汽车铝合金轮毂热处理技术，减轻车辆质量且改善行驶性能

2023-08-18 理论教育版权反馈

【摘要】：据统计，铝合金轮毂与钢轮毂相比可减轻质量30％～40％。使用铝合金轮毂还能改善轿车的行驶性能，减轻车辆的振动。铝合金轮毂的热处理包括固溶处理、完全时效处理或不完全时效处理。图5-17 前轮轮毂热处理摆放示意图

1.铝合金轮毂的热处理

铸造铝合金轮毂占铝合金轮毂生产总数的80％，而热处理对轮毂的机械性能有很大的影响。铸造铝合金轮毂具有质量轻、能减振、外形美观等优点。据统计，铝合金轮毂与钢轮毂相比可减轻质量30％～40％。使用铝合金轮毂还能改善轿车的行驶性能，减轻车辆的振动。

铝合金轮毂包括铸造铝合金轮毂与锻造铝合金轮毂，具有较高的机械强度和疲劳强度。其中铸造铝合金轮毂应用最为广泛，其热处理工艺流程为:固溶（加热→保温→水冷)→时效（加热→保温→空冷)→检验。ZL101A等为铝硅系铸造铝合金，具有外形美观、耐腐蚀、质量轻、散热快、加工精准、材料利用率高的特点，符合现代汽车安全、节能、环保等的要求。

铝合金轮毂热处理后的性能指标有塑性及硬度:ZL101A铸造轮毂在铸态下性能较低，抗拉强度一般在200MPa以下，塑性为2％～6％，硬度低于60HBW，需要通过T6热处理才能提高强度和硬度，提高塑性，改变力学性能。

铸造铝合金轮毂的技术要求为抗拉强度大于200MPa，硬度大于70HBW，伸长率大于7＆。铝合金轮毂的热处理包括固溶处理、完全时效处理或不完全时效处理。采用的设备为井式电炉、箱式电炉、铝合金车轮专用热处理生产线、专用连续生产线如风处理生产线等。

铸造铝合金轮毂采用的热处理工艺为T6，即固溶处理＋人工时效和固溶处理后沸水处理＋人工时效两种，实际生产过程中采用的热处理工艺为后一种:固溶工艺（540±3)℃×5～6h，在50～70℃的水中冷却，时效工艺为（180±5)℃×5～6h空冷，进行校直处理。

铸造铝合金轮毂的失效原因（指材料力学性能没有达到要求)为:原材料镁含量过高，处理工艺不当即热处理温度（固溶)高等造成晶粒粗大等。

2.铸铁轮毂的热处理

（1)轮毂的预备热处理CA15车汽车前轮轮毂采用KTH350-10制造，如图5-15所示。要求抗拉强度≥350MPa，伸长率≥10％，硬度≤150HBW。该铸件热处理的目的是消除碳化物，获得铁素体和团絮状石墨，提高力学性能，改善加工性能等。为此采用的热处理工艺为高温石墨化退火，其热处理工艺曲线如图5-16所示。热处理后的抗拉强度为400MPa，伸长率为18％，硬度为143HBW。

图5-15 前轮轮毂（CA15车）示意图

图5-16 前轮轮毂（CA15车）热处理工艺曲线

载货汽车轮毂也可采用QT500-7球墨铸铁制造，要求抗拉强度为450～500MPa，伸长率为10％～18％，冲击韧度为80～120J/cm²，硬度为150～200HBW，其金相组织为90％（体积分数)的铁素体＋珠光体。采用的热处理工艺为920℃×1h＋720℃×5h，炉冷至620℃空冷。

（2)表面淬火处理从车轮的性能要求可知，轮毂要有较高的强度、良好的塑性和一定的韧性，才能满足其工作需要，通常选用的材料有可锻铸铁、铸钢与球墨铸铁等，材料牌号如KTH350-10、KTH370-12、ZG270-500、ZG310-570、QT500-7等，铸造生产方便、成本低廉，具有良好的流动性和优良的切削加工性。轮毂的油封面要进行淬火，正火处理后进行中频或高频感应淬火，其中对铸态可直接淬火，其感应淬火的工艺规范见表5-17，其中功率因数为0.9，栅极电流为0.55A。

表5-17轮毂表面淬火处理的工艺规范