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    旋壓成形鋁鎂合金車輪新技術(shù)及前景

　　1 旋壓成形技術(shù)

　　（1） 定義

　　旋壓是一種綜合了鍛造、擠壓、拉伸、彎曲、環(huán)軋、橫軋和滾擠等工藝特點(diǎn)的少無切削加工的先進(jìn)工藝，將金屬筒坯、平板毛坯或預(yù)制坯用尾頂頂緊在旋壓機(jī)芯模上，由主軸帶動(dòng)芯棒和坯料旋轉(zhuǎn)，同時(shí)旋壓輪從毛坯一側(cè)將材料擠壓在旋轉(zhuǎn)的芯模上，使材料產(chǎn)生逐點(diǎn)連續(xù)的塑性變形，從而獲得各種母線形狀的空心旋轉(zhuǎn)體零件。

　　根據(jù)旋壓加工過程中毛坯厚度的變化情況，一般將旋壓工藝分為普通旋壓和強(qiáng)力旋壓兩種。普通旋壓過程中毛坯的厚度基本保持不變，成型主要依靠坯料沿圓周的收縮及沿半徑方向上的伸長變形來實(shí)現(xiàn)，其重要特征是在成型過程中可以明顯看到坯料外徑的變化。強(qiáng)力旋壓工藝主要依*坯料厚度的減薄來實(shí)現(xiàn)成形，坯料外徑基本保持不變。

　　車輪旋壓指使用旋輪（或成形輪）將回轉(zhuǎn)體鍛坯或管狀毛坯進(jìn)行局部連續(xù)旋轉(zhuǎn)壓縮以成形其內(nèi)外截面形狀的成形方法。該過程綜合了普旋和強(qiáng)旋，在旋壓過程中，將毛坯同心地適當(dāng)裝夾在適當(dāng)?shù)男灸Ｖ校��?dāng)主軸帶動(dòng)毛坯旋轉(zhuǎn)后，數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)控制旋輪運(yùn)動(dòng)軌跡，按規(guī)定的形狀軌跡作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)每次改變方向時(shí)給以一定大小的橫向進(jìn)給，逐步地使毛坯緊貼模具形面，從而得到要求截面尺寸的工件。為了避免工件產(chǎn)生起皺和破裂，應(yīng)根據(jù)變形程度，將變形過程分為若干道次進(jìn)行，即旋輪要作多次往復(fù)運(yùn)動(dòng)，且每次之前均給以一定的進(jìn)給量，有時(shí)根據(jù)材料的性能，可能需更換芯模和進(jìn)行中間熱處理或者進(jìn)行加熱旋壓等。

　　（2） 旋壓技術(shù)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用

　　旋壓產(chǎn)品形狀各式各樣，通過旋壓可完成成形、縮徑、收口、封底、翻邊、卷邊、壓筋等各種工作，其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。

　　2 旋壓技術(shù)應(yīng)用于車輪制造的優(yōu)越性

　　（1） 技術(shù)先進(jìn)性

　　其工藝過程為鍛造—退火—旋壓—熱處理—機(jī)械加工—表面處理（噴涂或電鍍）工藝，關(guān)鍵技術(shù)為旋壓加工，屬材料精凈成形，成形產(chǎn)品精度高，較之鑄造材料結(jié)構(gòu)致密，強(qiáng)度高。

　　（2） 車輪旋壓技術(shù)

　　車輪旋壓技術(shù)是近幾年才發(fā)展起來的車輪成形新工藝方法，主要針對(duì)鋁鎂合金材料的輪轂，也有部分輪轂采用鋼質(zhì)。國外17英寸以下轎車鋁輪的生產(chǎn)以鍛坯或環(huán)坯經(jīng)旋壓成形已逐步成為主流。近幾年國外用鍛造、旋壓工藝制造了22、24英寸載重汽車無內(nèi)胎鋁車輪，以其造型美觀、重量輕、強(qiáng)度高成為鋼輪的強(qiáng)勁競(jìng)爭(zhēng)點(diǎn)。

　　傳統(tǒng)的輪轂制造工藝方法是在較低壓力（一般在20～60KPa）下澆注（鑄造或真空鑄造）—熱處理—機(jī)械加工—最后表面處理，該方法適合大批量生產(chǎn)、生產(chǎn)率高、合格率較高、鋁液利用率較高，但表面質(zhì)量欠佳、成本稍高、技術(shù)難度高，而采用鍛造—退火—旋壓—熱處理—機(jī)械加工—表面處理（噴涂或電鍍）工藝方法生產(chǎn)的輪轂，大大提高了制造精度，有較致密的金相組織和較好的機(jī)械性能，易達(dá)到輪轂變壁厚等強(qiáng)度要求，而且重量輕、表面光潔，機(jī)械加工余量大大減少。此工藝在德國等較發(fā)達(dá)國家已發(fā)展成為成熟技術(shù)，目前國內(nèi)已有較少企業(yè)在使用該新技術(shù)研究試制鋁車輪。

　　車輪旋壓一般可采用板材劈開式旋壓、預(yù)制鍛坯旋壓、無縫管材縮徑旋壓.三種工藝方式。劈開式旋壓工藝是將圓盤狀板坯用劈開輪通過分層工藝，使毛坯在厚度方向中部被劈成兩份，再用成型輪漸步旋壓成形；鍛坯強(qiáng)旋工藝是將鍛坯進(jìn)行若干。次的強(qiáng)旋，從而達(dá)到輪輞型面尺寸要求。

　　（2） 所具有的優(yōu)點(diǎn)

