当今社会,汽车保有量不断攀升,汽车轻量化更是大势所趋。其中铝合金轮毂经过20多年的发展,早已非常成熟。
本人从事铝合金车轮行业近20年,从铸造工序切入,拓展铝合金熔炼,车轮模具设计制造,车轮毛坯旋压,热处理,机加工,涂装喷涂全工序学习。现感觉略有心得,确不曾找到更加开拓自己视野的方向途径。现将全工序生产过程逐步向各位做个介绍,让大家了解这个行业,了解自己爱驾车轮的制造过程及质量性能评价方法。
第一、基础准备
铝合金车轮生产实际是一项重资产的行业,前期投入设备,原材料投入比较巨大。
原材料一般用Al-si-mg合金锭美标牌号A356.2,中国牌号ZL101,也有用纯铝锭自行调配成分进行铸造的。具体成分含量不在介绍,网上可查。
铝合金车轮模具设计制作,铝合金车轮模具在整体模具设计加工制作过程中。其精度以及设计复杂程度较发动机,电机壳等铸造等模具复杂程度相差较大。在模具设计行业其结构算是比较简单的。不管是脱模结构,型腔复杂程度,排气蓄气结构等与发动机模具设计确实无法相比。一般由汽车主机厂输出车轮造型、载荷、重量等一些参数,由车轮公司设计部门进行造型的设计,并进行载荷的软件模拟,不断调整优化,直至主机厂认可成品的三维造型,然后依据定好的造型,及各部位尺寸,反推出车轮的毛坯厚度,尺寸。在导出模具结构造型。
第二、铝液熔炼
铝液熔炼工序通过熔化炉,进行原材料的融化,并进行成分的调配检测,直至符合要求。车轮行业熔炼炉一般采用燃气熔炼炉,使用天然气作为热源,熔化完成后进行铝液的净化,通过精炼、除渣,将铝液中的氧化铝及杂质最大程度的去除。然后陆续放到转运包中,进行除气。因铝液中存在较多极易溶于其中的氢原子,会影响降低铝液密度,所以需要使用氮气进行去除。经过处理后的符合要求的铝液开始转入铸造工序。
第三、铸造工序
铸造工序主要进行毛坯的成型。铝液车间供应的铝液倒入铸造保温炉,采用低压铸造,重力铸造方式,也有液态锻造,差压铸造等方式方法,但规模小。主流现阶段是以低压铸造的方式,稍微高端点以低压铸造+轮辋旋压,在高端的是采用六系变形合金锻造铝合金车轮。这里主要介绍前两种,因为第3种制程车轮单只售价已经达到了1500-10000元不等。非常规车辆可以安装的。
低压铸造的原理是打开炉门,倒入铝液后,关闭炉门,在密封的盛放铝合金液的保温炉内通入干燥压缩空气进行加压。铝液会沿着设计好的陶瓷或碳化硅,氮化硅等材质的通道进入模具型腔内部。模具上设计了许多冷却风道,水道等,用于冷却模具,带走热量,从而让铝合金液逐渐凝固。保温炉内停止进气,并排空内部空气,恢复常压。模具打开,取出凝固的毛坯。
这里需要着重强调,铝液的凝固并非是正常的凝固,因为铝液由液态变为固态,其体积会收缩。收缩部分的体积必须不断有铝液补充,所以需要保证车轮毛坯远离中心孔的位置最先凝固,也就是车轮的内轮缘部分。而中心孔也就是与轴配合处最后凝固。这就是顺序凝固的概念。它影响了产品内部组织结构,甚至影响了车轮的性能。
车轮质量的好坏,在这道工序里,就是通过 X光进行检测内部质量,对不同产品的内部缺陷进行评价判断。在判断是否合格的标准上的差异。在外观等外部质量检验上,一些缺陷在后面的工序里都是可以处理弥补。处理不好可以目视出来的。在这里是欺骗不了任何消费者的。只要仔细看,就可以看到外观上的瑕疵。尤其是补胎时拆卸下来后!质量控制不严格的企业,一般都会在背面缺陷问题多些。
第四 轮辋旋压工序
在一些中高端车型上。基本售价都在20万以上。轮辋部位会采用旋压成型工艺。通过挤压设备。将轮辋部位进行挤压。得到内部组织更致密的结构,用于提升轮辋的性能。此工序成本10元-20元。所以会体现在车轮售价上。只有中高端车型才选用此种工艺。所以同种车型因为型号不同,经常采用不同规格尺寸的铝合金车轮。可能就是制程差异。这种通过外观及目视是观察不出来的。
第五 热处理工序
铝合金车轮的热处理采用T6热处理工艺,加强其性能和强度。此道工序主要依靠工艺和设备,保证产品质量。热处理炉种类比较多,现在本着降本增效的选择,多选用棍棒式连续热处理炉。调整好滚棒的转速,炉温,就可以不断往里自动转入铸造出来的毛坯。设备对于炉内空气温度的均衡。影响较大,所以需要定期对上中下不同高度的温度进行实时检测。以保证进入的毛坯,不管在各个位置都能得到充分的热处理。热处理的过程分为固溶和时效。
此道工序是车轮性能和强度的关键。每个公司对不断出热处理炉的毛坯进行性能检测,检测一般都是破坏性的。检测频次越高,破坏的工件就越多。所以各个公司对于检测频次的要求差异也很大。检测频次高一些,对于过程的质量控制就更严格一些。
第六 机加工工序
热处理以后内部组织已基本固化,毛坯不断转入机加工工序通过数控加工中心。把各部位加工到客户要求的尺寸。
此道工序主要是尺寸精度的影响。尤其是与轮胎、中心孔、螺栓孔直径等装配尺寸。一般情况下不会有多大问题。但此道工序安全风险最大的主要是一些不良厂家,为了降低加工后的产品重量,轮辋厚度,轮辐厚度不断向下限逼近,甚至超出要求尺寸的下限,做的过薄!导致的强度隐患!此类问题作为我们消费者还特别不容易识别测量。所以在购买铝合金车轮时,尽量选择正规的平台,不要去某宝之类。哪怕看上去。外观是一致的,但是实际尺寸偏差很大。
第七 涂装工序
涂装工序顾名思义是针对铝合金产品进行表面涂层粉、漆喷涂烘烤的工序。此道工序主要涉及的是产品外观和涂层附着能力。而涂层附着能力又影响了产品的抗腐蚀性抗老化。此道工序的产品质量的差异体现在了很多方面。比如漆粉的种类和厚度带来的价格差异,比如在不显眼的位置诸如内轮辋,轮毂背面与轮胎相配合的区域涂装的漆粉要求等都不一样。感兴趣的可以在补胎时拆下自己车轮擦干净,仔细看一看。
在喷粉+烘烤+喷漆+烘烤后它们就基本已经完成。部分特殊制程的,比如正面是亮面制程的,也就是装车后能看到的部位是加工后发亮的状态的,在喷漆烘烤完以后,还需要进行正面的精加工。加工完之后,再次喷透明粉或透明漆。使得产品看上去更加漂亮。
以上就是简单的介绍铝合金车轮产品各工序的生产步骤。主要讲解给不熟悉的朋友了解。其中涉及到的各工序检查站检查控制项目方法,生产过程各种温度的控制参数等等一系列涉及技术参数的均没有详细介绍。有兴趣的朋友可以进一步互相沟通。