由小野太郎創(chuàng)辦的Washi Beam以紡織機的繞線軸起家,并憑借獨創(chuàng)的區(qū)域鍛壓技術成為行業(yè)的龍頭老大。進而在1984年迎來一個轉(zhuǎn)折點,成功獲得德國BBS鍛造輪圈系列的代工業(yè)務,宣告向汽車用鍛造輪圈轉(zhuǎn)型。
Washi Beam作為BBS品牌唯一一個鍛造加工中心、日本BBS金字商標持有者,日本BBS是世界上頂尖的鍛造輪圈制造廠之一,為何BBS輪圈被譽為世界頂級鍛造輪圈,為何日本BBS深得F1賽車的信賴,在BBS經(jīng)典的“Y”形輪輻之下,蘊含了日本BBS怎樣的生產(chǎn)技術?在日本BBS亞太區(qū)營業(yè)顧問楊狄邦先生的安排下,筆者深入日本BBS輪圈制造的腹地,為大家解密日本BBS輪圈的那些事。
圖:左下方的是鍛造輪圈截面,右上方是鑄造輪圈截面,從照片已經(jīng)可以看到兩種制造方法,其金屬組織的區(qū)別,鑄造的金屬顆粒塊較大,鍛造輪圈則基本上看不出金屬顆粒。
圖:壓力達到9千噸的鍛壓機。
2、帶你看輪圈生產(chǎn)過程
三次鍛壓分別使用不同的模具,那么為什么要進行三次鍛壓,而不能一次成形呢?舉一個例子:好比做拉面,我們要先將一塊面團拉成一根“棍”,然后再將“棍”經(jīng)過反復的延展,才能夠做成一份拉面。
假如我們用一臺足夠大的機器,將面團直接一次性從“團”拉成“絲”,因為面團本身的延展性有限,是不可能做到的。而鋁合金的延展性比面團更差,因此如果一次性壓出整顆輪圈,鋁合金材料很難到達曲度較大的位置,會造成鍛造成形的變形,甚至因為過度拉扯材料而產(chǎn)生撕裂。一次鍛造不可能鍛壓出一顆輪圈,不少輪圈制造廠會在一次粗鍛之后,就將“餅”送入加工中心,直接切割出輪圈。
而日本BBS則選擇了二次鍛制,將“餅”繼續(xù)鍛壓,將金屬壓入第二次鍛壓的模具之內(nèi),令金屬的內(nèi)部組織流線得以不被加工刀具切削而破壞。鍛壓機緩緩向輪圈胚體加壓,輪圈與模具之間因為摩擦而發(fā)出“咯咯”的聲音。經(jīng)過第二次鍛壓與第三次鍛壓,輪圈的輪輻已經(jīng)直接成型,不需要任何的大幅度切削加工,令輪圈的微觀金屬結(jié)構得以保全,Washi Beam將近40年的鍛壓技術保證能夠以鍛造的方式實現(xiàn)BBS輪輻纖細造型。要指出的是,因為鍛壓機的壓力是沿著輪圈軸向的方向,無法拉伸出輪圈的輪框,因此輪框要交到下一個工序來完成。
圖:Washi Beam工程部根據(jù)輪圈設計的需求,向鋁合金生產(chǎn)廠定制規(guī)定標號的鋁合金材料,切割成圓筒形之后,就可以開始鍛壓了。
圖:右方的是一次鍛壓后的模樣,左圖是二次、三次鍛壓之后的模樣,可見經(jīng)過三次鍛壓之后,輪圈已經(jīng)基本成型了,眼尖的讀者可以馬上辨認出這是哪款車的配套輪圈了吧。
圖:輪圈在鍛造過程中,為了避免輪圈與模具因為巨大的壓力而粘連在一起,而需要在模具與工件之間涂上離型劑與潤滑劑,因此左方亮黑色的半成品,雖然很接近成品的顏色,但實際上是離型劑與潤滑劑的顏色,洗掉之后會露出鋁合金原色(圖右)。
3、帶你看輪圈生產(chǎn)過程
圖:在計算機的控制下的鍛壓過程。
圖:看似鍛壓的過程中,要考慮到鋁合金是否會撕裂或不能完全填充模具,因此模具的設計非常關鍵,這也被日本BBS的工程師視為最高機密。
4、帶你看輪圈生產(chǎn)過程
輪框是用滾壓的方式拉出來的,原理就好像陶藝工藝店玩陶藝:將輪圈固定在一個自轉(zhuǎn)設備上,滾刀壓緊輪框位置,當自轉(zhuǎn)設備啟動,液壓滾子用極高的壓力將輪圈外沿壓緊,就像用搟面杖做餃子皮那樣,將輪框通過擠壓的方式拉伸出來。從成型的過程來看,也算是一種鍛造工藝,并且是最能夠保持金屬原始特性的冷鍛。
