近20年來，隨著鋁輪產品的出現(xiàn)，傳統(tǒng)的鋼輪產品出現(xiàn)了份額萎縮。據(jù)行業(yè)內粗略估計，鋼輪的市場份額從20世紀80年代初期的90%以上逐步萎縮到90年代后期的不足50%。快速下滑的銷售業(yè)績引起了國際鋼輪制造業(yè)、鋼鐵制造業(yè)和鋼制車輪設備制造商的高度重視，其緊密合作的結果推動了鋼輪制造技術的革新和市場份額的理性恢復。
3.2.1材料技術
車輪的傳統(tǒng)材料為熱軋低碳鋼（HRLC），在20世紀70年代的乘用車鋼制車輪的輪輞和輪輻用料中占據(jù)著絕對的支配地位。這種材料具有很好的可成形性能，至今國際上不少工廠仍然以這種材料作為輪輞的標準用材。
出于減輕車輪質量和開發(fā)新款車輪（如大通風孔車輪）的需要，高強度鋼材逐步引入到車輪行業(yè)。早在20世紀70年代中期，北美和日本的鋼輪廠便開始研究高強度低合金鋼（HSLA）的應用，而歐洲地區(qū)的鋼輪廠則嘗試了雙相鋼（DualPhase）的應用，逐漸形成了2個不同的流派，即以高強度低合金鋼為輕量化車輪的標準輪輻材料的北美派，和以雙相鋼為輕量化車輪的標準輪輻材料的歐洲派。雙相鋼的抗疲勞性能和加工性能均超過高強度低合金鋼，這種材料引起歐、美和日本車輪廠商的極大熱情。目前，歐洲車輪行業(yè)中，抗拉強度為600N/mm2的雙相鋼已經(jīng)廣泛地應用于車輪輪輻生產，未來的發(fā)展趨勢是使用更高抗拉強度的雙相鋼DP800和殘余奧氏體鋼（TRIP鋼）[17]
比較而言，中國乘用車鋼輪生產企業(yè)與歐美先進生產企業(yè)相比，在材料技術上的研究和應用存在著相當大的差距，同樣規(guī)格要求的車輪在質量上相差10%以上。目前，國內乘用車鋼輪產品，輪輻主要采用高強度低合金鋼，輪輞主要采用低碳鋼。
3.3.2制造技術
對于鋼制車輪，由于鋼材的成形性能的限制，目前的汽車鋼輪大都采用分體式的車輪結構，即輪輞與輪輻分開制造，且由于輪輞與輪輻的作用和受力情況不同，一般采用不同的鋼材進行制造。
鋼車輪主要由輪輻和輪輞兩部分組成，一般分別制造，然后焊接起來。其中輪輞的制造技術是關鍵，其制造工藝歸納歸納起來有以下幾個方案：1.型鋼鋼帶卷/焊工藝；2.平板鋼帶卷/焊/滾工藝；3.無縫鋼管旋/滾工藝。方案1和方案2制造的輪輞是用型鋼或帶鋼卷焊而成的，輪輞上都有一條貫通的焊縫。在無內胎輪胎廣泛使用的今天，很難保證焊縫在交變應力的作用下不漏氣，所以這兩種方案主要用在輕載汽車的無內胎車輪或中載汽車的有內胎車輪上。
方案3是用大口徑薄壁無焊縫鋼管，經(jīng)旋壓成不等截面直筒，再滾形成輪輞，這種輪輞沒有焊縫，用其制造的車輪在使用過程中不論是重載還是在交變應力作用下都不會漏氣。因此用這種工藝制造的車輪可以用于各種類型的汽車上，它逐漸成為鋼制車輪的主流工藝。鋼制車輪對于制造工藝的要求非常嚴格，合格的汽車鋼輪要經(jīng)過四大流程，數(shù)十道工序。其中，四大流程包括輪輞滾壓成形、輪輻沖壓成形、組裝焊接以及涂裝。而每道工序對于最終產品都非常重要。目前，能夠生產出合格乘用車鋼輪產品的企業(yè)屈指可數(shù)，在國外已形成寡頭壟斷的格局。其關鍵技術主要有以下兩點[18]：
