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鍛造輪圈的秘辛 輕量化與高強度的完美結合

車訊網 標誌 車訊網 2017/8/2

© 由 車訊網 提供

什麼是鍛造輪圈 ? 或許對許多消費者來說還有些陌生,但是只要跟鍛造製程有關聯的製品,像是高爾夫球頭、機翼或飛彈外殼,透過複雜而嚴謹的製程,除了能達到更高的效能,所實現的輕量化工藝更是早已普遍用於航太與軍事科技上,因此鍛造輪圈可說是汽車輪圈中的逸品。

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鍛造、鑄造一秒就懂

工藝不同效能差很大

一般來說市面上普遍所見的輪圈通常為「鑄造」製程,其原理是透過高溫加熱的方式,將熔融的鋁水澆鑄到金屬模具中,在重力作用下使液態鋁水填滿模具,並靜待冷卻使鋁水凝固成固態粗胚,此時粗胚已有鋁圈的基本外型,再透過後續的 CNC 加工,提高鋁圈表面光滑度與整體真圓度,使其成為可使用狀態。雖然鑄造輪圈的加工程序簡單又可大量生產,但是受限於鋁水再次結晶後的金屬密度低、組織排列不規則,加上金屬內部會形成非常多的細小空氣孔,因此強度方面遠遠低於鍛造輪圈。

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從鑄造輪圈的剖面圖就能清楚看到,金屬組織明顯鬆散而粗糙,加上沒有規律性的排列,因此整體強度方面遠遠低於鍛造製程。
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由於鑄造輪圈是以鎔鋁灌入模具中等待冷卻成形,不僅表面相對粗糙,容易有氣孔的產生也會造成結構上的缺陷。

相較之下,「鍛造」製程則是將固態鋁材加溫變軟後放入鋼模中,接著不斷用 1 萬噸的擠壓力量沖壓撞擊鋁材,使鋁材表面擠壓成鋼模預留的鍛坯形狀,再經過 CNC 加工進行輪輻的造型雕刻,由於鍛造的過程中,固態鋁材經過不斷的沖壓,所以成型後內部結構與分子密度會變得非常緊密結實,並沒有鑄造輪圈內可能存在的砂孔或氣泡,因此同樣體積或厚度下,鍛造材質的機械性能與強度會比鑄造材質高上許多,所以鍛造輪圈就能以較薄的 Rim 與較細的 Disk ,來獲得與鑄造輪圈相同的強度,如此一來不僅能減輕不少重量,在相同尺寸下鍛造輪圈比起鑄造輪圈可減少 25 ~ 30 %的重量。

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鍛造輪圈由於是由固體的鋁材,透過加熱使其軟化,並以強大的力量擠壓成形,因此鋁材的組織不僅更為紮實與細長化,更能提高抗疲勞性。
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相同尺寸的輪圈條件下,鍛造輪圈的重量平均可較鑄造輪圈輕15~25%,而強度方面更可提高35%。
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簧下 1 公斤 = 簧上 10 公斤,透過輪圈重量的減輕,不僅能夠讓車輛有更好的穩定性與操控性,對於加速或燃油效能都會有明顯的幫助。

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