汽车轮毂材料与加工工艺选择探究

导语：汽车轮毂材料与加工工艺选择探究一文来源于网友上传，不代表本站观点，若需要原创文章可咨询客服老师，欢迎参考。

摘要：汽车轮毂是汽车行驶中最重要的部件之一，其性能直接影响到汽车行驶的安全性和乘坐的舒适性。现通过对各种汽车轮毂材料和加工工艺的分析，总结了各种汽车轮毂材料和加工工艺的优缺点，可为优化汽车轮毂设计制造和推动行业发展提供参考。

关键词：汽车轮毂；钢轮毂；合金材料轮毂；复合材料轮毂；加工工艺

汽车轮毂是汽车车轮的重要组成部件之一，在汽车行驶过程中起到非常重要的作用，其性能好坏直接影响到乘员乘坐的舒适性和行驶的安全性，同时它也是现代汽车外形设计的一个亮点，可以对汽车装饰起到画龙点睛的作用。所以，汽车轮毂在设计过程中不但要有符合现代审美观念的外形，更要考虑汽车行驶中各种受力对轮毂结构的影响，同时也要保证汽车行驶的安全性和操控性。因此，对汽车轮毂材料的选择和加工工艺的研究，对于提升轮毂整体性能和保证汽车安全行驶具有一定的指导意义。

1汽车轮毂材料的选择

汽车从诞生之初发展到现在，车轮轮毂材料经历了不同的选择与不断的改进，在保证其性能的同时正不断朝轻量化、经济性、安全性、节能环保等方向发展。从目前的使用情况来看，汽车轮毂主要有钢轮毂、合金材料轮毂、复合材料轮毂等，下面对这几种材料的轮毂进行分析。1.1钢轮毂。钢轮毂是用钢铁材料加工的轮毂，也是最早使用的汽车轮毂材料，其具有价格低廉、强度高、耐磨性好、加工工艺成熟简单等特点，在现代的各种中低端轿车和货车上还在大量使用，其主要缺点是质量大、美观性较差。钢轮毂主要可选择的材料有碳素钢、球墨铸铁、其他钢铁材料等。碳素钢轮毂大多在一般动力性能汽车上使用，其强度低、对外力的抵抗力较差，对汽车制动时产生热量的散热性能有限，且在碳素钢表面加工装饰图案难度较大，但其价格较经济，是很多低端车辆轮毂材料的首选。球墨铸铁轮毂比碳素钢轮毂具有更优秀的力学性能，但其在加工过程中比碳素钢更难控制形状，所以加工成本更高，经济性不好。近年来，其他钢铁材料如某些合金钢作为汽车轮毂材料使用越来越多，其具有强度较高、质量更轻、散热能力较好、加工成型性能良好、易于焊接等优点，得到了广大汽车零部件制造厂的青睐。1.2合金材料轮毂。目前用于汽车轮毂的合金材料主要有铝合金材料及镁合金材料，合金材料轮毂的主要优点有：（1）散热性能好，合金材料轮毂具有较高的散温系数，表面也易加工成通风形状结构，利于散热，在汽车连续制动时大大降低了轮胎爆胎的风险。（2）重量轻，合金材料轮毂相比同尺寸的钢轮毂可减轻重量35%左右，这符合汽车轻量化设计的思路，可使汽车行驶更加节能。（3）加工性能好，合金材料轮毂容易加工处理，铸造性能好，具有较强的切削加工性能，因此轮毂尺寸精度高，表面易于加工处理出精美图案。1.3复合材料轮毂。在现代汽车零部件如车身、轮毂、发动机、变速器等的制造中，复合材料的使用越来越多。复合材料是一种新型材料，通过选择合适的材料和加工方法制造的复合材料轮毂具有强度高、质量轻、韧性好、抗腐耐磨等优点，符合汽车可持续发展和节能环保的发展趋势，是以后汽车轮毂发展的方向。各种材料轮毂的特点如表1所示。

