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      摘要：鍛造鋁合金輪轂具有外形美觀、動(dòng)平衡好、圓度高、散熱快等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)受到汽車(chē)行業(yè)的青睞。文章對(duì)鍛造鋁合金輪轂的特點(diǎn)、生產(chǎn)工藝及主要缺陷的檢測(cè)方法進(jìn)行了分析研究，對(duì)提高鍛造鋁合金輪轂的工藝設(shè)計(jì)水平提高產(chǎn)品質(zhì)量具有重要的意義。
  
 
      鍛造是利用鍛壓機(jī)械對(duì)鋁合金坯料進(jìn)行施加壓力使其變形，獲得具有一定形狀和尺寸、一定機(jī)械性能的加工方法。鍛造鋁合金輪轂具有外形美觀、動(dòng)平衡好、圓度高、散熱快等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)受到汽車(chē)行業(yè)的青睞，尤其是近幾年隨著油價(jià)的上漲，輕量化汽車(chē)成為世界許多國(guó)家研究的熱點(diǎn)，尤其一些發(fā)達(dá)國(guó)家都在節(jié)能減排上下功夫，在這種情況下鋁合金輪轂以其優(yōu)良的性能被廣泛地應(yīng)用在汽車(chē)上并逐漸取代以往的鐵輪轂。但是，鍛造鋁合金輪轂在生產(chǎn)過(guò)程由于施工原因也會(huì)出現(xiàn)各種缺陷，因此，在生產(chǎn)過(guò)程中嚴(yán)格施工設(shè)計(jì)的同時(shí)，要嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，了解掌握鍛造工藝，在缺陷問(wèn)題形成前加以質(zhì)量控制，提高鍛造鋁合金輪轂的產(chǎn)品質(zhì)量。

  
      1　、鍛造鋁合金輪轂的特點(diǎn)

  
      鋁合金輪圈密度小，強(qiáng)度高，且耐腐蝕、容易加工，而鋁合金最大的優(yōu)勢(shì)就是資源豐富，正是由于這些優(yōu)點(diǎn)，使得鋁合金材料廣泛地應(yīng)用在現(xiàn)代工業(yè)中。鍛造工藝應(yīng)用于鋁合金材料，能夠?qū)⒉牧系慕M織和性能大大改善，而且遇到合適的條件能夠?qū)?nèi)部孔隙關(guān)閉，材料的致密度大大增加。鍛造鋁合金的特點(diǎn)主要?dú)w納為以下六方面：
 
      1.1　可鍛性較好
 
      鍛造鋁合金的熱塑性較好，生產(chǎn)過(guò)程中由于鋁塊經(jīng)過(guò)不斷沖壓，分子結(jié)構(gòu)緊密。雖然在鍛造過(guò)程中消耗大量的能力，比低碳鋼大約多消耗了35%的能力，但是力學(xué)性能很好，可鍛性較佳。
 
      1.2　導(dǎo)熱性較好
 
      眾所周知，鋁合金導(dǎo)熱性極好，能夠進(jìn)行均勻受熱，且內(nèi)應(yīng)力較小，因此可以進(jìn)行較快的加熱。鋁合金輪圈相比鋼制輪圈能夠更快地將熱量傳導(dǎo)到空氣中，這樣在行車(chē)過(guò)程中增加了安全系數(shù)。
 
     1.3　堅(jiān)固耐用
 
      和鋼圈相比，鍛造式鋁合金輪轂結(jié)構(gòu)緊密，金屬分子擺放的嚴(yán)密，耐性就越高，在抗沖擊性、抗張力、承載性、抵抗變形等方面有著較大的優(yōu)勢(shì)，因此廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)中如國(guó)防工業(yè)、航空工業(yè)等領(lǐng)域。
 
      1.4　鍛造溫度范圍方面
 
      對(duì)于鍛造鋁合金的溫度是有著嚴(yán)格規(guī)定的，一般情況下，540℃～570℃的范圍較佳。
 
      1.5　流動(dòng)性特性
 
      鋁合金材料質(zhì)地較軟，且外摩擦系數(shù)偏大，因此，其內(nèi)部流動(dòng)性能不佳，在模鍛時(shí)成形比較困難。
 
      1.6　美觀
 
      鋁合金輪轂在設(shè)計(jì)上可以配備各種顏色和光澤，普通鋼圈因生產(chǎn)工藝的限制，形式及顏色缺乏變化單調(diào)呆板，因而鋁合金輪轂的使用不僅使得汽車(chē)有高貴的品質(zhì)，同時(shí)又有美感氣氛。

