輪圈，是輪胎內(nèi)廓支撐輪胎的圓桶形的、中心裝在軸上的金屬部件。二、按材質(zhì)分類：輪圈按照材料主要分為鐵輪圈和輕合金輪圈，而輕合金輪轂又以鋁合金與鎂合金產(chǎn)品為主。在今天的汽車市場中，鐵制輪圈已不多見，大多數(shù)車型使用的都是鋁合金輪圈，鋁車輪。制造鋁制輪圈所使用的鋁合金材料包括A356、6061等。其中，A356被鑄造鋁制輪圈大量選用。A356鋁合金具有比重小，耐侵蝕性好等特點，主要由鋁、硅、鎂、鐵、錳、鋅、銅、鈦等金屬元素組成，鋁占92%左右，是一種技術(shù)成熟的鋁合金材料。制造鋁合金輪圈的原材料A356鋁錠↑↑三、鋁合金輪圈生產(chǎn)工藝：鋁合金輪圈比鋼輪圈更適合乘用車，目前其制造工藝基本可分為三種， 種是鑄造，目前大多數(shù)汽車廠商都選擇使用鑄造工藝。第二種是鍛造，多用于高端跑車、高性能車以及高端改裝市場。第三種較為特別，是*先由日本Enkei公司投入使用的MAT旋壓技術(shù)，目前此技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用不如前兩種多。1、重力鑄造法：重力鑄造簡單的說，主要是靠鋁水自身的重力來沖填鑄模，是一種較為早期的鑄造方法。該法成本低、工序簡單且生產(chǎn)效率高，然而，澆注過程中夾雜物易卷入鑄件，有時還會卷入氣體，形成氣孔缺陷。重力鑄造生產(chǎn)的輪圈易產(chǎn)生縮孔縮松且內(nèi)部質(zhì)量較差，此外，鋁液流動性的限制也有可能導(dǎo)致造型復(fù)雜的輪轂良品率低。因此，汽車輪圈制造業(yè)已經(jīng)很少使用該工藝了。2、低壓鑄造法：低壓鑄造是鋁液在壓力作用下充入模具，在有壓力的情況下進(jìn)行凝固結(jié)晶的工藝。同樣的情況下，與重力鑄造相比，低壓鑄造輪轂內(nèi)部組 織更為密實，強度更高。此外，低壓鑄造利用壓力充型和補充，極大簡化澆冒系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使金屬液收得率可達(dá)90%。目前低壓鑄造已成為鋁輪圈生產(chǎn)的 工藝，國內(nèi)多數(shù)鋁合金輪圈制造企業(yè)都采用此工藝生產(chǎn)。但低壓鑄造法也有其缺點：鑄造時間較長，加料、換模具耗時長，設(shè)備投資多等。 3、鍛造法：熱鍛（Hot forging）→RM鍛造（RM forging）→冷旋壓（Cold spinning）→熱處理（Heat treatment）→機加工（Machine work）→噴丸處理（Shot blast）→表面處理（Surface finishing）鍛造是固體到固體的變化，通過拍、壓、鍛等手段來形成輪轂樣式，這個過程不會發(fā)生液相變化，都是固體變化。所以它的力學(xué)性能比鑄造要高，具有強度高、抗蝕性好、尺寸精 確等優(yōu)點。晶粒流向與受力的方向一致，因此強度、韌性與疲勞強度均顯著優(yōu)于鑄造鋁輪圈。同時，鍛造鋁輪轂的典型伸長率為12%~17%，因而能很好的吸收道路的震動和應(yīng)力。另外，鍛造鋁輪圈表面無氣孔，因而具有很好的表面處理能力。但是，鍛造鋁輪圈的*大缺點是生產(chǎn)工序多，生產(chǎn)成本比鑄造的高得多。雖然鍛造輪圈的性能更好，但汽車廠商在大部分車輛上還是主要使用鑄造輪圈，只有少部分豪華車配備鍛造輪圈。不過國內(nèi)輪圈制造龍頭企業(yè)中戴卡已成功進(jìn)入乘用車鍛造輪圈生產(chǎn)線并將鍛造輪圈的成本壓縮到了千元，并已經(jīng)開始作為原配輪圈供應(yīng)國內(nèi)合資廠。4、擠壓鑄造法：擠壓鑄造也稱為液態(tài)模鍛，是集鑄造和鍛造特點于一體的工藝方法——將一定量的金屬液體直接澆入敞開的金屬型內(nèi)，通過沖頭以一定的壓力作用于液體金屬上，使之充填、成形和結(jié)晶凝固，并在結(jié)晶過程中產(chǎn)生一定量的塑性變形。優(yōu)點：充型平穩(wěn)，金屬直接在壓力下結(jié)晶凝固，所以鑄件不會產(chǎn)生氣孔、縮孔和縮松等鑄造缺陷，且組 織致密，機械性能比低壓鑄造件高且投資大大低于低壓鑄造法。缺點：與傳統(tǒng)鍛造產(chǎn)品一樣，需要銑削加工來完成輪輻的造型。