任主审。本书在编写过程中，得到了中国汽车工业协会摩托车分会车轮委员会及全 体成员单位的大力帮助和支持，得到了相关行业中有关企业的大力支持，在此 表示衷心的感谢。对所有为本书提供数据和建议的同志也一并表示诚挚的谢意!由于水平有限，加之时间的仓促，本书在内容和体例上依然存在不少不尽 人意之处，遗漏和错误在所难免，期望得到专家和读者的指正，以便再版时改 进。编 者 2003 年 10 月目录序言前言第1

13、章 绪论11车轮的工作状况111车轮的受力状况和安全产品的概念112车轮对材料的要求12铝合金车轮的演变史和特点121演变史122铝合金车轮的优点13铝合金车轮的现状和趋势第2章 铝合金车轮材料及微观组织21铝合金车轮材料及结构22Al-Si-Mg三元合金的微观组织221Al-Si二元合金222Al-Si-Mg三元合金23合金元素对A356合金组织和性能的影响231硅(5i)的影响232镁(晦)的影响2.33铁(Fe)的影响234铜(Cu)、锌(Zn)的影响235铬(Cr)对铁相形态和A356合金性能的影响236稀土RE(La)对A356合金显微组织和性能的影响24铝合金车轮材料成分的快速分析

14、第3章 铝合金现代熔炼技术31概述32铝合金的熔炼工艺与直接熔炼法321熔炼工艺要点322直接熔炼法 323铝液的供给与运输 33车轮用铝合金熔化炉 331熔化炉的种类332熔化炉的选择 3.33现代熔化炉快速加热系统与新型炉衬材料34铝合金废料的再生重熔 341预处理 342重熔方法第4章 铝合金液的现代处理技术 41精炼技术 411精炼原理 412精炼方法41.3精炼效果检验 42 变质技术421变质处理422变质机理42t3变质效果检验43 细化技术431晶粒的细化处理432 晶粒细化机理433硼的晶粒细化作用434 晶粒细化现象的衰退原因435 晶粒细化的中毒现象436不同形态n曲的形

15、成条件及其细化作用437有效的抗衰退元素-稀土第5章 铝合金车轮铸造技术51金属型重力铸造511成形原理512工艺过程513铸造工艺和特点514重力铸造机515实例52低压铸造521成形原理522低压铸造工艺流程523低压铸造工艺特点524低压铸造机525实例 53铸造模具531模具设计532浇注系统和冒口设计533模具结构设计534模具排气系统设计535铸件顶出机构设计536模具的保温和冷却537模具材料的选用5.38模具寿命5.39模具制造第6章 铝合金的热处理61铸造铝合金热处理的目的和种类611铸造淬火612等温淬火62铸造铝合金热处理的特点和原理621铸造铝合金热处理特点622铸造铝合金热处理强化的基本原理63A356铝合金车轮的热处理工艺631热处理工艺参数的影响632铝合金车轮热处理工艺规范64热处理设备641铝合金车轮竖式淬火炉642辊棒式铝合金固溶-时效