走得更長、更遠、更環保 – 重車用輕量化耐磨耗鋁合金輪圈上路

12 / 21 . 2018
字級:

汽車的輪圈是支撐車輛高速行駛時保持穩定的關鍵零組件之一,為節省油耗,近幾年,輕量鋁合金輪圈在汽車市場漸受歡迎。而重量級卡車想導入輕量鋁合金輪圈,必須突破「輕量化」、「耐磨」雙重需求,技術門檻不低。工研院在經濟部技術處科技專案支持下,突破技術障礙,打破輕量化耐磨耗鋁合金輪圈美商獨霸的局面,成為全球唯二有能力打造出耐磨耗鋁合金輪圈的機構,不但輪圈壽命激增兩倍以上,附加價值也大幅提升40%。

輕量化耐磨耗鋁合金輪圈市場過去是由美鋁公司獨霸,廠商為突破市場限制,多年前找上工研院共同合作開發。工研院材化所金屬材料研究組長陳興華指出,重車鋁圈損耗快,平均壽命僅十萬公里,這對商用卡車來說,其實壽命很短,既不環保,成本也高。

從零摸索,自主研發

為了解開鋁圈「輕量化」以及「拉長壽命」的密碼,研發團隊從零開始摸索,首先分析重車鋁圈損耗快的原因在於,砂石跑進輪胎與底圈的縫隙中,長期造成磨損,因此必須在易磨蝕的接觸面,噴塗一層耐高磨耗和耐磨蝕的塗層。

為了找到適合的塗層,研發團隊開始自行調配材料,但該用什麼材料,如何去噴塗,才能達到目標是know-how所在,為此,研發團隊花了很多時間,在不同材料、不同製程中,反覆實驗,並著手建立資料庫。

工研院材化所研究主任呂明生直言,除了研發出適合的材料與製程外,還必須從中找到成本的平衡點,這是廠商最在乎、也是會影響商業化速度的關鍵。為了突破這點,研發團隊決定從製程和材料去做雙向突破,製程方面,不僅要塗得完整,塗得均勻,也嚴控塗層厚度至微米(micrometer)級,將厚度控制在正負二十微米以內,用最少的量達到最佳效果。材料方面,研發團隊取法「萬聖節空心南瓜」的概念,把粉體調整為空心結構,不僅在噴塗和鍍膜時效果比較好,而且同一體積的重量也可以做到最小。

此外,工研院透過「微奈米級金屬/陶瓷複合粉末材料設計與微結構調控技術」,在表面做了改質,讓粉體在鍍膜過程中可以提高其濕潤性,可均勻的附著表面。花費三至四年時間,終於打造出一款壽命倍增的重車專用的輕量化耐磨耗鋁合金輪圈。

導入合金複材耐磨耗塗層自主性技術後,不僅鋁圈硬度提高,壽命也大大的延長,比原先只有十萬公里壽命相較,壽命延長至少可激增至30萬公里,甚至最高可至五十萬公里以上,輪圈附加價值也提升了40%。目前已完成重車用22.5吋鋁輪圈試量產,並已開始出貨,協助廠商搶進全球約4000萬顆鋁輪圈市場商機。