鋁合金輪轂加壓鑄造技術探討

趙 雷，吳國瑞，陳學武

（中信戴卡股份有限公司，河北 秦皇島 066011）

就目前來看，在制造行業(yè)中，鋁合金輪轂采用的通常都是金屬型的重力鑄造和低壓鑄造兩種方式制作成型的，其中，低壓鑄造因為使用到的設備結構相對較為復雜，所以，在制作期間經(jīng)常需要借助自動控制技術來精確的控制加壓的過程，輪轂的制作成本相對較高；金屬型的重力鑄造存在澆冒口偏重、鋁液的利用效率偏低等問題。因此，要想在保證鋁合金輪轂質(zhì)量的基礎上，對其制造過程進行優(yōu)化，對其加壓鑄造技術展開研究勢在必行。

1 制造業(yè)中鋁合金輪轂的應用

就鋁合金輪轂來講，其本身屬于汽車制造業(yè)的領域，屬于汽車上的一個零部件。例如，輪轂、汽缸蓋、油底殼、汽缸蓋罩、進氣歧管、齒輪室、發(fā)動機的置掛支架、齒輪室蓋等。因為輪轂結構和種類相對較多，不同類型的汽車在精確度和制作要求上存在一定的差異性，所以，汽車鋁合金輪轂成型的方法也處于不斷發(fā)展的過程中。例如，擠壓鑄造成型、鍛造法、半固態(tài)模鍛成型、鑄造法等，都是比較常見的鋁合金輪轂制作工藝。在汽車制造技術不斷發(fā)展的今天，汽車輪轂的制造也在由以往以低壓鑄造技術為主逐步朝著半固態(tài)鑄造和擠壓鑄造的方式不斷發(fā)展。就汽車制造業(yè)中的鋁合金輪轂來講，其制造的工藝流程為：準備配料～毛坯制作～鑄件熱處理～機械加工處理～對輪轂進行噴涂～檢驗輪轂的質(zhì)量并進行包裝。

鋁合金輪轂制造期間的管理流程為；分析鑄件工藝～鑄件圖的繪制～工裝模具的設計～工裝模具的制作～澆筑和熱處理鑄件～檢驗鑄件～鑄件交付和輪轂試加工處理～以試加工結果為依據(jù)修正模具～將制作完成的輪轂投入試生產(chǎn)緩解～對輪轂質(zhì)量進行全面的評審～工藝文件的定型～檔案的歸納和總結。

2 鋁合金輪轂加壓制造技術的研究

本次工藝分析以奧迪A618鋁合金輪轂的鑄造為例展開工藝分析。

（1）鋁合金輪轂加壓鑄造過程。首先，負責制作鋁合金輪轂的人員需要先制作出一個加壓鑄造的模具，將模具的底部、頂部和邊緣的模板、頂出機構等，分別同加壓鑄造設備的地板、頂出機構連接板、設備活動臺板、邊模油缸等進行連接，使制作出來的模具可以被順利的安裝在模具設備上方[1]。其次，相關人員需要將加壓鑄造模具上頂部和底部模板中的冷卻系統(tǒng)和加壓氣缸，同壓縮空氣管道進行連接。當模具和管道的安裝連接工作完成之后，相關人員需要使用邊模油缸將邊模推進到相應的位置，確保加壓鑄造設備中的活動臺板可以同頂部模板下移，與頂部模板、邊緣模板、底部模板圍成一個成型強度，第三，輪轂制作人員需要根據(jù)鑄造零件的設計重量，將鋁液通過模具中心進行澆注，在澆注工作完成之后，使用加壓氣缸按照設定好的壓力、限位、速度、保壓時間等對模具進行加壓處理。在加壓工程完成之后，制造人員需要按照鑄造技術的流量和時間，將頂部和底部模板中的冷卻氣系統(tǒng)打開，確保鋁合金輪轂的毛坯鑄件可以在壓力的作用下迅速凝結。當毛坯輪轂鑄件處于完全凝固狀態(tài)后，相關人員需要在邊緣模具油缸中將邊緣模具拉開，將鑄造設備中的活動臺板同頂部模板一起上移，使用頂出機構和加壓氣缸，將毛坯輪轂鑄件頂出，形成一個完整的鑄造循環(huán)。

