锻造是什么意思
压铸(注意压铸不是压力铸造的简称)是一种金属铸造工艺,其特点是利用模具腔对融化的金属施加高压。模具通常是用强度更高的合金加工而成的,这个过程有些类似注塑成型。砂模铸造 就是用砂子制......接下来具体说说
锻造就是指在加压设备及工(模)具的作用压力下,使坯料或铸锭产生局部或全部的塑性变形,以获得一定几何尺寸、形状和质量的锻件的加工方法称为锻造。也可以这样理解,锻造就是将铁块加热或不加热,在力的作用下成形的一种加工方法。俗称:打铁。
根据坯料的移动方式,锻造可分为自由锻、镦粗、挤压、模锻、闭式模锻、闭式镦锻。
自由锻。是利用冲击力或压力使金属在上下两个抵铁(砧块)间产生变形以获得所需锻件,主要有手工锻造和机械锻造两种。模锻。模锻又分为开式模锻和闭式模锻。金属坯料在具有一定形状的锻模膛内受压变形而获得锻件,又可分为冷镦、辊锻、径向锻造和挤压等等。 闭式模锻和闭式镦锻由于没有飞边,材料的利用率就高。用一道工序或几道工序就可能完成复杂锻件的精加工。由于没有飞边,锻件的受力面积就减少,所需要的荷载也减少。但是,应注意不能使坯料完全受到限制,为此要严格控制坯料的体积,控制锻模的相对位置和对锻件进行测量,努力减少锻模的磨损。
锻造用料主要是各种成分的碳素钢和合金钢,其次是铝、镁、铜、钛等及其合金。材料的原始状态有棒料、铸锭、金属粉末和液态金属。一般的中小型锻件都用圆形或方形棒料作为坯料。棒料的晶粒组织和机械性能均匀、良好,形状和尺寸准确,表面质量好,便于组织批量生产。只要合理控制加热温度和变形条件,不需要大的锻造变形就能锻出性能优良的锻件。
不同的锻造方法有不同的流程,其中以热模锻的工艺流程最长,一般顺序为:锻坯下料;锻坯加热;辊锻备坯;模锻成形;切边;冲孔;矫正;中间检验,检验锻件的尺寸和表面缺陷;锻件热处理,用以消除锻造应力,改善金属切削性能;清理,主要是去除表面氧化皮;矫正;检查,一般锻件要经过外观和硬度检查,重要锻件还要经过化学成分分析、机械性能、残余应力等检验和无损探伤。
与铸件相比,金属经过锻造加工后能改善其组织结构和力学性能。铸造组织经过锻造方法热加工变形后由于金属的变形和再结晶,使原来的粗大枝晶和柱状晶粒变为晶粒较细、大小均匀的等轴再结晶组织,使钢锭内原有的偏析、疏松、气孔、夹渣等压实和焊合,其组织变得更加紧密,提高了金属的塑性和力学性能。铸件的力学性能低于同材质的锻件力学性能。此外,锻造加工能保证金属纤维组织的连续性,使锻件的纤维组织与锻件外形保持一致,金属流线完整,可保证零件具有良好的力学性能与长的使用寿命采用精密模锻、冷挤压、温挤压等工艺生产的锻件,都是铸件所无法比拟的。
之前断更的改装系列文章,今年开始想更系统化地、更全面地给大家讲解一些改装相关的知识,更重要的是让大家在改装的时候少犯一些选择困难症,少走一些弯路,少浪费不必要的钱。
首先我打算用两期的长度,一篇文章,再加一条视频,给大家讲解一下改装轮圈的FAQ。今天先写一篇文章,把一些更偏原理,视频形式不太方便观众吸收的内容,就用图文的形式给大家。这算是轮圈改装的基础知识准备,接下来下周(或者下下周)的视频,我们就会结合实际地讲解怎么挑选轮圈啦。
Q1:我们经常听人家说铸造、锻造、半融锻造,都是什么意思?
