汽車鑄鋁輪轂低壓鑄造技術(shù)分析

范珍康 郭歡

摘 ? 要：輪轂是汽車的重要組成部分，輪轂的鑄造技術(shù)直接關(guān)系到汽車的性能。常用的輪轂材質(zhì)是鋁輪轂，本文就鑄鋁輪轂的低壓鑄造技術(shù)進行分析，旨在解決工藝中的缺陷，提高低壓鑄造水平，保證輪轂質(zhì)量。在汽車中，輪轂是的質(zhì)量直接關(guān)系到汽車的性能和使用壽命。輪轂質(zhì)量越輕便，汽車就越能達到節(jié)油的目的。鋁輪轂因其質(zhì)量輕便，外觀美觀而備受各大汽車生產(chǎn)商的歡迎，其主要材質(zhì)就是鋁合金，該材料不僅可以節(jié)省許多生產(chǎn)成本，還能夠減少輪轂重量，使汽車邁向輕量化發(fā)展。鋁合金輪轂能夠保證車輪有良好的散熱性，使輪胎更加耐用，實現(xiàn)安全駕駛。本文主要對汽車輪轂的鑄造工藝進行分析，重點突出鋁輪轂的低壓鑄造工藝應(yīng)用，通過對加壓曲線的合理控制，全面保證輪轂質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：汽車 ?鑄鋁輪轂 ?低壓鑄造技術(shù)

中圖分類號：TB115 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）07（b）-0083-02

1 ?汽車鋁輪轂低壓鑄造的必要性

大型汽車鋁輪轂（以45.7cm為臨界值）一般會使用鍛造法加工。由于這一類型汽車鋁輪轂無法在一次之內(nèi)加工成型，因此，就需要采取分段鍛造的方式進行加工。這種加工方式雖然可以保證輪轂最終成型，但卻增大成本與鍛造時間，而且輪轂外觀比較簡單，缺乏特色。使用低壓鑄造法可以保證大型鋁輪轂得到一次性鑄造，輪轂外表美觀大方，質(zhì)量有保證，降低鑄造成本，提高鑄造效率。不過，傳統(tǒng)的低壓鑄造模具卻有一定的缺陷，冷卻順序與速度不能進行有效控制，就會導致加工的尺寸不夠精確，而且輪輻與輪心的力學性能不突出。因此，對低壓鑄造法進行改造，結(jié)合輪轂的實際情況進行鑄造，就可以保證輪轂鑄件的質(zhì)量。同時，冷卻系統(tǒng)可得到進一步優(yōu)化，鑄造工藝也可以得到進一步改進。

2 ?低壓鑄造法的原理

低壓鑄造法的原理是將鋁合金液體放置在密封性優(yōu)越的增鍋之中。為保證澆筑順利，要將液體的溫度保持在澆筑要求范圍之內(nèi)。為保證充型順利，要利用壓縮空氣的性能對液體表面施加力度，使增鍋與型腔之間壓力差值，這樣就可以在壓力的作用下保證鋁合金液體不斷上升，通過一系列渠道后，進入到模具之中。這一模具通常會與增鍋緊密相連，在密封狀態(tài)良好的情況下，就可以形成鋁合金鑄件。通過這種方式形成的鑄件質(zhì)量過關(guān)，成型狀態(tài)良好，具有很高的純度，還可以提高鑄造效率。隨著時代的不斷發(fā)展，低壓鑄造技術(shù)所展示出的優(yōu)勢日益明顯，備受世界各國汽車生產(chǎn)商的青睞。不過，低壓鑄造技術(shù)也存在一定的問題，比如成本高，鑄造時間相對較長，這就需要有效降低成本，縮短生產(chǎn)時間，這樣就可以進一步完善低壓鑄造技術(shù)，使其更好地發(fā)揮作用。

3 ?汽車輪轂模型和結(jié)構(gòu)分析

汽車鑄鋁輪轂一般采用的是鋁硅合金材質(zhì)，這些材質(zhì)能夠有效提高輪轂的性能。通過三維技術(shù)制作出汽車輪轂模型，根據(jù)這一模型確定汽車輪轂的各項數(shù)據(jù)，如中心壁厚、輪輻部位、輪輞部位、輪輻與輪輞銜接處的熱節(jié)厚度。通過輪轂模型展示的數(shù)據(jù)通常比較精確，根據(jù)汽車鑄鋁輪轂的材料來看，鋁和硅的合金材料的化學元素主要包括鎂元素、鐵元素、銅元素等。

汽車鑄鋁輪轂有其獨有的性能和工藝。由于鋁合金車輪大小不一，存在正負偏距，車輪緣壁厚度比較均勻，面積較大;基本是以二片或者三片為主，是典型的圓形鑄件，具有厚度較大的輪輻，熱節(jié)也比較大。不過，鋁輪轂的澆注系統(tǒng)比較特殊，澆口甚少，缺少冒口，輪轂結(jié)構(gòu)直接決定輪輻位置，以橫澆道方式存在的輪輻比較特殊，會有負偏距現(xiàn)象，這樣就會提高低壓鑄造工藝難度系數(shù)。因此，為了提高輪轂質(zhì)量，就要確定工藝方案，確保模具和鋁液的充型溫度合理，一般后者會比前者高出400℃。

