摘要:对汽车铝轮毂的发展趋势、生产技术状况以及国内汽车铝轮毂制造技术的发展趋势进行了论述。介绍了铝轮毂主要的生产工艺技术以及先进生产工艺技术的应用。
作为汽车最重要的安全部件,轮毂承受着汽车和载物质量作用的压力,受到车辆在启动、制动时动态扭矩的作用,还承受汽车在行驶过程中转弯、凹凸路面、路面障碍物冲击等来自不同方向动态载荷产生的不规则交变受力。轮毂的产品质量和可靠性不但关系到车辆和车上人员、物资的安全性,还影响到车辆在行驶中的平稳性、操纵性、舒适性等性能,这就要求轮毂的尺寸和形状精度高、动平衡好、疲劳强度高、刚度和弹性好、质量轻、美观、材料可回收等,而铝轮毂以其良好的综合性能满足了上述要求,在安全性、舒适性和轻量化(至少减轻30%的质量)等方面起到了重要的作用。
1 汽车铝轮毂的发展趋势
汽车铝轮毂正在向大直径、轻量化、高强度、美观化的方向发展,为了满足使用功能和市场的需求,铝轮毂在结构上有整体式和多件组合式的设计,外观造型上有宽轮辐、窄轮辐、多轮辐、少轮辐等形状设计,外观式样有涂装、轮辐车亮面涂透明漆、抛光涂透明漆、电镀等,涂装的颜色有运动银、细银、烟灰色、黑色等色彩。铝轮毂使用的材料有Al-Si系列合金(AlSi7Mg、AlSi11、AlSi11Mg、AlSi12Mg)、Mg合金、6061变形铝合金,其中以采用Sr变质的AlSi7Mg合金用量最多(约90%)。铝轮毂的成形工艺有重力铸造、低压铸造、挤压铸造、半固态铸造、锻造、旋压成形和几种工艺的组合等工艺形式;挤压铸造和半固态铸造技术可以改善材料的金相组织,提高产品的力学性能,特别适用于制造大规格、轻量化铝轮毂;旋压成形技术是在热锻工艺基础上发展起来的塑性变形加工技术,铝轮毂在锻造制坯后利用旋压工艺使之成形,这种工艺生产的铝轮毂的力学性能,比同规格铸造铝轮毂的提高18%以上,还可减轻约20%的质量,产品主要是大规格、轻量化铝轮毂以及赛车铝轮毂。近来又出现了一种全新概念的新型轻量化铝轮毂——内置空气铝轮毂,通过空腔技术进一步减轻轮毂20%的质量。
目前,汽车铝轮毂装车率在60%左右,铝轮毂的尺寸为304.8mm-762mm,OEM的主流市场是以381mm-457.2mm轮毂为主,其中406.4mm轮毂所占市场份额最大,而改装市场的主流市场是以457.2mm-558.8mm轮毂为主。对于普通乘用车而言,整体式低压铸造铝轮毂足以满足性能的要求,因此当前汽车铝轮毂成形技术主要采用低压铸造工艺(占总量的80%以上)。
2 国内汽车铝轮毂行业的发展进程
20世纪70年代,发达国家开始大量推广应用铝轮毂。我国在20世纪80年代末开始了铝轮毂工厂的建设,90年代中期进入发展期,并且持续保持着强劲的增长势头。到2006年我国汽车及摩托车铝轮毂年生产能力已超过6500万件。据行业计,2006年生产汽车铝轮毂3 400万件,其中出口1800万件;生产摩托车铝轮毂2800万件,其中出口400万件;是世界铝轮毂生产大国。我国铝轮毂制造行业经过了几个发展阶段。
2.1 起步阶段
1988年成立的秦皇岛戴卡轮毂制造有限公司是国内第一个铝轮毂生产企业,生产低压铸造铝合金汽车轮毂;第二个是1989年开始筹建的广东南海中南铝合金轮毂厂,该厂生产低压铸造、重力铸造的汽车和摩托车铝轮毂。这两个公司逐步发展壮大起来,成为行业的先行者。
2.2 发展阶段
1994-1997年是国内铝轮毂行业的发展阶段。随着1994年我国汽车工业产业政策的出台,我国汽车、摩托车工业进入发展期。这一时期国内铝轮毂的产量小、价格高,相对于其他铝制品属于高利润产品。高价位吸引众多投资者参与,国内出现了投资建设铝轮毂厂的第一个高潮,这一时期新上了十几个铝轮毂厂。而此阶段国内轿车工业规模尚小,铝轮毂的用量较少,国际市场又尚未打开,有限的国内市场由初期的两个铝轮毂厂及进口产品互相竞争,变为国内近20个厂家的竞争,铝轮毂产能远大于国内市场的需求,竞争显得异常激烈。
2.3 调整阶段
1998-2001年是国内铝轮毂行业调整时期。受1998年亚洲金融危机的影响,世界经济处于低迷状态,此时铝轮毂在我国尚属于新兴产业,新建的部分铝轮毂企业,由于缺乏有经验的技术人员,技术工艺不成熟,产品质量不过关,生产成本居高不下,各种原因导致这部分企业步履维艰,未能挺过金融危机这一难关,出现了行业内的并购和资源整合。此时台商大举投资进入大陆铝轮毂制造行业,这一时期投资兴建的企业数量虽然不太多,但是这些企业都是独资公司,其市场大都在境外,少量在中国大陆市场。