A1:铸造就是字面含义,将铝合金原料加热融化成液体,然后倾倒在模具里,冷却凝固之后就成了一颗轮圈啦。铸造轮圈还分为低压铸造和高压铸造。低压铸造成本低、生产节拍快,原厂轮圈一般就是低压铸造的。改装轮圈为了追求轻量化效果,会在铝水模具后加压,令金属冷却后的分子结合更紧密些,来优化力学性能,达到轻量化效果。
锻造轮圈就是直接把铝材“捏”成一个轮圈,靠的是可以产生几千上万吨锻造压力的锻压机。因为锻造轮圈不需要经历融化-固化的过程,分子形态不发生变化,分子键不发生断裂,而且在加压锻造的过程中,分子间的结合变得更加紧密了,所以力学性能比铸造轮圈好。
目前国内能够买到的锻造轮圈,无外乎Rays的Volk Racing系列,金章BBS、锻荣社(TWS),和个别OZ、Enkei品牌旗下的轮圈。
半融锻造就是介乎于锻造和铸造之间,如果说“铸造”是“用果汁做冰激凌”,“锻造”是面团捏成点心,那么“半融锻造”就是用蛋液和面粉混合成的糊状物做蛋糕,成本、力学性能都处在铸造和锻造之间。
但这正是半融锻造的尴尬之处:价格不如铸造便宜,追求性价比不买它,性能不如锻造出色,追求极致也看不上它,所以半融锻的轮圈制法从来都不是主流。
Q2:照这么说,锻造轮圈是不是较好?
讲个笑话,经典的锻造轮圈TE37的重量,比某一些铸造轮圈都要重。
A2:理论上,整体锻造可以得到最大的刚性重量比。意思就是,同样重量,锻造的轮圈刚性更高(也就是俗称的“硬”);或者换一个角度,要达到相同刚性目标,锻造轮圈可以做到更轻。不过轮圈的刚性也和轮圈的造型也有很大关系,一些使用旋压铸造工艺的轮圈,例如Weds的TC105N、Enkei的RPF1、雅泛迪的N718,也可以达到和锻造轮圈相近的重量,同尺寸规格甚至可以比锻造轮圈(如元祖版TE37)要轻。
所以,不能说锻造轮圈就一定是较好,毕竟价格摆在那啊。以一套17x7J的轮圈为例,锻造轮圈全新价格一般在4500~6000之间,注意啊,这是单价,要乘以四的呀,上锻造,一套2万块钱瞬间没掉。而铸造轮圈,价格就亲民很多了,OZ、Enkei、Work的价格只要一半左右,国产的雅泛迪、Artka等品牌,在此基础上再便宜一半。等于用一个锻造轮圈的价格,就能买到还不错的国产旋压铸造轮圈了。
不差钱上锻造当然没问题,如果舍不得上锻造但是又想拥有锻造轮圈的性能,上面提到的这些铸造轮圈也很值得推荐的。一颗轻量化很到位的铸造轮圈,比起极度轻量化的锻造轮圈,也就重了500克不到,性价比很高。
Q3:什么是旋压铸造?
A3:一般的OE轮圈,是整体铸造的,铸造模具就是轮圈的形状,轮辐、轮圈都在铸造过程中成型。一次铸造完成,轮圈的形状就出来了。
而旋压铸造就有点“半铸半锻”的意思,铸造工艺生产出轮辐,然后圈体(如果把轮圈看成一个“桶”,就是指桶壁)是在铸胚上,用一个滚压机,好像玩陶艺那样“挤”出来的,就像用一小块面团碾成饺子皮一样。这个过程叫做“spinning”,锻造轮圈的“桶”就是用这种方式延展出来的,中文就翻译成旋压了。这样的轮圈,在圈体的部分,用更少的材料就达到很好的强度,所以整体更轻,可以达成比一般低压铸造轮圈更好的刚性重量比,价格还不贵。
辨别“旋压”的方法也特别简单,如果你在一个锻造轮圈的“桶”上面看到一圈一圈的沟槽,这就是旋压加工的痕迹。
Q4:锻造轮圈的缺点,除了贵还有啥?
