铝合金轮毂结构对强度的影响

铝合金轮毂结构对强度的影响

铝合金轮毂的结构对强度有很大的影响，不管是制造商还是消费者，都应该在保证轮毂强度的基础上来生产或选购轮毂。

标签：铝合金轮毂；结构强度；铸造锻造

轮毂是汽车轮胎内廓以轴为中心，支撑轮胎的圆柱形金属部件，是汽车上连接制动盘、轮盘和半轴的重要零件。从材料上来分，汽车的轮毂可以被分为钢材质的轮毂、铝合金材质的轮毂和复合材料的轮毂。其中复合材料的轮毂主要指碳纤维轮毂，但碳纤维轮毂具有成本高、制造工艺复杂的缺点，很难进入家用车的市场，因而家用车使用的轮毂主要是钢质轮毂和铝合金轮毂。钢材料汽车轮毂具有强度好的优点，但由于钢铁的密度较铝合金要大，钢质轮毂的重量较大，不适于轻量化，与目前汽车轻量化的发展趋势不是很吻合，并且由于钢材料轮毂没法进行时效强化，在外观上看起来也不是那么的炫目。与钢质轮毂相比，铝合金轮毂的密度小，在轻量化方面非常有优势，推广应用铝合金轮毂对于社会的节能减排意义重大。其次，铝合金的导热系数较高，大于钢的热导率，在相同的使用条件下，铝合金轮毂可以将更多的热量散发出去。

1 铝合金轮毂的制造方法

1.1 铝合金轮毂的三种成型方法

对于铝合金轮毂来说，它的制造方法有铸造成型、锻造成型、旋压成型。铸造法可以生产多种的铝合金轮毂，轮毂的样式比较多变，并且成本也相对较低，因而在铝合金轮毂的制造方法中，铸造成型是一种使用较多的成型方法。铝合金轮毂的市场占有量非常大，在铝合金轮毂中，有百分之八十以上的轮毂都是通过铸造成型法生产的。锻造成型方法目前主要用于高端跑车和高端改装市场，铝合金的锻造成型是固体到固体的变化来生产轮毂，过程中不包含液态相变，都是固态变化。与铸造铝合金轮毂相比，锻造生产的铝合金轮毂力学性能更好，并且其强度高、耐腐蚀性能好。

旋压的成型方法是指MAT旋压技术，目前旋压技术用的通常是日本ENKEI公司的技术，甚至模具也是ENKEI公司开的，旋压技术制造的铝合金轮毂的质量、强度和延伸性已接近于锻造轮毂，比普通的铸造铝合金轮毂的性能要强，性价比也相对较高，并且与锻造轮毂相比，更容易生产。从质量上讲，MAT旋压铝合金轮毂比传统铸造法生产的轮毂轻，比锻造法制造的铝合金轮毂的质量要大。

1.2 一种整體式铝合金轮毂的旋压成型

比如一个专利中公开的整体式铝合金旋压轮毂的制造方法，其制造方法主要包括以下几个部分。选用铝合金中厚板材为初始坯料，采用强力弯曲旋压将铝合

金板材中部材料成形轮辐和将铝合金板材边部材料预成形轮辋，采用劈开旋压将预成形轮辋劈开为轮辋前片坯料和后片坯料，采用强力变薄旋压将前片坯料和后片坯料分别成形轮辋前片和轮辋后片，这种工艺生产的旋压轮毂，材料利用率高，且材料经过多道次塑性变形，强度高；无需预制锻造或者铸造毛坯，工艺简单，加工成本低，生产效率高；前片和后片无需焊接和螺钉连接，机械性能稳定，安全性能高。

2 厚度对于铝合金轮毂质量的影响重大

对于铝合金轮毂来说，厚度不是决定轮毂强度高低的决定性因素，许多经改装过的锻造轮毂和轻量化的铸造轮毂强度很大，但是厚度却很薄。铝合金轮毂有很多技术的规律是必须遵循的，就是大尺寸的轮毂的断裂概率，明显要高于小尺寸轮毂，相同材料和工况条件下，厚度较厚的轮毂的强度要强于厚度较薄的轮毂。对于铸造铝合金轮毂，在保证大轮毂强度的同时，如果难以保证其韧性在大的冲击之后能够及时发现问题，则可能出现断裂的情况。

2.1 轮毂厚度过薄导致的断裂事故

2013年东风悦达起亚K5轮毂曾发生过断裂事故，在这次事故爆发之后，无论是车主消费者、制造商同行还是汽车评论界人士都反响剧烈，消费者对起亚K5汽车轮毂的厚度进行了分析。分析后他们发现，一些车辆轮毂的厚度低于应该达到的厚度，汽车生产商给出的轮毂厚度是4.4mm，然后一些车主的分析结果却发现，自己汽车轮毂的厚度只有4mm，这明显是不符合生产规定的情况。对于汽车行驶的安全性来说，汽车轮毂的重要作用不言而喻，轮毂的厚度更是直接影响轮毂的质量，是丝毫来不得含糊的。通常大家认为，如果一个汽车轮毂采用的是铝合金材料制成，那么轮毂的厚度在5至10mm上下波动，轮毂的生产制造商一般会参照自己所要生产的汽车轮毂的结构和造型来选择合适的厚度。对于当时起亚K5部分批次的轮毂而言，轮毂的厚度不仅低于业界的参考值，甚至还要低于厂家设置的限值，那么在使用过程中就非常有可能出现意外情况。

如果轮毂的厚度不达标，在车轮高速转动时受到外力作用就有可能产生爆裂。由此可以看出轮毂厚度从一定程度上讲也是很重要的。不管是制造商还是消费者，都应该在保证轮毂强度的基础上来生产或选购轮毂。

2.2 铝合金轮毂的强度标准

亚洲对铝合金轮毂铸造认证，主要是来日本的JWL/VIA标准，主要是针对轮毂的强度做了强制性的规定。目前中国还没有自己的行业标准现在只依照日本的JWL/VIA标准、美国交通部的DOT认证、最高的标准就是德国的TUV认证。不同标准对轮毂的要求也不同，比如对于同一款轮毂，日本JWL/VIA标准规定单个轮毂承重690KG就可以算是通过标准；而德国的TUV标准则规定，单个轮毂的承重要达到800KG。一个轮毂的承重差了110KG，那么4个轮毂就相差440KG。

参考文献：

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作者简介：李丰（1982-），男，河北蓟县人，硕士，研究方向：铝合金汽车零部件设计。