写在最前:改装界有句行话“轮下轻1公斤,等于轮上轻10公斤”。这就是说,如果能够减轻车轮这个高速旋转的部件的重量,即使只是1公斤,整体的驾控灵活感的提升,和车身减肥10公斤的效果是类似的。车轮减重,重点在于轮毂,而谈到轻量化轮毂,就绕不开高(贵)大(到)上(死)的“锻造轮圈”。
锻造和铸造,有什么区别?为什么锻造轮圈要这么贵?有没有必要咬咬牙上锻造轮圈?希望这篇文章能给你一个花钱的正当理由……
我们还是先从最常见的铸造轮圈开始说起吧。我们身边接触得最多的铸造制品,就是冰块。铸造的不严谨定义可以理解为“将原材料加热至溶点,浇注进入模具,冷却成型”。
绝大部分的量产车轮圈,都是用铸造的方式生产的。因为铸造适合大批量生产,好几个轮圈同时浇注、同时冷却,生产节拍快,生产成本低。
入门级的改装轮圈,一般也是铸造为主。铸造轮圈售价亲民自然是好事,但铸造轮圈的问题在于,金属在液相和固相之间变换,金属晶格的状态有所改变,不同溶点的物质不同时析出、粘结,形成的结构,力学性能稍差。
左边是铸造轮圈的微观分子结构,右边是锻造轮圈。
从固化成型后的金相(也就是金属微观排列)来看,分子晶格没有锻造轮圈那么致密。制造出相同强度的轮圈,所需要的材料也比锻造轮圈更多一点。这就是铸造轮圈一般重于锻造轮圈的原因了。
铸造制法,除了低压铸造和高压铸造,也有一种新衍生的“半熔融状态铸造”。低压铸造最常见,成本也最低,工艺最简单;高压铸造则在铸造过程中施加一个压力,可以让铝水流进较细的缝隙,完成更复杂的造型。
半熔融铸造究竟应该算铸造还是锻造,坊间各执一词,但更多品牌采用“flow forming”来模糊带过。
将铝块加热到比液态稍低的半熔融软化状态(大致就像麦芽糖拔丝或者揉面团的状态),然后施加压力让它在模具成型里。相对于液态铸造,半熔融状态的“液-相”转换没那么彻底,固化后的金相会更接近锻造轮圈。因而像Enkei、SSR这些品牌,用半熔融技术生产的轮圈,就拥有媲美锻造轮圈的刚性,而价格只需要锻造轮圈的三分之二。
除了半熔融成形之外,铸造轮圈也有其他办法“将勤补拙”,那就是在轮圈设计上增加强化设计。而且铸造设计的复杂度没有锻造轮圈的限制那么大。锻造轮圈的加强筋要考虑能否被锻出来,但铸造的自由度,只要有办法开模,理论上设计自由度是无穷的。
为什么很多“xx款”轮圈都是铸造的?因为铸造轮圈更容易“逆向”啊,基本上将轮圈拿去开一个阴模就可以开工翻录了。
这是我当时在BBS工厂拍的图片,右下方的就是第一次锻造结束后的轮圈。
而锻造轮圈,因为有的轮圈是二次锻造甚至是三次锻造,而中间形态的模具,通常就是一个锻造轮圈品牌的核心技术所在(例如我五年前参观的日本BBS工厂,模具是严格禁止拍照的),很难“逆向”出来。
锻造轮圈的复杂性,除了轮圈是二次还是三次锻造成形,还有锻造压力的区别,锻造用的原材料,这里面都是江湖,再来还有市面上至少存在着两种生产方法完全不同的锻造轮圈。我们慢慢说。
我们身边使用的最多的锻造制品,就是菜刀。不过由于铝合金的延展性一般要比钢材低,因而锻造铝件的难度要更高,锻铝产品就没那么常见了。因而只有高性能轮圈、赛车轮圈这些“奢侈毂”,才会有锻造的待遇。
铝合金稍微加热一点让其稍微软化,有点延展性,然后就可以放进锻压机进行锻造了。注意,锻造过程中的温度控制是锻造轮圈技术的一个很重要指标,一般来说,温度能控制得越低,锻造的技术就越高。