(1)輪輞輥壓技術輪輞產品制造的主要過程是將卷圓焊接的鋼圈通過6道滾壓工序成形。為了進一步減輕車輪質量以抵御鋁輪的滲透，近年來國外一些車輪企業(yè)，除了將輪輞材料以高強度低合金鋼或貝氏體鋼取代傳統(tǒng)的熱軋低碳鋼之外，在鋼圈成形之前增加了旋壓工藝，在原本厚度均勻的鋼圈上旋壓出幾道較薄的槽，在輪輞槽底和輪緣受力較大的地方保持材料的原始厚度，而在受力較小的地方減薄材料厚度，從而有效地減輕輪輞的質量。輪輞旋壓技術是國際鋼輪行業(yè)的前沿技術之一，目前處在試驗和改進階段。這種技術一般可以使車輪產品質量進一步減輕10%以上。
MagnettoWheels的法國工廠和HayesLemmerzInternational的西班牙工廠開始投入小批量生產，日本Topy和美國ArvinMeritor稱已掌握了這項技術[19]。
(2)輪輻沖壓技術車輪輪輻是連接汽車輪轂和輪胎的主要支撐件，也是決定車輪是否美觀的關鍵部件。輪輻需要經(jīng)過多次沖壓方能成形。主要的工藝包括剪切落料、初拉伸、反向拉伸成形、切邊、沖螺栓孔翻邊、擠螺栓孔、沖風孔、擠毛刺等。就生產方式而言，歐美的車輪廠普遍采用多工位壓機連續(xù)生產，其壓機能力一般在4500~5000t，生產節(jié)拍每分鐘10~26次，多采用8~10個工位，采用三坐標電子送料系統(tǒng)和快速換模系統(tǒng)，極大地提高了生產效率,個別企業(yè)采用單機連線的半自動生產方式。而國內企業(yè)尚處在單機手工送料的階段[20]。
3.2.3前沿鋼輪制造技術
目前的主流車輪都是采用先造出固定輪胎的輪輞和連接輪輞與輪轂的輪輻2個配件，然后將二者結合到一起的雙軋結構。
盡管有能夠像鋁合金那樣進行鑄造的整軋車輪，但鋼制整軋車輪一直被認為是不可能成功的。德國WF公司率先成功地試制出整體式鋼制車輪，首先，使輪盤和輪緣內側作為一體進行成形。然后利用輥子壓制，使輪緣外側發(fā)生隆起和分叉，即借用內側材料的厚度形成外側。然后，再利用輥子壓到模具上，對形狀和厚度分布進行修整。
WF公司的此項工藝只須將圓鋼板放入1臺設備上，約20秒即可完成，而且不需焊接、檢查、平衡等工序，因此利用小型設備即可生產。據(jù)預測，成本可降低20%。鋼材制造的整軋車輪。
3.2鎂合金車輪的生產工藝
目前壓鑄鎂合金產品用量大于變形產品，但經(jīng)過鍛造、擠壓或軋制等工藝生產出的變形鎂合金產品具有更高的強度，更好的延展性，具有鑄造鎂合金產品無法取代的優(yōu)良性能，國際鎂協(xié)會（IMA）在他制定的開發(fā)與應用鎂合金三個階段中，長期的目標就是要開發(fā)變形鎂合金。鎂合金可以用軋制、擠壓、沖壓、熱鍛及超塑性成形等方式進行加工。因此，開發(fā)變形鎂合金，是其未來更長遠的發(fā)展趨勢。
（1）軋制
鎂合金在室溫下塑性很低，軋制加工比較困難，因此最好用熱軋與溫軋。適于軋制的鎂合金牌號有Mg-Mn系的MBl，MB8，Mg-A1-Zn系的AZ31B和Mg-Li系LAl41，可以生產厚板，中板和薄板。鎂合金薄板用于制造汽車車體組件之外板（如車門，罩蓋，護板，頂板等），可大大減輕重量。
（2）擠壓
