鍛造鋁合金輪轂的工藝特點及檢測方法研究
創新點滴
作者：張振
摘要：鍛造鋁合金輪轂具有外形美觀、動平衡好、圓度高、散熱快等優點，近年來受到汽車行業的青睞。文章對鍛造鋁合金輪轂的特點、生產工藝及主要缺陷的檢測方法進行了分析研究，對提高鍛造鋁合金輪轂的工藝設計水平提高產品質量具有重要的意義。
關鍵詞：鋁合金輪轂；鍛造；工藝特點；檢測方法 文獻標識碼：A
中圖分類號：TG316 文章編號：1009-2374（2015）21-0047-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.21.024
鍛造是利用鍛壓機械對鋁合金坯料進行施加壓力使其變形，獲得具有一定形狀和尺寸、一定機械性能的加工方法。鍛造鋁合金輪轂具有外形美觀、動平衡好、圓度高、散熱快等優點。近年來受到汽車行業的青睞，尤其是近幾年隨著油價的上漲，輕量化汽車成為世界許多國家研究的熱點，尤其一些發達國家都在節能減排上下功夫，在這種情況下鋁合金輪轂以其優良的性能被廣泛地應用在汽車上並逐漸取代以往的鐵輪轂。但是，鍛造鋁合金輪轂在生產過程由於施工原因也會出現各種缺陷，因此，在生產過程中嚴格施工設計的同時，要嚴格遵守操作規程，了解掌握鍛造工藝，在缺陷問題形成前加以質量控製，提高鍛造鋁合金輪轂的產品質量。
1 鍛造鋁合金輪轂的特點
鋁合金輪圈密度小，強度高，且耐腐蝕、容易加工，而鋁合金最大的優勢就是資源豐富，正是由於這些優點，使得鋁合金材料廣泛地應用在現代工業中。鍛造工藝應用於鋁合金材料，能夠將材料的組織和性能大大改善，而且遇到合適的條件能夠將內部孔隙關閉，材料的致密度大大增加。鍛造鋁合金的特點主要歸納為以下六方麵：
1.1 可鍛性較好
鍛造鋁合金的熱塑性較好，生產過程中由於鋁塊經過不斷衝壓，分子結構緊密。雖然在鍛造過程中消耗大量的能力，比低碳鋼大約多消耗了35%的能力，但是力學性能很好，可鍛性較佳。
1.2 導熱性較好
眾所周知，鋁合金導熱性極好，能夠進行均勻受熱，且內應力較小，因此可以進行較快的加熱。鋁合金輪圈相比鋼製輪圈能夠更快地將熱量傳導到空氣中，這樣在行車過程中增加了安全係數。
1.3 堅固耐用
和鋼圈相比，鍛造式鋁合金輪轂結構緊密，金屬分子擺放的嚴密，耐性就越高，在抗衝擊性、抗張力、承載性、抵抗變形等方麵有著較大的優勢，因此廣泛應用於現代工業中如國防工業、航空工業等領域。
1.4 鍛造溫度範圍方麵
對於鍛造鋁合金的溫度是有著嚴格規定的，一般情況下，540℃～570℃的範圍較佳。
1.5 流動性特性
鋁合金材料質地較軟，且外摩擦係數偏大，因此，其內部流動性能不佳，在模鍛時成形比較困難。
1.6 美觀
鋁合金輪轂在設計上可以配備各種顏色和光澤，普通鋼圈因生產工藝的限製，形式及顏色缺乏變化單調呆板，因而鋁合金輪轂的使用不僅使得汽車有高貴的品質，同時又有美感氣氛。
2 鍛造鋁合金的工藝過程及缺陷分析
鍛造鋁合金輪轂的生產工藝過程主要為：棒料切割、坯料加熱、坯料初鍛、坯料終鍛、毛坯旋壓成型等步驟。鍛造用鋁合金輪轂，其組織纖維分布對抗疲勞極限有影響。通過大量的數據分析發現，鍛造鋁合金輪轂表層往往是最容易發生缺陷的地方，大多是在組織纖維伸出的地方。從微觀角度來講，這些地方本身就是缺陷的所在，也是極易發生應力集中的地方，遇到交變載荷的情況，這些地方就很可能出現疲勞裂紋。因此鋁合金在鍛造過程中會出現以下七種缺陷：
2.1 折疊
鍛造鋁合金輪轂成為廢品的最主要原因就是折疊。據統計，在所有的成為廢品的鍛造鋁合金輪轂中，將近75%的原因都是由於折疊。而折疊出現也是有原因的，如鍛件的形狀變化大、內部組織的運動軌跡複雜、鍛造時不符合操作規程、預製坯和預鍛模具設計不合理、壓力施加速度不當等。依據多年的經驗數據顯示，大調機生產階段最容易發生折疊現象。
2.2 裂紋
鍛造鋁合金輪轂的表麵和內部都很容易出現裂紋。如果對材料的加熱溫度達不到要求或者保溫時間不夠長，那麼很容易發生過大的變形，不僅不能消除鍛造過程中產生的折疊現象和彎曲現象，很有可能在材料的表麵或內部產生更多的裂紋。發生裂紋現象的最重要原因是在材料的內部的氧化物夾渣造成。