锻造的过程,一般要经过“锻压(有的需要锻压两次甚至三次)-热处理-拉伸轮框-热处理(主要是释放内部应力)-机械处理-上色”等几个步骤,制作过程复杂,工艺门槛高(尤其是锻压工步设计和热处理),用时长,因而成本高。
不过由于锻造轮圈是一个从固态到固态的过程,金属没有发生相态的变化,因而金属内部的晶格并没有受到破坏,仅仅是受到锻模的作用而变形,所以微观分子团结合非常紧密,也不会有混入杂质的风险(主要发生在山寨铸造轮圈上)。分子晶格按照轮圈形状延展开去,就像拉面一样,自然韧劲十足。
不过锻造轮圈因为是将一块难以加工的固态金属“捏”出一个轮圈,成形难度挺高的,所以轮圈的设计不会过于复杂和花俏,一般都是粗条幅,或者非相交细条幅的设计。简洁的力量感就是锻造轮圈的魅力所在。
那么那些造型复杂的锻造轮圈又是怎么回事?其实这严格意义来说是半锻造。这种“锻造轮圈”,一般是将铝坯压成一块“饼”,就像压饺子皮一样。然后将这块饼放进机械切割机器里面,用数控刀具“雕刻”出条幅的形状。
很明显,和传统锻造相比,这种条幅用割的方式,就像是“拉面”和“刀削面”的区别,原来的分子晶格并不是按照条幅的流向自然延展的,因此强度和传统锻造相比依然有所不及。
这种轮圈的特性,和传统的锻造轮圈又完全不一样,轻量化、刚性都差一些。当然,可以完成很复杂很精致的造型,是这类锻造轮圈的最大优势,并且通过多片组装的方式(多片组装就不要考虑轻量化了),可以自由搭配出不同的轮圈规格,很适合造型党选择。
款型类似的两个BBS轮圈,左边是德国产铸造圈,右边是日本产锻造圈,可以看到锻造圈的条幅更纤细,重量比左侧轻不少。
锻造轮圈比起铸造轮圈,性能优势在于同等重量下的强度,所以锻造轮圈可以用较少的材料,达到足够的强度,是极致轻量化玩家的终极归宿。而铸造轮圈则可以用更多的料子,弥补和锻造轮圈刚性方面的不足,甚至可以用更复杂的造型,做得比锻造轮圈更强。
锻造圈和铸造圈的极致性能有什么区别,能够在赛车上进行说明。
在理想化的、路况可控的场地中比赛,就可以追求极致轻量化,例如各级别方程式、原型赛车、GT赛车,用的是锻造轮圈。
在复杂多变的地方比赛,轮圈强度优先的,例如拉力赛、穿越赛、越野赛等,用的是铸造轮圈。
当然,价格也有很大的差距。国际一线品牌的铸造轮圈,像OZ、Enkei、Rays(铸造品)、BBS(德国),同样尺寸下,是一线锻造轮圈,如BBS(日本)、锻荣舍(TWS)、Rays(锻造品)价格的二分之一甚至三分之一。
所以,锻造轮圈肯定是比铸造轮圈好的(这不废话吗),不过一套下来万把块钱,门槛挺高的。而铸造轮圈也可以通过优化设计、采用“半熔融”等技术,尽量地弥补先天的重量差距(这不也是废话吗),但这些技术会提高铸造轮圈的成本。
一言蔽之,轻量化、高强度、低价格这三者,是形成三元悖论的。也就是说,改轮圈(其实改什么都一样吧),永远只能满足这三条中的两条。
说句实话,改轮圈是有消费门槛的,便宜山寨圈千万别碰。名牌轮圈要钱,山寨圈要命啊。
下一篇我们继续聊轮圈,聊聊具体怎么选择轮圈尺寸规格,聊聊什么叫“+1+1-1”配胎法则,还有改了轮圈轮胎之后有什么要注意的。
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