  
      2　、鍛造鋁合金的工藝過(guò)程及缺陷分析

      鍛造鋁合金輪轂的生產(chǎn)工藝過(guò)程主要為：棒料切割、坯料加熱、坯料初鍛、坯料終鍛、毛坯旋壓成型等步驟。鍛造用鋁合金輪轂，其組織纖維分布對(duì)抗疲勞極限有影響。通過(guò)大量的數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，鍛造鋁合金輪轂表層往往是最容易發(fā)生缺陷的地方，大多是在組織纖維伸出的地方。從微觀角度來(lái)講，這些地方本身就是缺陷的所在，也是極易發(fā)生應(yīng)力集中的地方，遇到交變載荷的情況，這些地方就很可能出現(xiàn)疲勞裂紋。因此鋁合金在鍛造過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)以下七種缺陷：
 
      2.1　折疊
  
      鍛造鋁合金輪轂成為廢品的最主要原因就是折疊。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在所有的成為廢品的鍛造鋁合金輪轂中，將近75%的原因都是由于折疊。而折疊出現(xiàn)也是有原因的，如鍛件的形狀變化大、內(nèi)部組織的運(yùn)動(dòng)軌跡復(fù)雜、鍛造時(shí)不符合操作規(guī)程、預(yù)制坯和預(yù)鍛模具設(shè)計(jì)不合理、壓力施加速度不當(dāng)?shù)取Ｒ罁?jù)多年的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，大調(diào)機(jī)生產(chǎn)階段最容易發(fā)生折疊現(xiàn)象。
 
      2.2　裂紋
 
      鍛造鋁合金輪轂的表面和內(nèi)部都很容易出現(xiàn)裂紋。如果對(duì)材料的加熱溫度達(dá)不到要求或者保溫時(shí)間不夠長(zhǎng)，那么很容易發(fā)生過(guò)大的變形，不僅不能消除鍛造過(guò)程中產(chǎn)生的折疊現(xiàn)象和彎曲現(xiàn)象，很有可能在材料的表面或內(nèi)部產(chǎn)生更多的裂紋。發(fā)生裂紋現(xiàn)象的最重要原因是在材料的內(nèi)部的氧化物夾渣造成。
 
      2.3　鍛件中心疏松
 
      在操作中防止疏松的措施就是增加鍛造比。
 
      2.4　過(guò)燒現(xiàn)象
 
      在生產(chǎn)過(guò)程中鋁合金的鍛造溫度范圍相當(dāng)小，特別是淬火溫度接近合金的共晶熔化溫度就會(huì)發(fā)生過(guò)燒，如果再次鍛壓就會(huì)發(fā)生裂紋。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，如果鋁合金出現(xiàn)過(guò)燒，對(duì)其回爐加熱只能進(jìn)行一次，特別需要注意的是，對(duì)過(guò)燒鋁合金材料必須要和正常的材料分開(kāi)放置，防止不合格產(chǎn)品流入市場(chǎng)。
 
      2.5　大晶粒
 
      在鍛造鋁輪轂的表面、鍛件變形程度小而尺寸較大的部位和變形程度大的區(qū)域以及飛邊區(qū)附近，鍛鋁和硬鋁很容易產(chǎn)生粗大晶粒。
 
      2.6　粘模、起皮
 
     鋁合金材料的質(zhì)地較為柔軟，且摩擦系數(shù)偏大，使得鋁合金輪轂很容易發(fā)生起皮現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致無(wú)法生產(chǎn)。
 
      2.7　流線不順、渦流和穿流
        這種缺陷的造成原因同折疊現(xiàn)在的成因基本是一樣的，主要是因?yàn)閮?nèi)部纖維組織的流向復(fù)雜紊亂造成的，雖然有些部分確實(shí)是流向復(fù)雜紊亂，但是卻不至于一定發(fā)生折疊現(xiàn)象。材料的抗腐蝕性、疲勞強(qiáng)度會(huì)有所降低。

