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车轮材料选用的研究方向性

放大字体  缩小字体 发布日期:2016-09-29  浏览次数:29
核心提示:目前,全世界的汽车车轮,不管是载重汽车车轮还是轿车车轮,所用材料基本分为两种,即钢材和铝合金材料,这两种材料制造的车轮
    目前,全世界的汽车车轮,不管是载重汽车车轮还是轿车车轮,所用材料基本分为两种,即钢材和铝合金材料,这两种材料制造的车轮所占市场份额为95%,研究汽车车轮的各种工艺特性与这两种材料的特性是分不开的。随着世界各国政府对节能、安全、环保的要求日趋严格,车轮材料的选择就成为一个焦点问题,即铝合金和钢的选择问题。

    此外,随着材料技术的发展和人们对车轮质量的要求不断提高,一些新型材料也被用于制造汽车车轮。

    一、钢制车轮
    长期以来,钢制车轮在汽车车轮中占主导地位,但是自上世纪80年代起,钢轮的市场份额逐步减小,被铝合金所代替。钢轮份额快速下跌的原因有多方面的因素,而外观吸引力是最主要的因素。钢制车轮在低成本和安全性方面较铝合金车轮具有很大的优势,因此,目前的载重汽车车轮大部分是钢材制造的。但钢制车轮的缺点也是非常明显的,钢材的加工成型性能和制造工艺决定了钢轮难以做到铝合金车轮那样的结构和外形多样化。同时,钢车轮质量大,制造和使用钢车轮消耗的能量都比铝制车轮大得多。
   近年来,面对替代品的渗透和挑战,国际钢轮行业在技术方面进行一系列的革新,包括:
(1)、新材料微合金钢HSLA,双相钢(DP)和贝氏体钢等高强度和先进高强度钢种成功开发并逐步应用于制造车轮,为钢轮减轻质量和更加大胆的款式设计创造了条件。据统计,HSLA车轮比一般碳素钢车轮重量轻约15%。
(2)、新工艺,国际钢轮行业与设备制造商紧密合作研究发展了旋压生产工艺,应用到钢制车轮生产中。目前商用车无内胎车轮的轮辐使用旋压生产工艺已非常普遍,Magnetto Wheels的法国工厂和Hayes Lemmerz International的西班牙工厂开始投入小批量生产,日本Topy和美国Arvin Meritor称已掌握了这项技术。
    在巨大的成本压力和钢制车轮的制造技术和材料技术革新的局势之下,国际汽车业也开始重新评估钢轮和铝轮的价值。

   二、铝制车轮
    据统计,轿车使用铝合金车轮的比例高达90%以上[1]。铝合金车轮与钢轮相比,具有的优势:
    (1)美观、舒适和节能等优势;
    (2)非载荷质量小,从而提高了抓地性表现出更为精确的转向动作和更好的转弯性能;
    (3)惯性小,改善了加速性和制动性;铝合金具有良好的导热性能,提高了制动系统的散热性能,大幅度降低了由高热导致的制动失灵。
除此之外,铝合金车轮还有耐腐蚀、成形性好、减震性能好、轮胎寿命长、尺寸精确、平衡好、加工精准、材料利用率高等显著优点,符合现代汽车安全、节能、环保三大主题的要求。这对降低汽车自重、减少油耗、减轻环境污染与改善操作性能等有着重大意义,因此铝合金已成为汽车车轮的首选材料。

    三、其它材料的车轮
    (1)镁合金车轮镁在实用金属中密度最小,它带给汽车的好处一是能减轻整车重量,减少油耗。二是强度高于铝合金和钢,刚度接近铝合金和钢,能够承受一定的负荷。三是具有良好的铸造性和尺寸稳定性,易加工,废品率低,降低了生产成本。四是具有良好的阻尼系数,减振量大于铝合金和铸铁,用作轮圈可以减少振动,提高汽车的安全性和舒适性。
    随着汽车工业的发展,轿车车轮开始采用铸造镁合金。但由于这类铸件试验条件十分严格和气密性要求高,同时还要求工艺出品率高,生产成本低,给铸造生产带来极大困难,因此成本仍偏高于铝合金。尽管如此,镁合金的应用前景仍然看好,在欧美镁压铸件的采用量近几年来呈上升趋势。当前,发达国家的赛车及部分民用高档车正在使用镁合金轮毂,大幅度提高镁合金锻造轮毂的用量。用镁合金制造车轮,是高档汽车发展的一个趋势。
    (2)复合材料(塑料或碳纤维),一般用于赛车,重量更轻,强度高,但价格昂贵。
    (3)钢铝组合车轮,轮辋为普通钢制轮辋,轮辐为铸造的铝合金轮辐,经过机械加工,借助嵌件与钢的轮辋装焊而成。它集中了钢制车轮与铝合金车轮的优点,并以其较低的价格占领了市场的一席之地。在美国,钢铝组合式车轮已经通过了台架试验和道路试验,得到了广大用户的认可。
在我国它还处在新生期,有待进一步的研究。

 
 
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