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钢铝之争汽车轮毂基础知识全方位解读

日期:2019-03-10 10:25

  经过近一二百年的发展,汽车轮毂不论是结构形式以及外观造型以及材料以及加工工艺方面都有了巨大的进展,现在的汽车轮毂规格多样、造型各异,色彩也越来越炫,重量也是越来越轻,叫法也自然是五花八门。汽车轮毂的分类主要有以下几种:

  根据不同车型的特征和需求,轮毂表面处理工艺也会采取不同的方式,大致可分为烤漆和电镀和涂装轮毂三种。

  烤漆轮毂:普通车型的轮毂在外观上考虑的较少,散热性好是一项基本要求,工艺上基本采用烤漆处理,即先喷涂然后电烤,成本比较经济而且颜色靓丽、保持时间长久,即使车辆报废了,轮毂的颜色依旧不变。很多大众车型轮毂表面处理工艺都是烤漆,如桑塔纳2000、夏利俊雅、时代骄子、东南菱帅或是本田奥德赛。一些时尚前卫、动感十足的彩色轮毂运用的也是烤漆技术。这类轮毂价格适中,规格齐全。但是无论是电镀还是烤漆当你刮到的时候结果还是差不多的,伤到了材质都一样了。

  电镀轮毂:又分电镀银、水电镀和纯电镀等类型。电镀银和水电镀轮毂虽然色泽鲜亮生动,但是保持时间较短,所以价格相对便宜,为很多追求新鲜感的年轻人所喜欢,市场价格在300元-500元之间。纯电镀轮毂如上海通用产的大别客G8?原场配套的就是纯电镀轮毂,色泽保持时间长久,可说是质优价高。中高档轿车如广本、奥迪多选用纯电镀轮毂,价格大约800900元。

  涂装轮毂:为了提升铝轮毂的外在美感,也为了环保(生产过程和制成品),传统的油漆涂料涂装技术、电镀技术将逐渐减少,取而代之的是水性和粉末涂料涂装技术。铝轮毂的外观美通过涂装得以充分的体现,比较时尚的颜色有细银、亮烟灰色、运动银色;同时轮辐精车亮面和轮毂抛光,喷透明粉后的表面金属光亮色的轮毂外观,可以取代电镀,充分地体现出了产品的环保、精致和时尚气质。

  而在现实中,主要是根据轮毂的材质对轮毂进行分类,按材质来分,轮毂可以分为钢轮毂、铝合金轮毂和镁合金轮毂等三大类。其中,钢制轮毂和铝合金轮毂是最为常见的汽车轮毂,而镁合金轮毂在汽车行业刚刚起步,使用该种轮毂的汽车很少,其主要的应用行业是摩托车行业。

  钢制轮毂也叫钢轮毂、钢圈等。是最早的一种汽车用轮毂,也是现在很多地段车型和商用车最为常用的汽车轮毂。

  钢轮毂,顾名思义,是采用钢作为其主要材料制作而成的轮毂。钢轮毂具有成本低、耐冲击性,强度较高、承载能力强等优点,但也存在造型单一、易生锈、重量大、散热性能差等弊端。钢轮毂主要是使用在一些低端车型以及对承载力有较高要求的商用车上。

  而在对于外观要求较高的轿车上,一般采用钢轮毂的车型一般都会在钢轮毂的外面装上塑料材质的轮毂罩或轮毂盖,起到修饰美化的作用。

  铝合金轮毂也叫铝圈或铝轮滚,顾名思义就是采用密度较小的铝合金为材料制成的轮毂。铝合金轮毂具有重量轻、造型多样、美观、散热性能好等优点,但其也存在着耐冲击性能差、成本高等劣势。铝合金轮毂现在主要是使用在乘用车的中高端车型上。

  而根据铝合金轮毂结构的不同,铝合金轮毂又可以简单的分为三种:单件铝合金轮毂、多件式轮毂和内置空气铝合金轮毂。

  单件式轮毂也叫整体式轮毂,根据车型不同,又分为F1单件式轮毂和乘用车单件式轮毂两大类。

  F1单件式轮毂为了确保轮毂的使用性能和车辆减重的要求,通常采用锻造制坯再利用旋压工艺成形生产,以确保产品的高性能和最轻量化,与同规格的铸造合金轮毂相比,其力学性能提高18%以上,还可减轻约20%的质量。

  而对于普通乘用车而言,其对轮毂的力学性能的要求没有F1那么的严格,其采用整体式低压铸造合金轮毂足以满足其性能的要求。但乘用车更加注重合金轮毂的外观造型和美观性设计。其一般采用更富有运动感的大直径、柔细轮辐合金轮毂设计以及轻量化合金轮毂设计。

  有两件式和三件式,轮毂的几个部分分别用锻造和旋压工艺制造,然后用钛螺栓联接,这些产品质量轻、强度高、性能优越,但是价格昂贵,主要用于各类锦标赛赛车和高档豪华汽车。

