Mechanical & Chemical Engineering
孙小明，董 存
（浙江欧星环美汽车部件有限公司，浙江 富阳 311400）
摘要：钢圈车轮作为保证车辆平稳运行的关键部件，对车辆的安全性能有着非常重要的影响。因此，研究钢圈车轮的制造和表面处理工艺具有重要的意义。
关键词：钢圈车轮；淬火；磷化；油漆处理；防污
车轮作为轮胎和制动毂间的连接部件，主要由轮辐和轮辋通过组立焊接形成，轮辐与制动毂通过螺栓来实现装配。由于车轮自身装置的特殊性，所以对强度和密封性等疲劳失效的性能需求也会相对比较高一些，因此轮胎的结构设计与自身的运动性能密切相关。
钢圈车轮即轮毂，是轮胎内廓中支撑轮胎的金属部件，通常为圆桶形状。当汽车处于正常行驶状态时，车轮钢圈主要承受路面所带来的径向载荷冲击力，当汽车处于非直线行驶或转弯运动时，车轮钢圈还将遭受汽车自身所施加过来的轴向应力，所以钢圈车轮在运动中所需面临的力学环境也就相对比较苛刻。所以，只有对钢圈的材料和生产工艺进行严格的控制并进行技术把关，才可以达到整部车辆对耐久性能的技术要求。
钢圈车轮的使用环境跨度也比较大，考虑到钢圈经常会在恶劣的环境中长时间工作，因而需要对刚加工得到的钢圈车轮实行相应的表面工艺处理，以便提高钢圈车轮表面的机械性能。
汽车钢圈大全1 钢圈制造
车轮钢圈在制作时通常选取钢块制品作为原料，首先是利用切割机将所选用的钢块制品切割成直径约为1525毫米的小块，随后将钢制品小块放置于熔炼炉中进行充分熔炼，并将未完全融化的钢杂质进行过滤处理。紧接着，将处理后的钢制品溶液被浇注到车轮钢圈模具中，车轮钢圈模具移至铸造机上并进行风干冷却操作处理，等到合金溶液初步形成后立即进行压铸成型，最后通过专用的钢圈整圆装置来进行车轮外框的整圆，从而保证车轮钢圈的圆润度。
近年来，不少学者对国产材料在钢圈焊接工艺及钢圈焊缝显微组织与车轮的疲劳寿命等方面进行了大量的科学研究，结果发现当钢圈车轮的焊缝中存在较大的氢气孔并且当焊接热输入量过大时，将会造成钢圈车轮的疲劳寿命较低，远不能满足车辆制造所需的技术规范和标准。后续研究又对国产材料在焊接工艺方面的技术进行了改进，通过增加去氢处理操作，使焊缝中的气孔消失，再通过降低焊接电压手段以减少热输入量，同时适当降低焊接的速度，可以明显提高不同材料车轮钢圈的疲劳寿命，从而使国产材料钢圈的质量得以提高并满足相应和工艺的技术要求。
2 表面处理
目前，很大一部分车辆所使用的车轮钢圈都是需要经过钢材压制和焊接而成，车轮钢圈的外环制造都很精确，主要是方
便用于适配无内胎的轮胎，另外在表面处理之前通常会通过酸洗对其表面氧化皮进行清除，然后在车轮钢圈进行加工后需要进行表面的磷化、淬火处理、烤漆处理和防污等。
2.1 淬火处理
淬火处理是目前应用较为广泛的一种钢圈车轮表面处理方式，处理所需使用的淬火装置，主要包括淬火炉、安全钩、笼顶板和支撑架等部分。一般情况下，淬火炉后侧设置有冷却池，回火炉设计在冷却池的后侧，控制柜在回火炉后侧并装有独立的控制面板，装置内部配备专门有控制器装置；淬火炉和回火炉内侧均安装电热管，电热管通过卡箍连接于淬火炉，并配备温度传感器探头以便控制温度。
车轮钢圈通常被分层放置在淬火装置中进行表面处理，这样既可以充分的利用空间又能防止在淬火时受到挤压应力而使得车轮钢圈受力变形，分层装置中还设有挡板，主要起到保温和密封的作用，操作时利用安全钩和吊环可以进行往复搬移，不仅节省时间而且还可以保证工作效率。