A4:因为锻造轮圈是将一块铝合金“捏”成一个轮圈,而铝合金的延展性不是很强,所以:1、锻造轮圈的造型设计自由度受到比较大的限制;2、既然是要“捏”,除了造型自由度受限制之外,也不能用过硬的原材料,不然很难成形;而且锻压工艺极难“捏”出粗壮且密的轮辐,轮辐和“圈”的过渡部分也很难做出非常大的厚度来获得极高强度。由于这两个原因,所以要挑战极高的硬度,还是要靠铸造工艺。
所以世界上那些毫秒必争的顶尖比赛,F1、GT系列赛、WEC耐力赛等高端、极致的比赛,都在使用锻造轮圈。而像房车赛、拉力赛、穿越赛这些争抢很激烈、或者驾驶环境很恶劣多变,对轮圈强度要求极高的赛事,大多数都使用铸造轮圈(只是这些轮圈确实不轻就对了)。
Q5:“国产定制BBS锻造”是什么来头?
A5:这些所谓的定制锻造轮圈,其实是先锻造出一个轮圈的胚体,一个大铝桶,上面没有任何轮辐,就是一块大饼,然后用CNC切割机器,在大饼上把轮辐雕刻出来。
这就是锻胚被CNC加工到一半的“奥迪RS款”轮圈,可以直观地反映出这些轮辐是怎么来的。
数控车床的加工过程很有趣,控制者只需要输入相应的程序,数控机床就可以把工件加工出所需要的形状。所以你要BBS的RI-D也可以,要TE37也可以,要法拉利同款、宾利同款,什么形状都没问题,都是在一个通用锻胚上机加工出来的事情而已,编程就完事儿了。这就是“定制锻造”了。定制锻造并不是国产的代名词,很多的国外品牌,尤其是玩外观、玩设计的品牌,都在使用这种CNC切割加工方法。
Q6:那这些“定制锻造”靠谱吗?
A6:相信大家也知道整体锻造(如BBS、Rays、TWS、OZ等品牌)的特点,就是在锻造过程中,铝锭不像铸造会破坏掉分子键,分子键可以最大程度地保留下来,再加上锻压轮辐的过程中,又会将这些微观分子键在宏观角度产生的金属流线,进一步挤压、强化,把微观的金属分子又进一步压得更加紧实,使得锻造轮圈拥有非常好的力学性能。
而“定制锻造”,轮辐不是由锻压机挤压产生的,而是用CNC雕刻而成的,本身少了强化强化的步骤,然后切割的工艺,又会将轮圈表面边界的分子键直接切断,这对轮圈的力学性能又是一个负面影响。
所以,定制锻造轮圈要达到整体锻造轮圈的性能,就要使用更多的材料,导致增重;如果前者要追求轻量化,那么它的性能就不如整体锻造轮圈,甚至也不如相同重量的旋压铸造轮圈。
中国的任何一个行业都是这样的,上限很高,但是下限也很低。现在市面上的“定制锻造”轮圈品质良莠不齐,不排除有一些品牌的产品的确信得过,但影响国产锻造轮圈性能的变量实在太不透明了,铝合金原材料的品质、轮圈设计、热处理技术,都会影响轮圈的性能甚至是使用安全性。我自己不会主动推荐朋友选择定制锻造轮圈,除非他有特殊需要……
Q7:那谁适合买“定制锻造”轮圈?
这颗轮圈美呆了,这样复杂的设计,常规的铸造和锻造都没办法实现,只有CNC切割能完成。
A7:虽然说定制锻造的力学性能确实不如整体锻造,但是因为定制锻造的优势在于CNC切割对轮圈设计由更高自由度,一些很夸张很个性的造型,铸造、锻造的工艺有局限性而没办法实现,就可以用CNC切割来完成,所以,华丽、多变造型是“定制锻造”的靠前个卖点;
第二卖点在于“定制”,一些喜欢玩姿态的车主,需要定制指定的ET(轮圈外抛幅度的一个参数)和宽度,这就是定制轮圈的优势了;而有的“奇葩”车,例如通用车系的PCD是115,福特/马自达/沃尔沃/PSA系的PCD是108,这些车的PCD太冷门了,合适的轮圈国内现货少,车主就很难选得到心仪的轮圈,而定制锻造轮圈就可以自由选定PCD,这是冷门车主的福音啊。
Q8:锻造轮圈撞不烂吗?