  在全球各类级别的车赛中,轮毂需要在赛道上能够承受由于极高的横向加速度、极高的运行速度和恶劣的条件而产生的超负荷运行状态,以及轮胎强烈的磨损而产生的温升造成的影响,在这种环境中多件式铝轮毂经受住了各种艰苦环境的考验。产品结构强度高,多件式的组合造型给人以厚实坚固的感觉。

  为了最大限度的减轻轮毂的质量,一种全新概念的新型轻量化铝合金轮毂内置空气铝合金轮毂应运而生,通过空腔技术进一步减轻轮毂的质量。这种铝合金轮毂也有单件式和两件组合式之分。

  单件式内置空气铝合金轮毂通过空腔技术,将轮毂的所有轮辐、轮辋的内外凸肩处均制成空腔,极大的减轻了轮毂的质量,与同结构铝合金轮毂相比减重达20%,而使用性能却得到了大大的提升;两件组合式内置空气铝合金轮毂则是将轮毂轮辋的内凸肩处制成空腔,大大地减轻了轮毂的质量,与同结构铝合金轮毂相比减重5%,提高了产品的使用性能。该类型的铝合金轮毂是采用铸造毛坯,利用旋压工艺完成空腔的制造。

  而根据铝合金轮毂生产成型方式的不同,铝合金轮毂又可以分为:重力铸造法、锻造法、低压精密铸造法三类。

  利用重力把铝合金溶液浇注到模具内,成形后经车床处理打磨,即可完成生产。制造过程较简单,不需精密的铸造工艺,成本低而生产效率高,但是容易产生气泡(砂眼),密度不均匀,表面平滑度不够。

  整块铝锭由千吨的压力机在模具上直接挤压成型,好处是密度均匀,表面平滑细致,轮毂壁薄而重量轻,材料强度最高,比铸造方法高三成以上,但由于需要较精良的生产设备,而且成品率只有五到六成,制造成本较高。

  在0.1Mpa的低压下精密铸造,这种铸造方式的成形性好,轮廓清晰,密度均匀,表面光洁,既能达到高强度、轻量化,又能控制成本,而且成品在九成以上。是目高品质铝合金轮毂的主流制造方法。

  镁合金是近年来得到汽车和电子产品领域广泛关注的金属材料,是目前使用的最轻的结构材料。由于其重量轻(比重为1.74克/cm3)、机械性能良好,在车辆和电子领域已经开始批量使用。

  在车辆方面,近15年来人们对汽车的安全和舒适性上要求越来越高,使轿车重量平均增加了30%,汽车油耗也相应增加。为了降低油耗、减少CO2排放,减轻汽车重量是最有效的途径之一。而减轻重量的主要手段就是采用轻质材料,镁合金被列入首选材料,而镁合金轮毂便由此得到重视。

  镁合金轮毂在汽车上的使用并非最近才出现。早在1967年,英国奥斯汀(Austin)汽车便在Mini Cooper 1275S这款车上开始采用镁合金轮毂,而德国豪华车保时捷(Porsche)的911T也于1973年首次应用镁合金轮毂。由于价格昂贵、防腐问题的困扰,镁合金轮毂一直没在轿车上普及,只是在赛车和少量高级车上使用。但是,随着原镁材料价格的下降、镁合金防腐工艺的提高以及镁合金成形工艺的改善,镁合金轮毂在汽车、摩托车、自行车上的使用将越来越多。

  目前在汽车业中,镁合金轮毂除了在赛车上应用较多外,在各大汽车厂推出的概念车上也配备镁合金轮毂,但是在批量生产的车型中应用却不多。目前使用镁合金轮毂的汽车公司及其车型。其中通用的Corvette C5车型标配为铝合金轮毂,但同时也提供Dymag公司生产的铸造镁合金轮毂给消费者选用。除此之外,在轮毂的零售市场上有适合Hyundai、Citroen、Mazda、Mitsubishi、BMW、Audi、Mercedes、Volvo等车型的镁合金轮毂供用户选用,但目前其价格比铝合金轮毂高约一倍。

  汽车上的应用固然是镁合金轮毂的一个重要领域,但不能忽视其在摩托车和自行车上的应用。在摩托车行业,将近九成的赛车用摩托车都采用镁合金轮毂,不仅如此,镁合金轮毂的应用车型还扩展到运动型摩托车、轻便型摩托车、概念型摩托车,覆盖欧美日十几种主要摩托车品牌,其中仅英国的Dymag轮毂就应用多达400种车型。在2003年9月同铝合金摩托车对比进行路况试验,结果表明,镁合金摩托车百公里耗油2.827L,铝合金摩托车百公里耗油3.243L,两车相比前者百公里节油约0.416L,油耗降低10%左右。同时,CO、HC和NOx的排放限值可达到并超过欧洲号排放标准。

  目前,镁合金轮毂在批量生产的汽车、摩托车及自行车上的应用还只是处于起步阶段,一些生产铝合金轮毂的企业和部分高校以及研究院所都开展了镁合金轮毂的试制和生产研究,并且取得部分成果,但要达到目前铝合金轮毂的使用量,还有很多研究工作要做。

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