此外,隨著材料技術的發展和人們對車輪質量的要求不斷提高,一些新型材料也被用于制造汽車車輪。
一、鋼制車輪
長期以來,鋼制車輪在汽車車輪中占主導地位,但是自上世紀80年代起,鋼輪的市場份額逐步減小,被鋁合金所代替。鋼輪份額快速下跌的原因有多方面的因素,而外觀吸引力是最主要的因素。鋼制車輪在低成本和安全性方面較鋁合金車輪具有很大的優勢,因此,目前的載重汽車車輪大部分是鋼材制造的。但鋼制車輪的缺點也是非常明顯的,鋼材的加工成型性能和制造工藝決定了鋼輪難以做到鋁合金車輪那樣的結構和外形多樣化。同時,鋼車輪質量大,制造和使用鋼車輪消耗的能量都比鋁制車輪大得多。
近年來,面對替代品的滲透和挑戰,國際鋼輪行業在技術方面進行一系列的革新,包括:
(1)、新材料微合金鋼HSLA,雙相鋼(DP)和貝氏體鋼等高強度和先進高強度鋼種成功開發并逐步應用于制造車輪,為鋼輪減輕質量和更加大膽的款式設計創造了條件。據統計,HSLA車輪比一般碳素鋼車輪重量輕約15%。
(2)、新工藝,國際鋼輪行業與設備制造商緊密合作研究發展了旋壓生產工藝,應用到鋼制車輪生產中。目前商用車無內胎車輪的輪輻使用旋壓生產工藝已非常普遍,Magnetto Wheels的法國工廠和Hayes Lemmerz International的西班牙工廠開始投入小批量生產,日本Topy和美國Arvin Meritor稱已掌握了這項技術。
在巨大的成本壓力和鋼制車輪的制造技術和材料技術革新的局勢之下,國際汽車業也開始重新評估鋼輪和鋁輪的價值。
二、鋁制車輪
據統計,轎車使用鋁合金車輪的比例高達90%以上[1]。鋁合金車輪與鋼輪相比,具有的優勢:
(1)美觀、舒適和節能等優勢;
(2)非載荷質量小,從而提高了抓地性表現出更為精確的轉向動作和更好的轉彎性能;
(3)慣性小,改善了加速性和制動性;鋁合金具有良好的導熱性能,提高了制動系統的散熱性能,大幅度降低了由高熱導致的制動失靈。
除此之外,鋁合金車輪還有耐腐蝕、成形性好、減震性能好、輪胎壽命長、尺寸精確、平衡好、加工精準、材料利用率高等顯著優點,符合現代汽車安全、節能、環保三大主題的要求。這對降低汽車自重、減少油耗、減輕環境污染與改善操作性能等有著重大意義,因此鋁合金已成為汽車車輪的首選材料。
三、其它材料的車輪
(1)鎂合金車輪鎂在實用金屬中密度最小,它帶給汽車的好處一是能減輕整車重量,減少油耗。二是強度高于鋁合金和鋼,剛度接近鋁合金和鋼,能夠承受一定的負荷。三是具有良好的鑄造性和尺寸穩定性,易加工,廢品率低,降低了生產成本。四是具有良好的阻尼系數,減振量大于鋁合金和鑄鐵,用作輪圈可以減少振動,提高汽車的安全性和舒適性。
隨著汽車工業的發展,轎車車輪開始采用鑄造鎂合金。但由于這類鑄件試驗條件十分嚴格和氣密性要求高,同時還要求工藝出品率高,生產成本低,給鑄造生產帶來極大困難,因此成本仍偏高于鋁合金。盡管如此,鎂合金的應用前景仍然看好,在歐美鎂壓鑄件的采用量近幾年來呈上升趨勢。當前,發達國家的賽車及部分民用高檔車正在使用鎂合金輪轂,大幅度提高鎂合金鍛造輪轂的用量。用鎂合金制造車輪,是高檔汽車發展的一個趨勢。
(2)復合材料(塑料或碳纖維),一般用于賽車,重量更輕,強度高,但價格昂貴。
(3)鋼鋁組合車輪,輪輞為普通鋼制輪輞,輪輻為鑄造的鋁合金輪輻,經過機械加工,借助嵌件與鋼的輪輞裝焊而成。它集中了鋼制車輪與鋁合金車輪的優點,并以其較低的價格占領了市場的一席之地。在美國,鋼鋁組合式車輪已經通過了臺架試驗和道路試驗,得到了廣大用戶的認可。
在我國它還處在新生期,有待進一步的研究。