关键词：钢制车轮；生产；质量改进
引言
近年来,随着铝轮产品的出现,便以质量轻、更好的圆度和均质性、美观的优势取得市场的认可,致使传统的钢轮产品出现了份额萎缩。尽管铝车轮具有众多优点,但是由于其价格较贵,所以在大批量生产的轿车和轻型商用车中,还是采用钢制车轮。
1车轮改进的重要性
车轮作为列车行走系统关键零部件之一，其运行环境复杂，在服役过程中承受着侧向力及径向垂直力共同作用，需要较高的力学性能和抗疲劳性能方能满足运行要求。在机车、客车及高铁用车轮制造标准中规定所用车轮必须使用辗钢整体车轮。在车轮的锻造过程中，目前采用分步锻造+辐板轮辋轧制的工艺，其优点是通过轧制保证各部位拥有较好的金属流线，产品受力区域经轧制后金属更加致密，各部位余量能够精准控制，分布均匀，提高材料利用率等。但是轧制成形过程也是整个车轮成形的关键，参数调整及优化对车轮热成形形状影响较大。
2车轮行业发展
把握“一带一路”机会，促进车轮企业融入全球配套。车轮产品以其极具优势的国际竞争力，出口市场逐年增加，其中铝车轮出口增幅达到10%左右，整体车轮出口占总产量的40%左右，随着车轮产业的快速发展，产业垂直分工加速，车轮产品利润空间越来越小，造成产业盈亏平衡点逐渐上移，规模化发展势在必行。由于售后市场需求的大幅提升，车轮企业的新增产能和过剩产能从前端OEM配套逐步延伸到AM售后服务市场，推进以市场为导向的区域市场拓展和扩张。企业为最大限度地减少生产所占用的资源、降低管理运营成本，提高生产效率，注重信息化水平，追求零库存和对市场的快速反应，零部件企业逐步引入6S、精益生产、TQM、TPM与生产流程再造，加强生产管理的过程控制、提高制造系统的灵活性、合理布局生产系统运行过程，生产方式从粗犷式向精益化发展转型。
3目前国内的铝合金车轮企业工艺
3.1低压铸造
当前我国铝合金车轮制造业的主流工艺，绝大多数铝车轮产品采用此工艺进行生产，该工艺生产的产品主要销往OEM市场（整车配套市场）和海外零售市场。低压铸造工艺目前在中国大陆已经相当成熟，它的优点是设备造价适中、生产效率高、材料利用率较高、适合少人化生产管理，该工艺已经被所有汽车厂认可。
3.2固态锻造
该工艺是比较高端的成型工艺，目前国内只有10%左右的企业采用该工艺进行生产，产品主要供应国内外的大巴、货车及高端轿车市场。优点是产品内在质量好、强度高、质量轻；缺点是设备造价高，产品成本高。该工艺生产产品在特定市场具有较大需求。
3.3液态模锻
液态模锻又叫挤压铸造，包括半固态锻造，由于该工艺技术难度大，目前国内只有少数企业掌握这种生产工艺。与锻造工艺相比较，其优点是制造工序少、工艺成本低、设备投资少，轮辋可以直接成型。液态模锻产品机械性能接近固态锻造水平，产品性价比高，市场前景广阔。
4钢车轮的制造方法
钢制车轮对于制造工艺的要求非常严格,合格的汽车钢轮要经过四大流程(见图1),数十道工序。其中,四大流程包括轮辆滚压成形、轮辐冲压成形、组装焊接以及涂装。其关键技术主要有以下两点:a.轮辆辊压技术轮辆产品制造的主要过程是将卷圆焊接的钢圈通过6道滚压工序成形。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆为了进一步减轻车轮质量以抵御铝轮的渗透,近年来国外一些车轮企业,除了将轮辆材料以高强度低合金钢或贝氏体钢取代传统的热轧低碳钢之外,在钢圈成形之前增加了旋压工艺,在原本厚度均匀的钢圈上旋压出几道较薄的槽,在轮辆槽底和轮缘受力较大的地方保持材料的原始厚度,而在受力较小的地方减薄材料厚度,从而有效地减轻轮辆的质量。轮辆旋压技术是国际钢轮行业的前沿技术之一,目前处在试验和改进阶段。这种技术一般可以使车轮产品质图2轮辐成形生产过程图量进一步减轻10%以上。b.轮辐冲压技术车轮轮辐是连接汽车轮毅和轮胎的主要支撑件,也是决定车轮是否美观的关键部件。轮辐需要经过多次冲压方能成形。主要的工艺包括剪切落料、初拉伸、反向拉伸成形、切边、冲螺栓孔翻边、挤螺栓孔、冲风孔、挤毛刺等。
5钢制车轮的质量改进
5.1车轮热处理工艺控制要求
目前国内对车轮热处理效果的验收常用方法是在车轮热处理过程中放置试样块，然后对试样块进行破坏性试验，以验证车轮的热处理效果。此方法虽然可以节约破坏性试验的成本，但是不能完全真实地代表车轮的热处理效果。同时，由于此车轮直径为1200mm，属于大型车轮，国内使用业绩也较少。
5.2热处理过程监控
在车轮热处理过程中，加强热处理过程的监控，以防因热处理不当造成车轮寿命降低。热处理是使车轮整体力学性能得以实现的必要手段，热处理不当将导致车轮非正常失效。因此，在热处理过程中应特别注意淬火加热速度、淬火温度、保温时间、转移时间、淬火介质的浓度及循环状况等因素对淬火效果的影响。同时，根据预先制定的车轮热处理工序和热处理工艺参数，实时记录热处理过程中的温度和时间，绘制热处理温度时间曲线，保持与预设的热处理温度时间曲线要求一致。
5.3车轮质量验收
根据事先明确的热处理验收要求，确保验收数据全面反映车轮实际热处理质量状况。随机抽取1件车轮进行破坏性试验来检验其内部的硬度梯度、显微组织等内在质量。具体实施措施是用线切割从车轮上切取剖面试样。获取车轮的剖面试样后，检测点检验其显微组织。
5.4轮对生产推行以装备保工艺，建议对设备进行升级改造
为提升零部件加工精度，车轴车轮加工全工序逐步实现数控设备加工，以设备精度保证产品质量;轮对压装采用全自动轮对压装机或轮对自动组装单元，通过微机控制、压装曲线及压装力自动采集压装结论自动判断的自动化设备进行压装，升级后的轮对压装机配置高精度的压力传感器、位移传感器、压力表等计量元件，并对计量元件每半年定期检定一次，确保数据的真实性，降低曲线误判风险。
结束语
通过学习钢车轮的基本知识及生产过程,我们可以了解钢车轮的生产工艺,掌握钢车轮的基本知识;另外通过对实例的分析,对钢车轮进行改进,通过台架试验和试验过程,并未再次出现钢车轮开裂的问题,可以确认更改有效。
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论文作者: 杨强
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年1月第2期
论文发表时间:2020/4/22
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