  
      3　、鍛造鋁合金輪轂缺陷的檢測(cè)方法分析

  
      鍛件的質(zhì)量檢驗(yàn)由零件內(nèi)部和外觀質(zhì)量檢驗(yàn)兩部分組成。內(nèi)部質(zhì)量檢驗(yàn)有化學(xué)成分、力學(xué)性能、沖擊強(qiáng)度、宏觀、微觀組織檢驗(yàn)法及無(wú)損檢測(cè)法。外部質(zhì)量檢驗(yàn)主要是外觀。包括鍛件的表面狀況、幾何尺寸、形狀等項(xiàng)目的檢驗(yàn)屬于非破壞性的檢驗(yàn)，用目測(cè)或低倍放大鏡進(jìn)行檢查或無(wú)損探傷的方法。為了保證或提高鍛件的質(zhì)量，應(yīng)對(duì)鍛件進(jìn)行必要的質(zhì)量檢驗(yàn)。防止缺陷的鍛件流入后續(xù)工序。主要有以下四種檢測(cè)方法：
 
      3.1　目測(cè)法
 
      目測(cè)法是現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)鋁合金輪轂表面缺陷的最直接、最簡(jiǎn)單的方法，目測(cè)的檢測(cè)方法可以發(fā)現(xiàn)由于折疊產(chǎn)生的較大裂紋。這些能夠目測(cè)出來(lái)的裂紋長(zhǎng)度能達(dá)到30多毫米，特別是鍛造生產(chǎn)線調(diào)機(jī)下線的最初產(chǎn)品，可以說(shuō)每件都會(huì)產(chǎn)生折疊缺陷，不過(guò)當(dāng)流水線生產(chǎn)經(jīng)過(guò)磨合后，就會(huì)大幅度減少折疊缺陷的發(fā)生。
 
      3.2　超聲波探傷檢測(cè)法
 
      超聲波檢測(cè)方法是近些年來(lái)最新應(yīng)用在鍛造鋁合金輪轂缺陷檢測(cè)方面的方法，即通過(guò)超聲波在介質(zhì)中的振動(dòng)檢測(cè)鍛件內(nèi)部缺陷如夾渣、裂紋、縮孔等，該方法能夠?qū)⒘慵谋砻嫒毕莺蛢?nèi)部缺陷全部檢測(cè)出來(lái)，操作方便、經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
 
      3.3　渦流探傷檢測(cè)法
 
     用以檢查輪轂的表面或近表面的缺陷的檢測(cè)方法。在實(shí)際工作中渦流檢測(cè)不能詳細(xì)描述地給出輪轂的表面缺陷問(wèn)題，只是一種近似的對(duì)比行為。因此需要對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析。采取恰當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)改進(jìn)和提高鍛件質(zhì)量。
 
      3.4　熒光滲透探傷檢測(cè)法
 
      此種檢測(cè)方法一般用在鍛造鋁合金輪轂的加工過(guò)程之后，滲透檢測(cè)的檢測(cè)基礎(chǔ)是毛細(xì)作用原理，在金屬表面微小缺口檢測(cè)、細(xì)小裂紋檢測(cè)方面應(yīng)用較多。具體進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，是在零件的表面涂抹一層溶有熒光染料的滲透液，微小裂紋都能夠顯示出來(lái)。等待其進(jìn)行干燥后噴上一層顯像劑，此時(shí)，滲透在微小缺陷中的滲透液重新吸附到輪載表面，缺陷情況就會(huì)很清楚的顯現(xiàn)出來(lái)。

  
      4　、結(jié)語(yǔ)

     鍛造鋁合金輪轂是我國(guó)目前應(yīng)用廣泛的合金品種，因其具有散熱性能好，不宜爆胎的優(yōu)點(diǎn)，被汽車(chē)行業(yè)所青睞。鍛造鋁合金在輪轂的應(yīng)用上目前還屬于起步階段，由于工藝方法不當(dāng)或生產(chǎn)過(guò)程某一環(huán)節(jié)失誤，都會(huì)產(chǎn)生缺陷。分析鍛造鋁合金輪轂的質(zhì)量缺陷及其檢測(cè)方法，對(duì)試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行綜合分析研究，或在問(wèn)題形成初期加以質(zhì)量控制，找出產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題的真正原因，對(duì)鋁合金輪轂的工藝改進(jìn)及產(chǎn)品質(zhì)量的提高具有重要的意義。