（2）加壓鑄造技術的實踐操作。對鋁合金輪轂來講，其加壓鑄造是以鑄造設備與模具為基礎進行優(yōu)化改造，在結合路合金輪轂金屬性的重力鑄造中心澆注法優(yōu)化的基礎上，對澆注系統(tǒng)進行設計。

根據(jù)鋁合金輪轂的加壓鑄造中的澆注特點為依據(jù)，使用鋁合金液按照輪轂形狀，從中心點以“自上而下”的方式進行充型和補縮處理，使輪轂模型澆注完成之后，鋁合金液在成型腔中可以沿著成型腔的頂端達到澆口杯的溫度呈現(xiàn)梯度遞增的方式，并按照由上輪轂邊緣到達澆口杯的順序完成凝固。對輪轂的加壓鑄造技術來講，其凝固加壓系統(tǒng)的設計可以參考全立式的加壓鑄造機械進行加壓凝固的方式，對壓射沖頭進行優(yōu)化設計，以便為輪轂的加壓鑄造進行活塞處理，從而保證加壓鑄造操作的平穩(wěn)性。對鋁合金輪轂的加壓鑄造技術來講，其在實施的過程中還存在幾個控制難點：一是加壓活塞形成與壓力需要按照鑄造的輪轂配件結構的不同設定相應的鑄造技術；二是相關人員需要按照鑄造輪轂不同的精確重量確定注入鋁合金液的總量；三是對于先由的鑄造設備模具進行優(yōu)化調(diào)整，或者是購置一些能夠滿足輪轂加壓鑄造要求的鑄造設備。

（3）鋁合金輪轂的加壓鑄造技術特點。同傳統(tǒng)的鋁合金輪轂制造方式相比，新型的加壓鑄造技術包含了各類鑄造工藝的優(yōu)勢，有效的避免了一些不足之處帶來的缺陷。一是能夠有效的規(guī)避以往澆冒口較重的情況，通過縮短澆注系統(tǒng)的方式，使鋁合金液利用效率能夠得到提升。二是同時采用的頂部模具、邊緣模具、底部模具三種不同類型的模具進行鑄造澆注，這種澆注方式更加的明確，整個系統(tǒng)結構比較簡單，在加壓鑄造的過程中不會頻繁的發(fā)生由于鑄造零件夾渣的原因而報廢的情況；其采用的主要是中心澆注的方式，可以在有效降低鑄造零件夾渣造成的輪轂配件報廢概率的同時，有效提高產(chǎn)品的成品概率。三是如果澆注口的位置同模具中心相偏離，模具上方最大的應力點也會隨之發(fā)生改變，有原本模具上方短邊外部邊緣的中心點逐漸轉變?yōu)樯喜績?nèi)圓角的中心點，使得模具內(nèi)圓角位置應力的增幅相對較大。在一些極端的情況下，增高幅能夠達到38%以上。由于澆注口的位置偏離了模具中心時，模具上方最大的應力就會增加。因此，當澆注的速度相對較小時，模具上最大應力的增幅相對較大；反之，則增幅較小。基于此，在加壓鑄造鋁合金輪轂的過程中，如果澆注速度相對偏小，可以將澆注口設定在模具中心點的位置，以此來減少模具上方的最大應力，使模具的壽命能夠由此得到提升。此外，現(xiàn)行的加壓鑄造技術整體設備結構相對較為簡單，造價成本偏低，且本身能夠被技術改造的可能性也比較大，這也使得該項加壓鑄造技術在鋁合金輪轂制造中得到了廣泛的而應用。

3 結論

總而言之，在制造業(yè)迅猛發(fā)展，汽車需求量不斷增加的今天，人們對鋁合金輪轂這一汽車中重要零部件的關注度也在不斷提升，汽車中的鋁合金輪轂也在逐步朝著輕量化、高強度、美觀化和大直徑的方向逐步發(fā)展。在鋁合金輪轂不斷發(fā)展的過程中，對其生產(chǎn)制造工藝的研究也提出了更多的要求。因此，為了能夠進一步的保障鋁合金輪轂的制造質(zhì)量，滿足汽車制造行業(yè)對于鋁合金輪轂質(zhì)量的制作要求，對鋁合金輪轂的加壓鑄造技術展開細致的研究，也成為未來一段時間內(nèi)，汽車制造行業(yè)必須要認真對待和執(zhí)行的問題。