鋁合金輪轂鑄造模具及工藝優(yōu)化管窺

王巍

沈陽(yáng)燁之城商貿(mào)有限公司 遼寧 沈陽(yáng) 110015

現(xiàn)階段，鋁合金輪轂的生產(chǎn)方式主要包含低壓鑄造、重力鑄造以及鍛造等方式，但是使用最多的還是低壓鑄造。并且，模具作為輪轂成形的關(guān)鍵步驟，更要通過(guò)不斷提高生產(chǎn)工藝來(lái)提高產(chǎn)品的質(zhì)量。除此之外，還要對(duì)模具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，這也會(huì)直接影響到輪轂的成品率以及生產(chǎn)成本。如果設(shè)計(jì)不當(dāng)或者工藝不先進(jìn)，就很容易會(huì)影響到鑄件的完成率。當(dāng)然，如果只有好的模具而相應(yīng)的配置工藝不好，這也是不可以的，需要兩者相互促進(jìn)。

1 鋁合金輪轂的相關(guān)概述

1.1 原料

鋁合金輪轂鑄是當(dāng)前較為常見(jiàn)的汽車輪轂類型之一，也得到了普遍的應(yīng)用。其主要采用的是A356.2鋁合金作為原材料，這種材料的鑄造性和耐磨性都比較好。但是，在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，仍然需要采取更加先進(jìn)的方式來(lái)優(yōu)化生產(chǎn)工藝。例如，可以添加稀土元素，這樣就可以使低壓鑄造成形的過(guò)程中減少針孔。不僅如此，在添加單一稀土元素時(shí)，在質(zhì)量上也應(yīng)該進(jìn)行控制，而混合稀土最佳的添加量則在0.3%。除此之外，還可以通過(guò)改變了鋁合金節(jié)點(diǎn)溫度、調(diào)節(jié)鋁合金含量等方式來(lái)增強(qiáng)鋁合金的拉伸長(zhǎng)度以及伸長(zhǎng)率等指標(biāo)。另外在疲勞強(qiáng)度、沖擊韌度等方面也會(huì)有很好的改變。

1.2 分類

輪轂主要是用來(lái)裝飾和實(shí)用兩個(gè)方面，目前在市場(chǎng)上常見(jiàn)的輪轂主要包含采取重力鑄造技術(shù)、低壓鑄造技術(shù)形成的整體輪轂的一片式鋁輪轂。或者采取中心鑄造或者加工成型的兩片式輪轂。除此之外，還有采取螺釘連接、加工成型、中心鑄造或者其他方式進(jìn)行連接的三片式輪轂。另外還有采取中心率制造、輪輞鋼制、螺釘連接的鋼鋁復(fù)合輪轂。而在賽車中最常使用的是復(fù)合材料的輪轂[1]。

1.3 主要生產(chǎn)流程

對(duì)于鋁合金輪轂來(lái)說(shuō)，在生產(chǎn)工藝上較為復(fù)雜，并且包含原料準(zhǔn)備、熔煉、基本鑄造、科技運(yùn)用、熱處理、切削加工、噴丸加工、去毛刺加工、日常清洗、動(dòng)平衡檢測(cè)、氣密性檢測(cè)、毛刺剔除、涂抹預(yù)處理、基本性能檢驗(yàn)、外觀性核查與包裝入庫(kù)等多項(xiàng)環(huán)節(jié)。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，還需要重視鑄造技術(shù)，其在車面中需要較高的生產(chǎn)工藝，不允許出現(xiàn)任何的問(wèn)題。如果在生產(chǎn)過(guò)程中可以不出現(xiàn)任何問(wèn)題，并且各個(gè)環(huán)節(jié)都能進(jìn)行嚴(yán)格把控，那么就可以確保輪轂的質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)。而在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)過(guò)程中，主要采取的還是低壓輪轂這一技術(shù)，并且占據(jù)較高的地位。