通过淬火工艺处理钢圈车轮表面，能够使钢圈车轮具备高耐磨性、高韧性、高硬度和高抗冲击等性能，通过选取最佳的淬火温度与淬火时间，同时配上较佳的回火时间，进而提高钢圈车轮的硬度和车轮的冲击韧性，使车轮内外硬度达到均衡。当钢圈车轮覆层表面的显微硬度得以提高后，能够进一步提高车轮自身的耐盐腐蚀性和耐应力，从而极大的提高钢圈车轮的耐疲劳强度，达到延长寿命的目的，一般来说处理后的钢圈车轮寿命相较于未处理的装置来说，其寿命将将提高3至4倍。 2.2 磷化处理
目前，金属磷化处理技术同样也较为普遍，主要应用于汽车、机械和电器等多个领域，作用为防锈、耐磨减磨和增加润滑等。单单对金属表面处理范畴来说，涂装磷化处理用量约占总的工业用途的60%至70%，作为涂装前不可缺少的工序，磷化处理得到的磷化膜作为底层时能够明显提高涂层的防护能力与附着能力。
钢圈车轮表面通过磷化工艺进行处理后，可以使其表面得到很好的保护，比较良好的成膜稳定性能够大大的提高磷化膜的致密性与均匀性，进而提高钢圈车轮表面的耐腐蚀性和耐磨性。通常情况下，磷化膜纯度越高，沉淀物就越容易清理，这不仅缩短了传统操作中高温表面磷化处理所需的时间，还可以实现在常温条件下的快速磷化，大大提高了磷化的效率。
另外一方面，磷化处理时通常会考虑使用一定量的臭氧，因为在臭氧环境下负载钙离子与海藻酸钠的纳米硅藻土将具备特殊的构造活性，使其容易发生极化和变形，活性点的大量增多，也就方便形成更多的晶核，进而加速磷化过程。从而提高了膜层的耐腐蚀性，也提高了磷化液中反应活化分子的百分含量以及反应分子的热运动，避免了温度过高造成磷化膜结晶粗大疏松和结合力变差的问题。
2.3 环保油漆处理
目前使用比较广泛的环保油漆主要包含以下成分：醇酸树脂、改性环氧树脂、硅酸钠、水、丁醇、柠檬酸乙酰基三辛酯有机颜料、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、增稠剂、复合消泡剂、固化剂和特殊助剂等。
环保油漆工艺处理的制备方法简要过程为：首先将环氧树脂添加至反应器中加热到112℃，然后加入硫酸铝和辛二酸，搅拌均匀后需要保温20分钟，等温度降至104℃，需要继续添加壳聚糖和β-环糊精，保持150r/min的转速搅拌40分钟，再保温静置30分钟，最后自然冷却到室温即可。这种油漆与基面粘结性比较强，且防水效果非常好，耐酸碱腐蚀、耐高低温性还具有耐沾污性，同时抗菌性比较强，加上具有工艺简单、漆膜坚硬、光泽度好且抗冲击力强等特点，不容易发生开裂，并且使用寿命长、无特殊气味，不含汞和铅等重金属，不具备甲醛挥发物等有害物质，符合环保油漆的各类要求。
2.4 防污处理
轮胎钢圈表面处理中属于金属基材表面处理领域的工艺为防污处理技术，主要包括：能后提供塑造成型的轮胎钢圈，对钢圈进行表面变质预处理；再通过磁控共溅射和真空沉积处理，使得在钢圈表面能够形成新粘合层；之后经过热固定处理使粘合层和钢圈被热定型。
磁控共溅射处理用金属靶材为铜、银、金、铝或钛，非金属靶材为金属氧化物或碳化物，金属氧化物和碳化物中金属为铝、硅或锆；真空沉积处理中沉积介质为钛酸铋、氯铂酸钾和全氟烷基硅氧烷。通过防污表面处理工艺能提高轮胎钢圈的耐酸碱腐蚀性、抗冲击性能和耐热疲劳强度，延长其使用寿命。
3 结语
本文主要对目前钢圈车轮表面工艺处理进行简要介绍，通过分析可以看到不同的工艺方式可以满足不同的功能需求。今
后钢圈车轮的发展仍然离不开新材料、新结构和新工艺的应用，在向这些目标发展的过程中，会有很多问题需要去克服，钢圈车轮处理工艺发展依然任重而道远。
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