4 ?汽車鑄鋁輪毅低壓鑄造工藝

對于汽車鑄鋁輪轂而言，采用低壓鑄造工藝就可以保證輪轂質(zhì)量。低壓鑄造工藝包含的步驟較多，在鑄造時，需要嚴格遵循相應(yīng)步驟與要求進行。

4.1 升壓

升壓是低壓鑄造工藝中的重要步驟。在這一階段中，要注意所需的壓力值。通常要將上升液體的總高度與鋁液比重和阻力系數(shù)相乘，其所得出的就是升壓階段的壓力數(shù)值。要將升壓速度控制在合理范圍內(nèi)，既要保證鋁液順利充填，最終成型，又要通過緩慢的升壓速度排出型腔內(nèi)的氣體。

4.2 充型階段的壓力速度控制

鑄鋁輪轂的形狀是圓的，其輪輞的面積較大，輪輻較厚。進行澆筑時，輪輞與輪輻呈現(xiàn)出不同的角度，前者呈90°，后者呈水平狀，中間處是澆注口。輪轂的正面較亮處通常會面向下方。輪轂雖有正負偏距，但前者一般會大于后者，因此，輪轂重量更多集中在下方。鋁液進行充型時，其上升速度一般不會很快，后期速度會加快，這主要是由于爐膛存在壓力差，在一差值會隨著時間的推移而不斷增大。要保證流速穩(wěn)定，不會變的太快，這樣才能實現(xiàn)鋁液順利充型。在不同階段要將速度控制在不同范圍內(nèi)，時間視情況而定。不同的輪轂有不同的特征，充型階段的速度需充分考慮到這一點。充型速度要控制在合理范圍內(nèi)，不可過快，也不可過慢，鑄件質(zhì)量與充型速度息息相關(guān)。壓力要保持在合理范圍內(nèi)，速度合理，如果壓力過小，輪轂澆注就會不到位;如果壓力過大，鑄件質(zhì)量就會受到較大的影響。

4.3 增壓壓力控制

在增壓階段，要確定壓力范圍和時間，保證逐漸可以在這一壓力范圍下順利實現(xiàn)結(jié)晶。在合理的壓力作用下，鑄件的性能會更有保證，具有較強的力學性能和細密的組織。如果增壓的氣墊壓力處于較高的位置，那么就會延長增壓時間，導致增壓速度過慢，影響逐漸結(jié)晶。鋁合金輪轂的輪緣比較薄，在澆注時一般會對輪轂的下部分輪緣進澆滿，使之凝固;確定充型時間，如果維持在1min左右，就可能會影響輪緣下半部分成為結(jié)晶，其下半部分可能會有許多質(zhì)量缺陷。

4.4 保壓時間

保壓時間與多個因素相關(guān)，如鑄件結(jié)構(gòu)，鑄型和鑄型條件。進行澆注時，要考慮到鋁液、鑄型的溫度是否穩(wěn)定;確定熱節(jié)的凝固時間和凝固的順序。澆口的凝固順序要靠后，在確定熱節(jié)徹底凝固后，再考慮澆口凝固，否則就會影響熱節(jié)的質(zhì)量，出現(xiàn)縮松問題。保壓時間不必過長，否則就會影響澆口質(zhì)量。澆口是否有保溫性能，將直接決定保壓時間是否可以延長。

4.5 釋壓

釋壓結(jié)束后，不能立刻進行操作，一般要延遲1～2min，確定逐漸已經(jīng)完全凝固。這樣就可以進行開型操作，提高鑄件質(zhì)量。

5 ?汽車鑄鋁輪轂低壓鑄造存在的缺陷與處理

汽車鑄鋁輪轂低壓鑄造存在的常見缺陷是鑄件會有縮孔，鑄件變形。鑄件在凝固時，如果內(nèi)部補縮不到位，就形成不規(guī)則的形狀與孔洞。究其原因，主要是因為鋁液在澆筑期間溫度比較高，而相應(yīng)的模具溫度變化不規(guī)范，導致補縮通道輪輻較薄，輪轂壁的厚度不合理，冷卻速度過快;熱節(jié)面積比較大，同樣會導致鑄件產(chǎn)生質(zhì)量缺陷。為了減少質(zhì)量缺陷，要進一步降低澆注的溫度，保證鑄型的溫度場得到合理調(diào)整;嚴格按照順序執(zhí)行凝固，完善鑄件結(jié)構(gòu)，縮小熱節(jié)，保證連接部分更加合理。

6 ?結(jié)語

綜上所述，通過分析汽車鑄鋁輪轂的低壓鑄造技術(shù)，不難發(fā)現(xiàn)，低壓鑄造技術(shù)雖然會存在一定的質(zhì)量缺陷，但只要加以改進，就能夠提高鑄件質(zhì)量，得到高質(zhì)量的輪轂，使汽車更加輕便，節(jié)油降耗，有利于環(huán)保。鑄鋁輪轂具有十分優(yōu)越的性能，能夠提高駕駛安全，延長汽車的使用壽命。

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