日本已有相當(dāng)部分的汽車鋁輪轂采用擠壓鑄造工藝生產(chǎn)，從澆注金屬液到取出鑄件整個過程都由計算機來控制，自動化程度非常高。目前世界各國都把擠壓鑄造作為汽車鋁輪圈生產(chǎn)的方向之一。5、特種成型：旋壓技術(shù)：旋壓技術(shù)*先在日本投入使用，嚴(yán)格而言還應(yīng)算是鑄造中的一種，指的是在輪圈整體鑄造出型后再利用專用設(shè)備對受力處進(jìn)行旋轉(zhuǎn)加壓處理，使得被處理位置金屬內(nèi)部分子排列發(fā)生改變，具體的分割面相比起一般鑄造產(chǎn)品呈現(xiàn)密度更高的纖維狀，從而改變整體金屬力學(xué)的工藝方法。旋壓技術(shù)制造的輪圈的質(zhì)量、強度、延伸性等特性都已接近于鍛造輪圈，且現(xiàn)對于鍛造輪圈來說，更易生產(chǎn)?？偟膩碚f，MAT旋壓技術(shù)既可相對保證輪轂制造成本，同時還可使鑄造輪圈打造出與鍛造輪圈相近的重量和強度。只是國內(nèi)技術(shù)不成熟，成本較高，故應(yīng)用不多。

          高鐵車廂是用鋁材焊接的，有的高鐵線經(jīng)過零下三四十?dāng)z氏度的高寒地帶；南極科考船上的一些儀器、裝備與起居用品是以鋁材制造的，需要經(jīng)受零下六七十?dāng)z氏度的考驗；由中國經(jīng)北極到歐洲的商船上有些裝備也是用鋁材制造的，其中的一部分露在外面，環(huán)境溫度也在零下五六十?dāng)z氏度；它們能在這樣的寒冷環(huán)境中正常運轉(zhuǎn)嗎？沒問題，鋁合金及鋁材是*不怕寒冷酷熱的。說說鋁合金的低溫性能--鋁及鋁合金是*好的低溫材料，沒有低溫脆性，不像普通鋼材、鎳合金等那樣有明顯的低溫脆性，它們的強度性能雖然隨著溫度的降低而升高，但是塑性與韌性卻隨著溫度的下降而降低，即有明顯的低溫脆性?？墒卿X及鋁合金則大不一樣，沒有一絲絲低溫脆性，它們的一切力學(xué)性能均隨著溫度的降低而明顯上升，與材料的成分無關(guān)，不管是鑄造鋁合金還是變形鋁合金，也不管是粉末冶金合金，還是復(fù)合材料；與材料狀態(tài)也沒有關(guān)系，不管是加工狀態(tài)的，還是熱處理狀態(tài)的；也與錠坯制備工藝無關(guān)，不管是用鑄錠軋制的，還是用熔體連續(xù)鑄軋的或連續(xù)連軋的；與鋁的提取工藝更無關(guān)系，電解的、碳熱還原的、化學(xué)提取，通通都沒有低溫脆性；與純度也無關(guān)，不管是99.50%~99.79%的工藝純鋁，還是99.80%~99.949%的高純鋁、99.950%~99.9959%的超純鋁（Super Purity）、99.9960%~99.9990%的極純鋁（extreme purity）、>99.9990%的超高純鋁等都沒有低溫脆性。有趣的是，另兩個輕金屬——鎂、鈦跟鋁一樣也沒有低溫脆性。高鐵車廂鋁材有Al-Mg系的5005合金板材、5052合金板材、5083合金板材及型材，Al-Mg-Si系的6061合金板材及型材、6N01合金型材、6063合金型材，Al-Zn-Mg系7N01合金板材及型材、7003合金型材。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)有O、H14、H18、H112、T4、T5、T6。由表中的數(shù)據(jù)可明顯地看出，不管哪種鋁合金，它的力學(xué)性能均隨著溫度的降低而上升，所以鋁材是一類絕妙的低溫結(jié)構(gòu)材料，火箭的低溫燃料（液氫、液氧）儲罐、液化天然氣（LNG）運輸船上與岸基儲罐、低溫化工產(chǎn)品容器、冷庫、冷藏車等都可以用鋁材制造。在地球上跑的高速列車的車廂與車頭的結(jié)構(gòu)件凡是可用鋁合金制造的零部件都可以用現(xiàn)行的相應(yīng)鋁合金制造，不需要另辟蹊徑研究一種在高寒地區(qū)運營的廂體結(jié)構(gòu)鋁合金及其生產(chǎn)工藝，當(dāng)然如果能研發(fā)一種各項性能比6061合金大10%左右的6XXX合金，或比7N01合金約大8%的7XXX合金，那當(dāng)然是功勞很大的。