目前，鎂合金管、棒、帶、型材主要采用擠壓方法加工成型，因為擠壓工業(yè)最適用于低塑性材料的成形加工。大部分變形鎂合金如AZ31B，ZM21，ZK60A，HK31等均可用擠壓法生產。擠壓法生產的零件，其力學性能較壓鑄法生產的要高很多，而且表面光潔，無需再經(jīng)打磨，可用于汽車承載件如坐架、底盤框、輪轂和汽車窗框等。
（3）沖壓
鎂合金在常溫下不宜沖壓，一般；中壓溫度都必須在150℃以上，在175℃時，鎂合金板杯形件拉伸時的拉伸比可達2.0，在225℃時可達3.0，超過了鋁合金和低碳鋼的的常溫拉伸成形極限（它們分別為2.6和2.2）。德國大眾汽車公司開發(fā)出鎂合金汽車覆蓋件的熱沖壓成形技術，加工出汽車的門板。
（4）等溫鍛造
鎂合金在常溫下容易脆裂，鍛造溫度須在200℃以上至400℃之間。但鎂合金在高溫下，尤其在超過400℃時產生腐蝕氧化以及晶粒粗大，鍛造溫度范圍較窄。而鎂合金導熱系數(shù)較大（～80w/m.c）幾乎為鋼的2倍，接觸模具后降溫很快，塑性降低，變形抗力增加，充填性能下降，因此鎂合金鍛造較難，而適合于采用等溫鍛造。我國已用等溫鍛造工藝成功的成形了復雜的鎂合金飛機上機匣。
（5）超塑成形
鎂合金塑性較低，用常規(guī)變形方法加工較難，近年來美、日等國科學家對鎂合金的超塑成形技術進行了研究。研究表明，很多變形鎂合金在一定的條件下具有超塑性，可以一次成形復雜的零件。
鎂合金在工業(yè)上的研究開發(fā)和應用，可以說是方興未艾。它既體現(xiàn)出眾多優(yōu)越性符合現(xiàn)代技術發(fā)展的要求，也提出了一系列需要進一步研究解決的問題，以不斷擴大它的應用范圍。
（6）旋壓
旋壓成形車輪提高了產品制造精度和強度，機械加工余量大大減少。目前，國內外已有企業(yè)及研究機構開始著手研究鎂合金旋壓成形技術，但尚無旋壓成形鎂合金車輪技術研究報告，在國外該技術已在鋁合金車輪上有成功的應用經(jīng)驗。隨著國內鎂合金產業(yè)化的飛速發(fā)展，鎂合金旋壓車輪必將有一個巨大的市場需求。
其工藝過程為鍛造—退火—旋壓—熱處理—機械加工—表面處理（噴涂或電鍍）工藝，關鍵技術為旋壓加工，屬材料精凈成形，成形產品精度高，較之鑄造材料結構致密，強度高。如圖5所示，為旋壓輪輞及整體輪轂。
國外17英寸以下轎車鋁輪的生產以鍛坯或環(huán)坯經(jīng)旋壓成形已逐步成為主流。近幾年國外用鍛造、旋壓工藝制造了22、24英寸載重汽車無內胎鋁車輪，以其造型美觀、重量輕、強度高成為鋼輪的強勁競爭點。
傳統(tǒng)的輪轂制造工藝方法是在較低壓力（一般在20～60KPa）下澆注（鑄造或真空鑄造）—熱處理—機械加工—最后表面處理，該方法適合大批量生產、生產率高、合格率較高、鋁液利用率較高，但表面質量欠佳、成本稍高、技術難度高，而采用鍛造—退火—旋壓—熱處理—機械加工—表面處理（噴涂或電鍍）工藝方法生產的輪轂，大大提高了制造精度，有較致密的金相組織和較好的機械性能，易達到輪轂變壁厚等強度要求，而且重量輕、表面光潔，機械加工余量大大減少。此工藝在德國等較發(fā)達國家已發(fā)展成為成熟技術，目前國內已有較少企業(yè)在使用該新技術研究試制鋁車輪。