不少的鍛造輪圈廠會為了提高效率以及節(jié)省成本,將輪圈進行加熱,令輪圈軟化,延展性更好之后開始進行滾壓。但日本BBS的工程師們則認為輪圈軟化之后分子結(jié)構會因此而變得較為松散,而輪框作為承載輪胎的主體,其強度不能有一絲妥協(xié)。因此日本BBS依然堅持采用低溫(接近常溫)滾壓的方式,讓鋁合金微結(jié)構在不遭受任何破壞的情況下加工出輪框。
首先要將上一步鍛壓過程中,輪沿部分的多余材料切除,然后就可以放入滾壓機了。伴隨著機器的轟鳴,套在模具上的輪圈,隨著滾子的徐徐進給,輪框逐漸地一邊變薄一邊變高。在加工機器里被自動機械臂抬出來之后,可以看到輪圈大概成型了,接下是輪圈成型的最后幾個步驟,就是將輪圈放入機械加工中心進行精加工以及熱處理等。
圖:左方的就是滾壓用的模具,將工件套上模具上方,滾子就會根據(jù)模具的形狀將輪框碾壓出來。
圖:機械臂一邊將滾壓完成的輪圈取出(機械臂右方),一邊將將要滾壓的輪圈(圖片左方)放入滾壓機。
圖:方程式賽車用的頂級鎂合金鍛造輪圈,并不會因為是賽車輪圈,就“高輪一等”有一套專用的生產(chǎn)流程,它們與其他輪圈共享生產(chǎn)設備以及制造過程,共線生產(chǎn)。
5、帶你看輪圈生產(chǎn)過程
所有的基本成型步驟桀紂之后,接下來要將輪圈送到下一個流程,熱處理。日本BBS的工程師并沒有透露熱處理的種類,但從熱處理設備以及輪圈制作過程的需求來推斷,應該是退火工藝。退火工藝要將工件加熱到某個溫度,然后緩慢冷卻。它能夠令輪圈消除鍛造以及切割時產(chǎn)生的殘余內(nèi)應力防止輪圈變形,以及改善金屬組織結(jié)構提高輪圈的延展性和韌性等,令輪圈更加耐用。
退火之后,輪圈將被運送到高度自動化的機械加工中心?;旧鲜且詸C械人進行操作,機械加工中心負責完成鍛造工藝無法實現(xiàn)的步驟,例如把輪輻之間的多余的鋁材切除,以及精加工出螺絲孔、中心孔以及輪圈法蘭位置的偷空部位等。機械加工之后,專門的技工對刀具切割而產(chǎn)生的毛邊進行打磨,之后輪圈就算基本成型了。
之后還有非常關鍵的一步,對輪圈進行噴丸強化,以提高零件機械強度以及耐磨性、抗疲勞和耐腐蝕性,以及進一步消除鍛造輪圈的殘留應力。經(jīng)過噴丸之后,輪圈本體就算完成了(部分需要拋光的款式,則需要再次“回爐”機械拋光),運送到小矢工場完成涂裝之后,便可回到成品質(zhì)檢科,檢查沒有問題之后就可以裝箱入倉了。
圖:對輪圈進行退火處理的爐子。
圖:退火處理完之后,就別送入數(shù)控加工中心進行機械加工。
6、帶你看輪圈生產(chǎn)過程
圖:機械加工完畢的輪圈,將會被送到人手檢驗以及最終修正的工序。
圖:人工檢查的步驟主要是將機械加工的殘余毛邊清除掉。
7、帶你看輪圈生產(chǎn)過程
圖:噴丸處理之后,輪圈呈現(xiàn)出啞光色澤,這是由于鐵微粒以極高的速度對輪圈表面進行噴射,改變了輪圈表面的形態(tài),變得粗糙就像砂紙一樣。
圖:如IS-F的OE輪圈,需要進行特殊的機械拋光處理,就需要另行處理,而其他沒有特殊效果的輪圈,就會運送到小矢工場進行涂裝。
圖:對涂裝效果進行確認,就可以作為成品出貨了。
8、帶你看輪圈生產(chǎn)過程
圖:BBS倉庫,輪圈數(shù)量那叫一個可觀。
圖:BBS輪圈的配件,例如有McGard代工的輪圈螺絲。
結(jié) 語
真金不怕紅爐火,真鍛不怕攝影機。一長串緊密合作的頂級汽車制造商以及在各個賽場上取得輝煌的戰(zhàn)績背后,是日本BBS對產(chǎn)品品質(zhì)以及品質(zhì)堅持不懈的追求。業(yè)精于勤,看似簡單的鍛造輪圈,積淀了Washi Beam工程師們超過40年的鋁合金加工技術。
Washi Beam對于日本BBS品牌的經(jīng)營并沒有固步自封,挑戰(zhàn)使用更高硬度的鋁合金來制造鍛造輪圈,成功開發(fā)出新型的以航空等級鋁材鍛造而成的Dura系列。此外由于經(jīng)營出色,Washi Beam有能力將德國BBS出售的賽車部門整體收購至囊中,從以往為BBS賽車部門代工輪圈的角色,升格為直接經(jīng)營BBS參與的所有賽事的操手。