實際上，在我國黑龍江省，以及以后在內(nèi)蒙古自治區(qū)、新疆維吾爾族自治區(qū)、西藏自治區(qū)、青海省跑的高鐵對鋁合金結(jié)構(gòu)來說算不了“高寒”，不需要對合金成分作特殊處理，也不需要對材料生產(chǎn)工藝參數(shù)作專門調(diào)整。只要為高張高鐵或以后為在其他寒冷地區(qū)運營的高鐵車輛廂體生產(chǎn)的鋁材性能符合中國GB、歐洲EN、日本JIS、美國ASTM等標(biāo)準(zhǔn)要求，就是合格的產(chǎn)品，不需要采取特殊措施，以免加大成本。車廂鋁合金的發(fā)展趨勢：在現(xiàn)在軌道車輛廂體制造和維護(hù)中用的板材合金有5052、5083、5454、6061等合金，用的擠壓型材有5083、6061、7N01等，此外一些新的合金諸如5059、5383、6082等也有所應(yīng)用。它們都有良好的可焊性，焊絲為5356或5556合金，當(dāng)然*好是采用摩擦攪拌焊（FSW），不但焊接質(zhì)量高，而且不用焊絲。后來日本研發(fā)的7N01合金（Mn0.20~0.7、Mg1.0~2.0、Zn4.0~5.0，單位%），在軌道車輛制造中獲得廣泛應(yīng)用；德國在制造高鐵Trans Rapid車廂時采用5005合金板制作壁板，用6061、6063、6005合金擠壓所用的型材?？傊?，直到目前無論是中國還是其他 制造高鐵車輛基本上仍沿用這些合金。200km/h~350km/h列車廂體鋁合金：我們可根據(jù)列車運營速度將廂體鋁合金分為：速度<200km/h的車輛用的可稱為 代合金，它們是常規(guī)的合金，多用于制造城市軌道車輛廂體，如6063、6061、5083合金等；第二代鋁合金如6N01、5005、6005A、7003、7005合金等用于制造速度為200km/h~350km/h的高鐵車輛廂體；第三代合金是6082、含鈧的鋁合金等。除了6N01、7N01合金（它們是日本合金，N代表Nippon）外，還有7003合金，它的Mg含量比7N01合金的低，是一種低Mg的Al-Zn-Mg合金，它的可焊性及強度與7N01合金的相當(dāng)，并具有更高的可擠壓性能。日本東北和上越新干線、札幌地鐵大量采用7003、7N01合金生產(chǎn)壁厚3mm的寬幅型材6005A合金（Si0.50~0.9、Mg0.40~0.7、Mn和Cr 0.12~0.50,%）是法國注冊的，與美國6005合金相比，Mg與Si的含量相等，但增加了0.12%~0.50%的Mn的Cr，不但有與6063合金相當(dāng)?shù)目蓴D壓性能，而且強度性能也有所提高。6N01合金也如此，日本山陽電化鐵路3050型車輛廂體側(cè)板（寬507mm、壁厚2.5mm）、寬558mm的地板，以及制造側(cè)板掛鉤、檐梁等的大型寬幅空心型材都是用6N01合金擠壓的。350ktm/h~450km/h列車廂體鋁合金：這是廂體用的新一代鋁合金，列車速度高達(dá)450m/h，車輛須承受更大的外力，受到的震動也更強烈，因此應(yīng)研發(fā)新一代輕量化高鐵鋁合金。含鈧的鋁合金。鈧是鋁及鋁合金*有效的晶粒細(xì)化劑，也是優(yōu)化鋁合金性能有效的元素之一，鈧的含量都<0.5%，凡含有鈧的合金，不管含量多少都統(tǒng)稱鋁-鈧合金。Al-Sc合金有強度高、塑性好、可焊性優(yōu)良、抗蝕性強等優(yōu)點，是艦船、航空航天器、反應(yīng)堆、國防軍工器械等領(lǐng)域選用的新一代鋁合金之一，當(dāng)然也可以用于制造鐵路車輛結(jié)構(gòu)。不過向現(xiàn)行鋁合金添加鈧，對組 織性能的改善如何，尚有待系統(tǒng)的研究，鈧是一種稀土元素，中國是世界上的鈧生產(chǎn)國，在Al-Sc合金研究方面居世界前列，但總的來看還不如俄羅斯，在Al-Sc合金研究與應(yīng)用方面俄羅斯是領(lǐng)跑者。東北輕合金有限責(zé)任公司、中南大學(xué)、航天材料及工藝研究所對Al-Sc合金的研發(fā)作了許多工作，他們研究的“大尺寸5B70鋁-鎂-鈧合金板材”獲2017年度中國有色金屬工業(yè)科學(xué)技術(shù)一等獎，獲二等獎的也有一項，為“航天用可焊高強Al-Zn-Mg-Sc合金”。