　　1）節(jié)省原材料。避免了通過機(jī)加方式生產(chǎn)時(shí)切削掉大量毛坯材料的情況，可直接旋壓，無需對(duì)表面進(jìn)行精加工。旋壓技術(shù)還可旋制出變截面厚度的輪轂，在滿足車輪強(qiáng)度指標(biāo)要求的前提下，可適當(dāng)減薄輪轂厚度，從而減少了原材料用量和車輪重量。

　　2）鋁鎂合金有很好的導(dǎo)熱性能，可大大延長汽車、摩托車輪胎使用壽命，特別是高負(fù)載卡車輪胎的壽命。（根據(jù)歐洲車輪生產(chǎn)商“ALCOA”公司測(cè)試數(shù)據(jù)，鋁合金輪轂使輪胎最長可延長20％的使用壽命）。

　　3）實(shí)現(xiàn)變壁厚等強(qiáng)度要求，強(qiáng)度性能良好。輪輞厚度較易控制，能方便的滿足車輪等強(qiáng)度的性能要求，能較好的保證產(chǎn)品精度及強(qiáng)度要求。在相同情況下，同一規(guī)格的旋壓（鍛造）鋁合金車輪的力學(xué)性能比鑄造輪高約18％以上，而質(zhì)量要輕15％。

　　4）車輪內(nèi)外表面質(zhì)量良好，無序后續(xù)精加工，減少了工序。旋壓后的產(chǎn)品無需精加工就能達(dá)到很好的表面精度，減少了加工工序。

　　5）外形美觀。由于旋壓輪輞壁厚較易控制，因此在滿足等強(qiáng)度要求的情況下，可靈活設(shè)計(jì)造形。

　　6）節(jié)約成本。生產(chǎn)制造成本大為減少，批量化生產(chǎn)更有利于節(jié)約成本。

　　7）市場(chǎng)前景廣闊。由于先進(jìn)的技術(shù)和產(chǎn)品良好的性能，用旋壓方法生產(chǎn)的車輪市場(chǎng)前景廣闊。

　　8）屬先進(jìn)特種成形技術(shù)，是目前成形大尺寸車輪的較少方法之一，利潤空間極大。（目前常規(guī)尺寸鋁車輪利潤率約為45％~50％）。

　　9）技術(shù)難度及復(fù)雜程度較之真空鑄造簡單方便，容易實(shí)施。

　　3 技術(shù)成熟性

　　（1）輪轂旋壓設(shè)備

　　輪轂旋壓機(jī)具有較高的自動(dòng)化程度，配套上下料機(jī)器人、周轉(zhuǎn)帶，是規(guī)模化生產(chǎn)線中的關(guān)鍵設(shè)備，能達(dá)到每分鐘生產(chǎn)2~4件的生產(chǎn)節(jié)拍。具有立式和臥式兩種結(jié)構(gòu)，旋輪頭可正負(fù)向高速工作進(jìn)給，在一個(gè)工步可完成粗旋和精整過程，輔助工序少，產(chǎn)品質(zhì)量及效率較高。

　　國外旋壓機(jī)制造企業(yè)有德國萊菲爾德、WF，西班牙DENN，國內(nèi)有長春55所、北京金時(shí)特、北航工藝研究所等。這些國外企業(yè)具有較悠久的旋壓設(shè)備制造歷史和豐富經(jīng)驗(yàn)，在國內(nèi)有大量的旋壓設(shè)備正在使用，技術(shù)較為成熟。國內(nèi)企業(yè)近年也設(shè)計(jì)制造了一些設(shè)備并投入使用，其綜合性能基本能滿足市場(chǎng)要求。

　　（2） 工藝技術(shù)

　　旋壓成形輪轂技術(shù)在德國已發(fā)展成熟，并有產(chǎn)品應(yīng)用于市場(chǎng)。目前國內(nèi)雖沒有成熟產(chǎn)品，但已有個(gè)別在旋壓領(lǐng)域具有權(quán)威的企業(yè)已基本試驗(yàn)成功，比如西安航天動(dòng)力機(jī)械廠、山東濟(jì)寧車輪廠等，相信很快將會(huì)有具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品投放市場(chǎng)。

　　4 前景

　　旋壓成形法是在熱鍛工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，鍛造制坯后進(jìn)行旋壓成形，提高了制造精度和強(qiáng)度，機(jī)械加工余量大大減少。旋壓輪轂由于不受尺寸制約、產(chǎn)品美觀、性能良好、安全性高、節(jié)省材料、節(jié)約能源等因素，其發(fā)展勢(shì)頭良好，旋壓技術(shù)屬先進(jìn)成形技術(shù)，其鋁合金車輪旋壓技術(shù)水平已基本趨于成熟，在國內(nèi)已引起較多公司的關(guān)注，正逐步向批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)化。另外，已有企業(yè)及研究機(jī)構(gòu)開始著手研究鎂合金旋壓成形技術(shù)，但目前尚無旋壓成形鎂合金車輪技術(shù)研究報(bào)告。隨著國內(nèi)鋁鎂合金產(chǎn)業(yè)化的飛速發(fā)展，鋁鎂合金旋壓車輪必將有一個(gè)巨大的市場(chǎng)需求。

　　5 規(guī)模化生產(chǎn)條件

　　要達(dá)到規(guī)模化生產(chǎn)必須要有可靠的原材料來源，建立合適的生產(chǎn)線，以批量化生產(chǎn)模式經(jīng)營，產(chǎn)品規(guī)格要多樣化，市場(chǎng)定位要明確，確立一個(gè)以上的戰(zhàn)略合作采購商，并具有先進(jìn)的管理模式，能適應(yīng)市場(chǎng)的變化。