镁合金轮毂在汽车行业的应用现状和制造工艺

前言

从改革开放以来，国家经济不断快速发展，汽车已经不断走入各色人群以及各种市场当中，而在国内有关汽车厂商的不断发展，促使消费者已经不再局限于简单的汽车，更多的是对汽车的工艺以及智能化配备有了更高的要求，汽车轮毂单元作为精确引导汽车轮毂转动以及承重的部分，既能够承受轴向载荷同时也可以对径向载荷起到承载作用，是汽车当中非常重要的零部件，而轮毂是车轮中心安装车轴的部位，应当定期对汽车轮毂位置进行保养[1-6]。一般来说，合金轮毂主要以铝合金为主，这从价格上就已经远远高过了钢制轮毂，还现阶段为了迎合国家绿色环保的标准，更是有了一些以镁合金以及铬、钛等元素为基本材料的合金轮毂。

镁合金轮毂的特点和优势从汽车轮毂发展以来，市场就一直被钢制轮毂所占领，但是到了近代，钢制轮毂市场已经被合金轮毂渐渐替代，这主要是由于把相关合金应用于汽车轮毂上会使得汽车性能有效提升，而在众多合金轮毂当中，企业为了达到最高效益，现在市面上较为广泛运用的是铝合金轮毂，其具有可以显著降低车身重量从而促进汽车燃油效率有效提高，对环境环保以及低碳减排的国家可持续性发展理念具有重大意义[8-10]，同时铝合金的阻尼系数较高，可以达到很好的车身减震效果，提高了汽车行驶的安全性以及舒适性，同时镁合金轮毂还可以做到外观个性化以及简洁化，符合现今人们的时尚观念，同时在镁合金铸造与锻造方面，锻造镁合金轮毂强度较高，同时其间的分子结构也更为紧密，相同体积的轮毂锻造所需材料较少[11-16]。

镁合金轮毂制造工艺

2.1锻造法

从目前传统的镁合金汽车轮毂锻造方法来看，镁合金汽车轮毂组织还具有不够致密以及机械强度较低的问题[17]，而根据这些问题，笔者提出一种较为理想的镁合金汽车轮毂锻造方法，首先将镁合金原料控制温度在300至450摄氏度，在这整个加温控制过程当中都应当按照此温度来进行控制，在加热炉当中加热，然后对镁合金原料实行预锻造[18]，使用液压锻造机将镁合金原料锻造成为胚料，再将其转入出成形轮毂模型当中加热，温度保持上一个步骤不变，同时将其锻造成精型轮毂，再对其进行下一步精细处理，然后将轮毂放置在挤压定型装置上进行轮毂挤压定型锻造，由此方法锻造出来的镁合金轮毂不仅大大的缩短了锻造时间，同时生产效率较高，锻造出来的镁合金汽车轮毂组织机械强度以及致密性都比较高[19-21]。

2.2铸造法

从这些年发展来看，镁合金轮毂铸造成型技术，已经有了各种如精密冲锻成型技术、挤压铸造技术、挤压铸造低压铸造结合技术以及旋压成形技术、半固态触变成型技术以及挤压铸造流变铸造结合技术、真空倾转法差压铸造等技术，而从现在来说，世界上仅有德国与日本对该类技术进行的相关深入研究并已经开始投入生产使用，国内目前对该技术的研究还仅仅停留在二汽从德国引进一套轮毂旋压生产线[22]，东北大学已经成功研发镁合金轮毂温挤成型技术[23]，而重庆大学就新型挤压铸造技术进行了相关有效研究[24]，虽然这些轻合金轮毂技术研究正在往国际先进水平相接轨，但是在国内实际产业化还存在着一定差距[25]。

2.2.1重力铸造

对于重力铸造法一般来说采取底注式浇注系统，外贴腰型冒口，重力铸造工艺上，由于其工艺不好控制，使得相关重力铸造工艺可能出现松说的现象，同时机械性能和气密性也得不到有效保障，重力铸造法制作镁合金轮毂，首先应当分析合金成分对性能以及工艺的影响，然后根据各种工艺因素对铸件质量的作用规律来采取各种措施控制因素，也可以达到一种高效的轮毂制造工艺[26]。

2.2.2压力铸造

真空压力铸造技术是在传统的压力铸造基础上辅以相关抽真空技术，实现了将型腔内的气体抽出或部分抽出使得相关金属业在相对真空的条件下充填型腔，并在压头压力下保压凝固的铸造工艺技术，在压铸工艺上生产的镁合金轮毂具有尺寸精密度较高以及表面粗糙度较低等优良特性，但是由于高压塞留卷入的气体可能会弥漫分布到铸件当中，因而压铸轮毂并不能够通过热处理来提高镁合金轮毂强度，并且其伸长率比较低，在使用过程当中可靠性也比较差，一般来说，为了有效降低生产成本，同时提高相关轮毂的使用性能，国内一般采用研究相关汽车以及摩托车轮毂运动形式来选取相对应的铸造工艺[27-30]。

2.2.3低压铸造

一般来说，合金轮毂的低压铸造方法适用于铝合金，在镁合金轮毂低压铸造时可能会产生氧化或者燃烧爆炸等情况，由此低压铸造镁合金轮毂生产方式变得十分复杂，在镁合金轮毂低压铸造时应当特别注意防止氧化，低压铸造是将铸型放在一个密闭的炉子上[31]，使得型腔利用深夜观和炉膛里的金属液体相通，并在炉膛的金属液面上加入带压力的空气，金属液体通过压力流向型腔，待凝固以后，控制未凝固的金属从升液管流回炉膛，同时控制其流入速度以及压力，使得金属能够在压力下结晶凝固从而形成铸件[32]。

总结

镁合金轮毂主要应用于汽车以及摩托车等行业，由于在现阶段镁合金轮毂还存在着价格稍高的现象，这也是与其制造工艺繁杂有所联系，如何实现镁合金轮毂高效铸造是当下轮毂行业发展的一个重要瓶颈，现阶段电磁泵低压铸造技术是一个非常好的发展方向，希望通过有关人员继续研究实现镁合金轮毂大量应用，为我国镁合金轮毂行业带来有效发展。