A8:锻造轮圈“耐造”这个结论本身就不够严谨。参考上面的问题,近身肉搏的房车赛、拉力赛、穿越赛赛车使用的是铸造轮圈,所以只要铸造轮圈用足料,一样很耐造的。
如果冲击力真的很大的话,锻造轮圈该瓢还是得瓢,不可能完全避免变形的,只是它不容易断裂而已。因为锻造出来的轮圈,本身所使用的原材料就需要有一定的韧性和延展性,这样才可以用来“捏”轮圈。那么用具有一定韧性的材料生产出来的轮圈,即使经过了热处理加硬,变形之后就相对不那么容易整个断裂咯。
Q9:怎么买到正品轮圈,淘宝、闲鱼靠谱吗?
A9:其实淘宝上买任何东西都一样,只要别贪图便宜,就一定能买到正品,轮圈也是如此。那些非正品轮圈,会打上“xx款”“出口版xx”“台产/泰产xx”的名义,这“款”字用得是妙至毫巅。只要把这些“款”过滤掉,剩下的就是选择哪个卖家,无非是价格、合适规格有没有现货的问题咯。
压铸 (注意压铸不是压力铸造的简称)是一种金属铸造工艺,其特点是利用模具腔对融化的金属施加高压。模具通常是用强度更高的合金加工而成的,这个过程有些类似注塑成型。
砂模铸造 就是用砂子制造铸模。 砂模铸造需要在砂子中放入成品零件模型或木制模型(模样),然后在模样周末填满砂子,开箱取出模样以后砂子形成铸模。
为了在浇铸金属之前取出模型,铸模应做成两个或更多个部分;在铸模制作过程中,必须留出向铸模内浇铸金属的孔和排气孔,合成浇注系统。 铸模浇注金属液体以后保持适当时间,一直到金属凝固。 取出零件后,铸模被毁,因此必须为每个铸造件制作新铸模。
熔模铸造 又称失蜡铸造,包括压蜡、修蜡、组树、沾浆、熔蜡、浇铸金属液及后处理等工序。失蜡铸造是用蜡制作所要铸成零件的蜡模,然后蜡模上涂以泥浆,这就是泥模。泥模晾干后,在焙烧成陶模。一经焙烧,蜡模全部熔化流失,只剩陶模。一般制泥模时就留下了浇注口,再从浇注口灌入金属熔液,冷却后,所需的零件就制成了。
模锻 是在专用模锻设备上利用模具使毛坯成型而获得锻件的锻造方法。根据设备不同,模锻分为锤上模锻,曲柄压力机模锻,平锻机模锻,摩擦压力机模锻等。辊锻是材料在一对反向旋转模具的作用下产生塑性变形得到所需锻件或锻坯的塑性成形工艺。它是成形轧制(纵轧)的一种特殊形式。
锻造 是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力,使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法,锻压(锻造与冲压)的两大组成部分之一。
通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷,优化微观组织结构,同时由于保存了完整的金属流线,锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。相关机械中负载高、工作条件严峻的重要零件,除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外,多采用锻件。
轧制 又称压延,指的是将金属锭通过一对滚轮来为之赋形的过程。如果压延时,金属的温度超过其再结晶温度,那么这个过程被称为“热轧”,否则称为“冷轧”。压延是金属加工中最常用的手段。
压力铸造 的实质是在高压作用下,使液态或半液态金属以较高的速度充填压铸型(压铸模具)型腔,并在压力下成型和凝固而获得铸件的方法。
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