車輪旋壓一般可采用板材劈開式旋壓、預制鍛坯旋壓、無縫管材縮徑旋壓三種工藝方式。劈開式旋壓工藝是將圓盤狀板坯用劈開輪通過分層工藝，使毛坯在厚度方向中部被劈成兩份，再用成型輪漸步旋壓成形；鍛坯強旋工藝是將鍛坯進行若干道次的強旋，從而達到輪輞型面尺寸要求。
3.2.1材料技術
車輪的傳統(tǒng)材料為熱軋低碳鋼（HRLC），在20世紀70年代的乘用車鋼制車輪的輪輞和輪輻用料中占據(jù)著絕對的支配地位。這種材料具有很好的可成形性能，至今國際上不少工廠仍然以這種材料作為輪輞的標準用材。
出于減輕車輪質量和開發(fā)新款車輪（如大通風孔車輪）的需要，高強度鋼材逐步引入到車輪行業(yè)。早在20世紀70年代中期，北美和日本的鋼輪廠便開始研究高強度低合金鋼（HSLA）的應用，而歐洲地區(qū)的鋼輪廠則嘗試了雙相鋼（DualPhase）的應用，逐漸形成了2個不同的流派，即以高強度低合金鋼為輕量化車輪的標準輪輻材料的北美派，和以雙相鋼為輕量化車輪的標準輪輻材料的歐洲派。雙相鋼的抗疲勞性能和加工性能均超過高強度低合金鋼，這種材料引起歐、美和日本車輪廠商的極大熱情。目前，歐洲車輪行業(yè)中，抗拉強度為600N/mm2的雙相鋼已經(jīng)廣泛地應用于車輪輪輻生產，未來的發(fā)展趨勢是使用更高抗拉強度的雙相鋼DP800和殘余奧氏體鋼（TRIP鋼）[17]
比較而言，中國乘用車鋼輪生產企業(yè)與歐美先進生產企業(yè)相比，在材料技術上的研究和應用存在著相當大的差距，同樣規(guī)格要求的車輪在質量上相差10%以上。目前，國內乘用車鋼輪產品，輪輻主要采用高強度低合金鋼，輪輞主要采用低碳鋼。
3.3.2制造技術
對于鋼制車輪，由于鋼材的成形性能的限制，目前的汽車鋼輪大都采用分體式的車輪結構，即輪輞與輪輻分開制造，且由于輪輞與輪輻的作用和受力情況不同，一般采用不同的鋼材進行制造。
鋼車輪主要由輪輻和輪輞兩部分組成，一般分別制造，然后焊接起來。其中輪輞的制造技術是關鍵，其制造工藝歸納歸納起來有以下幾個方案：1.型鋼鋼帶卷/焊工藝；2.平板鋼帶卷/焊/滾工藝；3.無縫鋼管旋/滾工藝。方案1和方案2制造的輪輞是用型鋼或帶鋼卷焊而成的，輪輞上都有一條貫通的焊縫。在無內胎輪胎廣泛使用的今天，很難保證焊縫在交變應力的作用下不漏氣，所以這兩種方案主要用在輕載汽車的無內胎車輪或中載汽車的有內胎車輪上。
方案3是用大口徑薄壁無焊縫鋼管，經(jīng)旋壓成不等截面直筒，再滾形成輪輞，這種輪輞沒有焊縫，用其制造的車輪在使用過程中不論是重載還是在交變應力作用下都不會漏氣。因此用這種工藝制造的車輪可以用于各種類型的汽車上，它逐漸成為鋼制車輪的主流工藝。鋼制車輪對于制造工藝的要求非常嚴格，合格的汽車鋼輪要經(jīng)過四大流程，數(shù)十道工序。其中，四大流程包括輪輞滾壓成形、輪輻沖壓成形、組裝焊接以及涂裝。而每道工序對于最終產品都非常重要。目前，能夠生產出合格乘用車鋼輪產品的企業(yè)屈指可數(shù)，在國外已形成寡頭壟斷的格局。其關鍵技術主要有以下兩點[18]：
