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    旋壓成形鋁鎂合金車輪新技術及前景

　　1 旋壓成形技術

　　（1） 定義

　　旋壓是一種綜合了鍛造、擠壓、拉伸、彎曲、環軋、橫軋和滾擠等工藝特點的少無切削加工的先進工藝，將金屬筒坯、平板毛坯或預制坯用尾頂頂緊在旋壓機芯模上，由主軸帶動芯棒和坯料旋轉，同時旋壓輪從毛坯一側將材料擠壓在旋轉的芯模上，使材料產生逐點連續的塑性變形，從而獲得各種母線形狀的空心旋轉體零件。

　　根據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現，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。強力旋壓工藝主要依*坯料厚度的減薄來實現成形，坯料外徑基本保持不變。

　　車輪旋壓指使用旋輪（或成形輪）將回轉體鍛坯或管狀毛坯進行局部連續旋轉壓縮以成形其內外截面形狀的成形方法。該過程綜合了普旋和強旋，在旋壓過程中，將毛坯同心地適當裝夾在適當的芯模中，當主軸帶動毛坯旋轉后，數控系統自動控制旋輪運動軌跡，按規定的形狀軌跡作往復運動，當每次改變方向時給以一定大小的橫向進給，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。為了避免工件產生起皺和破裂，應根據變形程度，將變形過程分為若干道次進行，即旋輪要作多次往復運動，且每次之前均給以一定的進給量，有時根據材料的性能，可能需更換芯模和進行中間熱處理或者進行加熱旋壓等。

　　（2） 旋壓技術在不同領域的應用

　　旋壓產品形狀各式各樣，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，其產品廣泛應用于各行各業。

　　2 旋壓技術應用于車輪制造的優越性

　　（1） 技術先進性

　　其工藝過程為鍛造—退火—旋壓—熱處理—機械加工—表面處理（噴涂或電鍍）工藝，關鍵技術為旋壓加工，屬材料精凈成形，成形產品精度高，較之鑄造材料結構致密，強度高。

　　（2） 車輪旋壓技術

　　車輪旋壓技術是近幾年才發展起來的車輪成形新工藝方法，主要針對鋁鎂合金材料的輪轂，也有部分輪轂采用鋼質。國外17英寸以下轎車鋁輪的生產以鍛坯或環坯經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英寸載重汽車無內胎鋁車輪，以其造型美觀、重量輕、強度高成為鋼輪的強勁競爭點。

　　傳統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—機械加工—最后表面處理，該方法適合大批量生產、生產率高、合格率較高、鋁液利用率較高，但表面質量欠佳、成本稍高、技術難度高，而采用鍛造—退火—旋壓—熱處理—機械加工—表面處理（噴涂或電鍍）工藝方法生產的輪轂，大大提高了制造精度，有較致密的金相組織和較好的機械性能，易達到輪轂變壁厚等強度要求，而且重量輕、表面光潔，機械加工余量大大減少。此工藝在德國等較發達國家已發展成為成熟技術，目前國內已有較少企業在使用該新技術研究試制鋁車輪。

　　車輪旋壓一般可采用板材劈開式旋壓、預制鍛坯旋壓、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；鍛坯強旋工藝是將鍛坯進行若干。次的強旋，從而達到輪輞型面尺寸要求。

　　（2） 所具有的優點

　　1）節省原材料。避免了通過機加方式生產時切削掉大量毛坯材料的情況，可直接旋壓，無需對表面進行精加工。旋壓技術還可旋制出變截面厚度的輪轂，在滿足車輪強度指標要求的前提下，可適當減薄輪轂厚度，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熱性能，可大大延長汽車、摩托車輪胎使用壽命，特別是高負載卡車輪胎的壽命。（根據歐洲車輪生產商“ALCOA”公司測試數據，鋁合金輪轂使輪胎最長可延長20％的使用壽命）。

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

　　4）車輪內外表面質量良好，無序后續精加工，減少了工序。旋壓后的產品無需精加工就能達到很好的表面精度，減少了加工工序。

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

　　6）節約成本。生產制造成本大為減少，批量化生產更有利于節約成本。

　　7）市場前景廣闊。由于先進的技術和產品良好的性能，用旋壓方法生產的車輪市場前景廣闊。

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

　　9）技術難度及復雜程度較之真空鑄造簡單方便，容易實施。

　　3 技術成熟性

　　（1）輪轂旋壓設備

　　輪轂旋壓機具有較高的自動化程度，配套上下料機器人、周轉帶，是規模化生產線中的關鍵設備，能達到每分鐘生產2~4件的生產節拍。具有立式和臥式兩種結構，旋輪頭可正負向高速工作進給，在一個工步可完成粗旋和精整過程，輔助工序少，產品質量及效率較高。

　　國外旋壓機制造企業有德國萊菲爾德、WF，西班牙DENN，國內有長春55所、北京金時特、北航工藝研究所等。這些國外企業具有較悠久的旋壓設備制造歷史和豐富經驗，在國內有大量的旋壓設備正在使用，技術較為成熟。國內企業近年也設計制造了一些設備并投入使用，其綜合性能基本能滿足市場要求。

　　（2） 工藝技術

　　旋壓成形輪轂技術在德國已發展成熟，并有產品應用于市場。目前國內雖沒有成熟產品，但已有個別在旋壓領域具有權威的企業已基本試驗成功，比如西安航天動力機械廠、山東濟寧車輪廠等，相信很快將會有具有自主知識產權的產品投放市場。

　　4 前景

　　旋壓成形法是在熱鍛工藝基礎上發展起來的，鍛造制坯后進行旋壓成形，提高了制造精度和強度，機械加工余量大大減少。旋壓輪轂由于不受尺寸制約、產品美觀、性能良好、安全性高、節省材料、節約能源等因素，其發展勢頭良好，旋壓技術屬先進成形技術，其鋁合金車輪旋壓技術水平已基本趨于成熟，在國內已引起較多公司的關注，正逐步向批量生產轉化。另外，已有企業及研究機構開始著手研究鎂合金旋壓成形技術，但目前尚無旋壓成形鎂合金車輪技術研究報告。隨著國內鋁鎂合金產業化的飛速發展，鋁鎂合金旋壓車輪必將有一個巨大的市場需求。

　　5 規模化生產條件

　　要達到規模化生產必須要有可靠的原材料來源，建立合適的生產線，以批量化生產模式經營，產品規格要多樣化，市場定位要明確，確立一個以上的戰略合作采購商，并具有先進的管理模式，能適應市場的變化。