2汽车轮毂的加工工艺

加工工艺直接影响汽车轮毂的整体性能，对汽车行驶的安全性起到重要作用。因此，科学地选择轮毂加工工艺，严格控制加工误差，遵循轮毂结构及形状参数，对改善汽车轮毂加工精度、保证轮毂加工质量具有重要的意义。2.1轮毂加工中的主要参数。轮毂加工中的主要参数很多，在加工中一定要注意将参数控制在合理的范围内，否则将会影响轮毂的结构和性能。主要加工参数有：2.1.1轮毂直径。轮毂直径越大，汽车通过性越好，轮胎的扁平比也越大，这样能提高汽车行驶的稳定性和操控性，但越大的轮毂直径需要的加速力矩越大，从而会增加汽车的油耗。2.1.2节圆直径节圆直径指轮毂中央固定螺栓间的直径。此参数是影响汽车操控性与稳定性的重要因素，所以一定要科学地设计轮毂的节圆直径并保证加工参数。2.1.3中心孔。中心孔指轮毂同心圆与轮毂中心的位置，保证该参数的精度对轮毂的正常安装起着重要的作用。2.2轮毂加工方法的选择。轮毂加工依据其材料和性能要求的不同可选择不同的方法，主要加工方法有：2.2.1铸造。铸造是轮毂常用也是成本最低的一种加工工艺，能满足大部分汽车对轮毂的受力要求，按制造难度及性能由低到高可分为重力铸造、低压铸造和旋压铸造。重力铸造就是将液态的金属倒进轮毂模具中冷却成型，这种加工方法工艺简单、成本较低，但制造的轮毂分子密度较低，强度不高，不能承受较大的载荷。低压铸造工艺会在重力铸造的基础上施加一个恒定的压力使之成型，轮毂分子密度更高，强度有较大的提高，是目前低成本、高质量加工轮毂的重要方式。旋压铸造是将轮毂一边加热一边进行旋转冲压，使轮毂内的金属分子更加紧密，强度更高。2.2.2锻造。锻造工艺轮毂一般在高性能汽车上面使用，锻造轮毂的制造过程是先将铝块进行加热，到了一定的温度后用锻压机压成毛坯，然后将毛坯旋压成型。与铸造工业轮毂相比，其加工工艺相对复杂，但锻造加工工艺生产的轮毂密度均匀且质量更轻、强度更高，表面更为平滑，易于二次加工。利用锻造工艺加工的轮毂性能较铸造工艺加工的轮毂优异，是高端车型、特殊用途车型的首选。2.2.3轮毂表面处理。轮毂表面处理工艺主要是为了加强轮毂对汽车的装饰效果，主要处理工艺包括抛光、喷涂、电镀、精车、镶件、拉丝等，经过表面处理的轮毂更加美观和光亮，是很多高端车型外形装饰的重要元素之一。2.3加工工序。汽车轮毂加工工序受轮毂的结构设计及材料影响，基本大同小异。常见的轮毂加工工序为：大头各端面粗车→小头各端面粗车→轮辋安装止口及平面精车→内外轴承位精车→油封精车→制动器安装位精车→钻孔→攻牙→铰孔→检验→入库。不同设计结构的轮毂加工工序不同，主要考虑加工精度、加工效率、加工质量的一致性等因素。

3结语

汽车轮毂作为汽车行驶的关键部件，有效保证了汽车行驶的安全性和操控性，同时其也是汽车外形装饰的重要元素之一，在选择轮毂材料和加工工艺时，要综合考虑制造成本、汽车的行驶性能要求及特殊用途等，但轻量化、高强度、节能环保是轮毂制造可持续发展的大势所趋。

［参考文献］

[1]聂晓朋，杨磊，张世琪.汽车轮毂材料发展现状和制作工艺[J].科技资讯，2017，15（26）：92.

[2]高洁宇.汽车轮毂加工工艺分析[J].建筑工程技术与设计，2019（28）：3681.

作者:郝孟军 宫涛 陈丹 刘福华 吴沉 单位:宜宾职业技术学院