(1)輪輞輥壓技術輪輞產品制造的主要過程是將卷圓焊接的鋼圈通過6道滾壓工序成形。為了進一步減輕車輪質量以抵御鋁輪的滲透，近年來國外一些車輪企業(yè)，除了將輪輞材料以高強度低合金鋼或貝氏體鋼取代傳統(tǒng)的熱軋低碳鋼之外，在鋼圈成形之前增加了旋壓工藝，在原本厚度均勻的鋼圈上旋壓出幾道較薄的槽，在輪輞槽底和輪緣受力較大的地方保持材料的原始厚度，而在受力較小的地方減薄材料厚度，從而有效地減輕輪輞的質量。輪輞旋壓技術是國際鋼輪行業(yè)的前沿技術之一，目前處在試驗和改進階段。這種技術一般可以使車輪產品質量進一步減輕10%以上。
MagnettoWheels的法國工廠和HayesLemmerzInternational的西班牙工廠開始投入小批量生產，日本Topy和美國ArvinMeritor稱已掌握了這項技術[19]。
(2)輪輻沖壓技術車輪輪輻是連接汽車輪轂和輪胎的主要支撐件，也是決定車輪是否美觀的關鍵部件。輪輻需要經(jīng)過多次沖壓方能成形。主要的工藝包括剪切落料、初拉伸、反向拉伸成形、切邊、沖螺栓孔翻邊、擠螺栓孔、沖風孔、擠毛刺等。就生產方式而言，歐美的車輪廠普遍采用多工位壓機連續(xù)生產，其壓機能力一般在4500~5000t，生產節(jié)拍每分鐘10~26次，多采用8~10個工位，采用三坐標電子送料系統(tǒng)和快速換模系統(tǒng)，極大地提高了生產效率,個別企業(yè)采用單機連線的半自動生產方式。而國內企業(yè)尚處在單機手工送料的階段[20]。
3.2.3前沿鋼輪制造技術
目前的主流車輪都是采用先造出固定輪胎的輪輞和連接輪輞與輪轂的輪輻2個配件，然后將二者結合到一起的雙軋結構。
盡管有能夠像鋁合金那樣進行鑄造的整軋車輪，但鋼制整軋車輪一直被認為是不可能成功的。德國WF公司率先成功地試制出整體式鋼制車輪，首先，使輪盤和輪緣內側作為一體進行成形。然后利用輥子壓制，使輪緣外側發(fā)生隆起和分叉，即借用內側材料的厚度形成外側。然后，再利用輥子壓到模具上，對形狀和厚度分布進行修整。
WF公司的此項工藝只須將圓鋼板放入1臺設備上，約20秒即可完成，而且不需焊接、檢查、平衡等工序，因此利用小型設備即可生產。據(jù)預測，成本可降低20%。鋼材制造的整軋車輪。
3.2鎂合金車輪的生產工藝
目前壓鑄鎂合金產品用量大于變形產品，但經(jīng)過鍛造、擠壓或軋制等工藝生產出的變形鎂合金產品具有更高的強度，更好的延展性，具有鑄造鎂合金產品無法取代的優(yōu)良性能，國際鎂協(xié)會（IMA）在他制定的開發(fā)與應用鎂合金三個階段中，長期的目標就是要開發(fā)變形鎂合金。鎂合金可以用軋制、擠壓、沖壓、熱鍛及超塑性成形等方式進行加工。因此，開發(fā)變形鎂合金，是其未來更長遠的發(fā)展趨勢。
（1）軋制
鎂合金在室溫下塑性很低，軋制加工比較困難，因此最好用熱軋與溫軋。適于軋制的鎂合金牌號有Mg-Mn系的MBl，MB8，Mg-A1-Zn系的AZ31B和Mg-Li系LAl41，可以生產厚板，中板和薄板。鎂合金薄板用于制造汽車車體組件之外板（如車門，罩蓋，護板，頂板等），可大大減輕重量。
（2）擠壓
目前，鎂合金管、棒、帶、型材主要采用擠壓方法加工成型，因為擠壓工業(yè)最適用于低塑性材料的成形加工。大部分變形鎂合金如AZ31B，ZM21，ZK60A，HK31等均可用擠壓法生產。擠壓法生產的零件，其力學性能較壓鑄法生產的要高很多，而且表面光潔，無需再經(jīng)打磨，可用于汽車承載件如坐架、底盤框、輪轂和汽車窗框等。