2 鋁合金輪轂低壓鑄造冷卻的方法

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，低壓模具主要是從輪轂的中心部位進(jìn)行充型，并且鋁合金的溶液還會(huì)從輪輻流向輪轂，之后就可以充滿整個(gè)輪轂。一般來(lái)說(shuō)，我們將從輪輻外側(cè)向中心冷卻的方式叫作順序冷卻。但是，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，澆筑系統(tǒng)的通道就是輪輻，并且還需要經(jīng)過(guò)輪輻的方式來(lái)填滿整個(gè)輪轂。因此，輪轂的凝固的順序非常重要。之后，冷卻模具就會(huì)被分成上模和下模兩個(gè)部分，還會(huì)在下模的部分中設(shè)置六環(huán)冷卻風(fēng)管。在風(fēng)管的一段是交口的部位，剩下的風(fēng)管主要是用來(lái)冷卻輪輻部位。在進(jìn)行冷卻的過(guò)程中，主要是在汽車的表面進(jìn)行，加之輪輻較寬。因此，為了進(jìn)一步確保冷卻的質(zhì)量，就需要進(jìn)行順序冷卻來(lái)提高成品率，之后還要對(duì)冷卻風(fēng)管的排列進(jìn)行控制。風(fēng)管在排列過(guò)程中是較為緊密的，但是在中間的風(fēng)管還是會(huì)有間隔，并且是幾環(huán)排列。因此，為了使輪轂溫度快速降低，就需要將風(fēng)管上的支管和冷卻排空進(jìn)行對(duì)應(yīng)，以這種方式來(lái)達(dá)到迅速降低輪轂的溫度。在輪轂周圍的環(huán)境中，溫度的變化還會(huì)沿著輪轂發(fā)生變化，并且由內(nèi)到外溫度不斷降低。但是，在這種情況下鋁合金溶液就會(huì)從冷卻風(fēng)口的對(duì)應(yīng)點(diǎn)進(jìn)行收縮，這主要是根據(jù)順序補(bǔ)縮理論進(jìn)行的。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，冷卻點(diǎn)的位置也會(huì)發(fā)生改變，之后表面就會(huì)出現(xiàn)冷縮的現(xiàn)象，這樣就會(huì)造成鑄件的表面產(chǎn)生冷熱不均的現(xiàn)象，也就會(huì)形成凹凸不平的花斑。因此，采用這種方式進(jìn)行鑄件的方式產(chǎn)品合格率不高，甚至還會(huì)增加生產(chǎn)產(chǎn)品，需要不斷進(jìn)行優(yōu)化[2]。

基于上述問(wèn)題的分析，就可以清楚地了解到需要對(duì)模具的冷卻方式進(jìn)行優(yōu)化，也就是把點(diǎn)冷改為面冷。面冷主要能夠粗輻條正面冷卻相對(duì)均勻，就會(huì)減少局部過(guò)冷的情況。雖然這種方式具有一定的優(yōu)勢(shì)，也會(huì)使得模澆口旁邊的風(fēng)管保留下來(lái)。通常情況下，這種裝置就會(huì)取消三根風(fēng)管，還用一個(gè)冷卻鑲塊取代了另一個(gè)風(fēng)管。對(duì)于冷卻鑲塊來(lái)說(shuō)，主要是在下模輪輻的背部，這樣就可以很好的實(shí)現(xiàn)下模外側(cè)向內(nèi)側(cè)冷卻的方式。而冷卻風(fēng)卻要從下模外側(cè)向中心流動(dòng)，這也就是常說(shuō)的面冷凝。這種冷卻的模式和之前的方案也存在很多的不同。

在模具的冷卻方式發(fā)生變化時(shí)，就需要將一條冷卻風(fēng)管對(duì)應(yīng)輻條處的鑲塊，也可以對(duì)應(yīng)下模背腔間隙。除此之外，從外側(cè)向中心進(jìn)行冷卻時(shí)，冷卻的強(qiáng)度在不斷減弱。這種方式很符合鑄造順序凝固的原理，在實(shí)行起來(lái)也具有較強(qiáng)的操作性。用低壓模具從輪轂中心部位進(jìn)行充型的方式來(lái)進(jìn)行冷卻是不可能的，需要不斷進(jìn)行改變[3]。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，采取鋁合金輪轂鑄造模具來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)，并且加上良好的工藝配置，就可以生產(chǎn)出合格率較高的產(chǎn)品。根據(jù)低壓鑄造的方式將輪轂成形，這種模式生產(chǎn)出的制件組織不僅均勻，而且還沒(méi)有疏松、縮孔等問(wèn)題，并且具有成分較為均勻、晶粒細(xì)等優(yōu)點(diǎn)。在之后質(zhì)檢、固溶環(huán)節(jié)后，零件也很少會(huì)出現(xiàn)氣泡等問(wèn)題，并且生產(chǎn)出來(lái)的車輪材料、性能以及形式等試驗(yàn)都符合相關(guān)技術(shù)要求，這也是我國(guó)輪轂廠生產(chǎn)的目標(biāo)和方向。