汽车铝轮毂制造技术的发展趋势
来源: | 作者:chinacaw1 | 发布时间: 2018-02-24 | 5983 次浏览 | 分享到:

鉴于整体式汽车铝轮毂是铝轮毂的主打产品,在此着重对整体式汽车铝轮毂的制造技术进行讨论。整体式铝轮毂主要的生产工艺流程是:熔化→精炼→低压铸造→X射线探伤→热处理→机械加工→动平衡检验→气密性检验→涂装。

    1 熔化设备及技术

    轮毂铝合金的熔化设备,按炉型分为塔式炉、感应炉、倾转炉、固定炉,按能源形式分为柴油炉、天然气炉、煤制气炉、电能炉。塔式炉熔化速度快、烧损少、能耗低,感应炉熔化速度快、合金成分均匀、生产环境好,倾转炉可以配料也可以做保温炉使用、使用安全、维护方便,固定炉可以配料也可以做保温炉使用、使用和维护简便;燃油炉热值高、熔化效率高、使用维护方便,燃气炉生产环境好、清洁、使用维护方便,煤制气炉经济实惠,电能炉容易控制、生产环境好。其中以燃油或燃气的塔式快速熔化炉为佳,同时配以铝屑熔化室使用更加方便,是主选设备;如需配料则倾转炉较为实用。熔化设备的关键在于炉温的控制。由于轮毂铝合金对含铁量要求严格,欧洲客户要求w(Fe)≤0.15%,因此炉衬必须采用非金属材料制作,配料时选用纯度较高的纯铝锭,回炉料的比例要严格控制。

    为了降低成本,国内已有少数厂家采购液态铝合金,并将其直接运送到生产现场,采用液态铝合金直接铸造铝轮毂这种工艺方式,大大减少了原材料熔化时的烧损及二次熔化时能源的消耗,是铝轮毂制造技术发展的新方向。

    2 精炼设备及细化技术

    铝液的精炼方法有气体法和熔剂法,处理方式有通入管路法、钟罩压入法、精炼机等。铝液精炼的设备按形式分为固定式、移动式、吊装式、简易通管式,按精炼介质分为单一气体、双气体、气体加熔剂。固定式的设备运行平稳、可靠、精炼效果好,移动式的则使用灵活、方便,吊装式的使用方便,简易通管式的使用简单。为了提高精炼效果,避免对环境的污染,以采用双气体的固定式精炼机为最好,是主选设备,该精炼设备的关键在于控制系统的技术水平和设备的可靠性。

    细化变质处理以采用杆状的AlTiB、AlSr合金为佳,不使用有污染的熔剂,已成为精炼细化变质处理的发展方向;而采用热分析和密度当量仪进行精炼、细化、变质效果的炉前分析,则是铝液快速分析技术发展的新趋势。

    3 铸造设备及技术

    整体式汽车铝轮毂的成形工艺分为金属型重力铸造、低压铸造、挤压铸造、锻造工艺、旋压工艺;而低压铸造具有生产效率高、铸件组织致密、自动化程度高等特点,可满足汽车铝轮毂的需要,成为近年来国际上的主流工艺。国内汽车铝轮毂成形技术,总产量的80%以上是采用低压铸造工艺生产,其余采用金属型重力铸造、挤压铸造和锻造工艺技术生产。

    低压铸造机的关键在于炉压的控制精度和设备的可靠性,选用的低压铸造机以进口主机、辅之以国产配套设备。保温炉为熔池式的,模具以四开模的形式为主,模具冷却是水、气并用。由于铝轮毂正在朝大型化方向发展,因此设备的刚性一定要好,并有足够的开合模的力量。保温炉采用坩埚炉更方便,模具采用全气冷、无需边缸的斜插模技术生产的铸件质量更好,是铝轮毂铸造技术的一个新动向。

    4 X射线探伤

    铝轮毂X射线探伤设备采用的是工业实时成像系统,使用的X射线管为进口160kVA的金属管,能穿透50mm以上的铝合金件,并能清晰地观察到缩松、针孔等缺陷;缺陷的识别有人工识别和程序自动识别等方式,并有图像处理和存储功能。该设备有进口的和国产的,但国产设备在可靠性和自动识别程序方面有待进一步提高水平。考虑到生产的自动化程度,在设备的进出口端要有输送料道系统,合格品与非合格品能够自动分离,有生产统计功能的设备是今后的发展趋势。

    5 热处理设备及技术

    铝轮毂的热处理工艺为固溶处理和时效处理(T6处理),工艺要求炉温均匀性好,炉内温差△T≤±5℃。热处理设备按炉型分为周期炉、连续炉,按能源形式分为天然气炉、煤制气炉、电能炉。轮毂在炉内的放置多采用料架,产品分开放置以防轮毂变形。连续热处理炉按传动方式又分辊棒式、吊筐式、推盘式。连续热处理炉的炉温均匀性好(炉内温差△T≤±3℃)、产品质量好、生产效率高、节能,是大批量生产的主选设备。而燃气吊筐式和辊棒式连续热处理炉是该类设备的发展方向。小批量间歇式生产时可以使用周期炉。

    由于连续热处理炉的生产量大,因此设备的可靠性和控制水平十分重要,为了工艺的可追述性,要配备温度记录仪。为方便操作,提高车间面积利用率,热处理生产线以U型布置为佳。

    6 机械加工设备及技术

    在铝轮毂的加工方面,一般是采用进口或国产的单轴立式或卧式数控机床,高精度CNC加工单元,切削液冷却。传统的加工顺序是在线外去除冒口,然后以毛坯外圆定位先车后钻,对于铝轮毂而言加工精度是足够的了。

    为了提高生产效率和加工精度,同时满足环保的要求,新的技术是采用高精度CNC双轴立式加工单元,无切削液的干式加工——刀具微润滑空气冷却方式,加工顺序是先钻后车,以产品螺栓孔定位,车削转速达3000r/min,并将去冒口在钻床上完成,减少了钻冒口工序。尽管加工时没有切削液的冷却,由于切削速度快产品的温升小,所以铝轮毂的加工精度和效率均高于传统工艺,是铝轮毂加工技术的新趋势。

    7 动平衡检验

    动平衡性能的检验方法有立式和卧式两种方法,以卧式法为好,一般是采用手动操作方式。新的趋势是采用卧式动平衡机,并在设备的进出口端增设输送料道系统,合格品与非合格品能够自动分离,同时附设标识打印等功能,以实现生产的自动化。