（3）沖壓
鎂合金在常溫下不宜沖壓，一般；中壓溫度都必須在150℃以上，在175℃時，鎂合金板杯形件拉伸時的拉伸比可達2.0，在225℃時可達3.0，超過了鋁合金和低碳鋼的的常溫拉伸成形極限（它們分別為2.6和2.2）。德國大眾汽車公司開發(fā)出鎂合金汽車覆蓋件的熱沖壓成形技術，加工出汽車的門板。
（4）等溫鍛造
鎂合金在常溫下容易脆裂，鍛造溫度須在200℃以上至400℃之間。但鎂合金在高溫下，尤其在超過400℃時產生腐蝕氧化以及晶粒粗大，鍛造溫度范圍較窄。而鎂合金導熱系數(shù)較大（～80w/m.c）幾乎為鋼的2倍，接觸模具后降溫很快，塑性降低，變形抗力增加，充填性能下降，因此鎂合金鍛造較難，而適合于采用等溫鍛造。我國已用等溫鍛造工藝成功的成形了復雜的鎂合金飛機上機匣。
（5）超塑成形
鎂合金塑性較低，用常規(guī)變形方法加工較難，近年來美、日等國科學家對鎂合金的超塑成形技術進行了研究。研究表明，很多變形鎂合金在一定的條件下具有超塑性，可以一次成形復雜的零件。
鎂合金在工業(yè)上的研究開發(fā)和應用，可以說是方興未艾。它既體現(xiàn)出眾多優(yōu)越性符合現(xiàn)代技術發(fā)展的要求，也提出了一系列需要進一步研究解決的問題，以不斷擴大它的應用范圍。
（6）旋壓
旋壓成形車輪提高了產品制造精度和強度，機械加工余量大大減少。目前，國內外已有企業(yè)及研究機構開始著手研究鎂合金旋壓成形技術，但尚無旋壓成形鎂合金車輪技術研究報告，在國外該技術已在鋁合金車輪上有成功的應用經(jīng)驗。隨著國內鎂合金產業(yè)化的飛速發(fā)展，鎂合金旋壓車輪必將有一個巨大的市場需求。
其工藝過程為鍛造—退火—旋壓—熱處理—機械加工—表面處理（噴涂或電鍍）工藝，關鍵技術為旋壓加工，屬材料精凈成形，成形產品精度高，較之鑄造材料結構致密，強度高。如圖5所示，為旋壓輪輞及整體輪轂。
國外17英寸以下轎車鋁輪的生產以鍛坯或環(huán)坯經(jīng)旋壓成形已逐步成為主流。近幾年國外用鍛造、旋壓工藝制造了22、24英寸載重汽車無內胎鋁車輪，以其造型美觀、重量輕、強度高成為鋼輪的強勁競爭點。
傳統(tǒng)的輪轂制造工藝方法是在較低壓力（一般在20～60KPa）下澆注（鑄造或真空鑄造）—熱處理—機械加工—最后表面處理，該方法適合大批量生產、生產率高、合格率較高、鋁液利用率較高，但表面質量欠佳、成本稍高、技術難度高，而采用鍛造—退火—旋壓—熱處理—機械加工—表面處理（噴涂或電鍍）工藝方法生產的輪轂，大大提高了制造精度，有較致密的金相組織和較好的機械性能，易達到輪轂變壁厚等強度要求，而且重量輕、表面光潔，機械加工余量大大減少。此工藝在德國等較發(fā)達國家已發(fā)展成為成熟技術，目前國內已有較少企業(yè)在使用該新技術研究試制鋁車輪。
車輪旋壓一般可采用板材劈開式旋壓、預制鍛坯旋壓、無縫管材縮徑旋壓三種工藝方式。劈開式旋壓工藝是將圓盤狀板坯用劈開輪通過分層工藝，使毛坯在厚度方向中部被劈成兩份，再用成型輪漸步旋壓成形；鍛坯強旋工藝是將鍛坯進行若干道次的強旋，從而達到輪輞型面尺寸要求。
