汽車輪轂低壓鑄造工藝的設計

文/池勇胡仲瑞,鐵嶺長天機電有限責任公司;遼寧東泰自動化設備制造有限公司

汽車輪轂低壓鑄造工藝的設計

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文章首先分析了鋁合金輪轂低壓鑄造的工藝類型，從使用效果與制作原理兩方面內容展開。在此基礎上重點論述鋁合金輪轂低壓鑄造的流程順序，并對各個加工順序中需要注意的重點內容做出整理，幫助提升最終控制使用穩定性，從而達到提升鋁合金車轂安全性的效果。

鋁合金輪轂；低壓鑄造；設計工藝

1 鋁合金輪轂鋁合金低壓鑄造工藝綜述

低壓鑄造也稱之為是壓差鑄造，通過壓力差調整來將汽車輪圈制作成為設計的形式，最初的壓力填充制作方法中很容易產生氣泡在車轂中，并且很難達到最佳的使用標準。汽車生產加工工藝逐漸發展，已經能夠實現通過低壓鑄造工藝來對車轂塑形，不但制作速度快，同時在質量安全上也得到明顯提升。低壓是在一定范圍內適當的調整壓力差，液體在適合的壓力環境下凝固，自然內部不容易產生氣泡，構建內部結構緊密在質量安全與承載能力上均能夠得到提升。

2 磨具結構選擇及其特點

2.1 鑄型分型面的確定

制造鋁合金輪轂，需要借助磨具來完成，對于常見的使用安全性問題，通過磨具分類能夠很好的解決，分別從上模、下模與側模三部分來進行，從而形成一個整體，在磨具的塑形下，車轂制造可以更高效完成。加工過程中對材料進行固定，避免發生位置移動，通過這種方法也能夠更好的解決所遇到問題，定位模具后對材料進行塑形處理，模具向材料傳遞熱量后，實現塑形效果。因此確定不同模具使用面的模具直接關系到最終的安全性，確保鋁合金車轂的使用安全性，通過這種方法來促進最終的質量安全性得到保障，當發現技術方法之間存在相互沖突時，也可以通過模具調整來完善解決，從而實現最終的管理效果，確定鑄型面并使用模具開展塑形，發現問題后及時調整。

2.2 鑄型型腔尺寸的確定

加工需要預留準確的位置，在鑄型期間需要對尺寸確定，當發現尺寸誤差時及時采取++方法來調整，型腔尺寸確定后需要隨著生產加工任務進行來實時調整，這樣在尺寸中才不會出現錯誤。鋁合金車轂在制作中要體現出厚度變化，漸變中最大的厚度差異可達到0.5-1mm。尺寸誤差受溫度影響也十分嚴重，在測量過程中要確保在溫度上是一致的，這樣所得到的測量結果才能與實際情況保持一致，當發現問題時更能夠及時調整。鑄件加工完成后需要按照順序來冷卻，一旦在冷卻順序上出現誤差，將造成嚴重影響，難以達到預期的控制管理效果，按照順序冷卻后，再進行測量，進而達到最佳的控制使用效果。

2.3 鑄型壁厚的確定

壁厚確定要按個按照設計方案來進行，不同金屬材料的凝固點與凝固時間也有很大的差異性，要根據材料來進行選擇，將其加熱到融化點，加熱至融化點后，再將其放置冷卻，從而達到塑形的標準。確定壁厚也是為融化、凝固時間計算來創造基礎環境，在鋁合金車轂設計中便對壁厚進行計算確定，將厚度依次標記在對應的構件位置中，實現對壁厚的進一步控制。車轂四周是最容易凝固的，計算這部分結構的凝固時間后，基于這部分數據基礎上來進行接下來凝固時間的確定，并對壁厚作出調整，使凝固時間可以達到制作的規定使用時間。壁厚得到控制后進入到接下來的具體建設使用效果內，鋁合金車轂的尺寸控制是十分嚴格的，任何誤差都有可能造成安全隱患，因此這一環節十分重要，也是比較容易產生誤差的。

2.4 鑄型排氣系統的設計

鋁合金車轂制造中很可能會產生氣泡，這部分氣泡如果長時間保存在排氣系統中可能會造成不良影響，并且威脅到最終的使用安全效果，對此需要采取排氣系統來進行調解控制，觀察是否能夠達到最佳效果。內部的空氣被排出后繼續進行的制造也不會受到影響，安全行得到保障后在排氣系統的控制運行環境下，也均能夠達到最佳效果。鋁合金車轂制造中排氣是其中重要的部分，在系統運行中要定期檢測使用穩定性，發現排氣效果不理想的情況時更應該及時調整，采取技術方法來完善解決，以免因車轂中存在氣泡而影響到質量。中心部分的氣泡是最難排出去的，要將其逐漸逼近邊緣部分，再通過這種方法來實現內部控制能力提升，氣泡問題解決后可以進行整體塑形處理，成型并冷卻后制作加工工藝結束。

2.5 澆筑系統設計

低壓鑄造進入到最后的澆筑階段，主要是幫助預防使用中汽車合金輪廓受到腐蝕氧化的影響，通過澆筑材料來達到最佳控制使用效果。澆筑系統要確保材料的均勻性，能夠達到最佳的使用效果，當發現所澆筑的材料在使用安全性上受到影響，當出現厚度不均勻的情況時及時采取技術性方法來解決，發現問題后利用解決方法來完善，這樣也能達到一個最佳的安全效果。澆筑過程中需要對其安全性加以控制，通過澆筑與其他防腐工藝的結合，來達到一個最佳的控制效果，澆筑方法選擇更是關系到最終的控制效果，結合輪轂具體使用要求來進行防腐處理，完成最終的美化處理。

3 鋁合金低壓鑄造工藝改進

針對數值模擬過程中鋁合金汽車輪轂出現縮孔縮松缺陷概率和位置，采用添加冷卻管道的方式進行局部冷卻。在輪輻與輪芯相交處對稱地添加了4個冷卻管道，設置依據是基本同時保證輪輞和輪輻相交處、輪輻與輪芯相交處以及輪芯3個可能出現縮松和縮孔部位的冷卻，冷卻方式為水冷，開始冷卻時間統一設定為130s，冷卻時間為50s。通過冷卻管道的添加，使輪輞和輪輻相交處、輪輻與輪芯相交處以及輪芯位置加速冷卻，改善了整個輪轂的冷卻凝固順序。達到最終工藝改進的效果，由此可見，冷卻脫模是鋁合金車轂設計制造中的關鍵部分，也關系到最終生產任務的完成情況。

4 結語

汽車鋁合金車轂制造工藝在不斷發展，未來技術發展中可以達到自動化生產制造，在低壓狀態下也能自動調節所需要的壓力，實現無缺陷的生產效果，對生產技術選擇也能滿足使用需求。從而實現優化設計與工程控制。車轂使用強度需要達到預期標準，配合設計方案共同優化，生產任務結束后還需要進行質量安全檢驗。

[1]陳佳,宮林松,魏遠健,等.基于AnyCasting的鋁合金沙灘車輪轂低壓鑄造工藝優化[C]//2017(第27屆)重慶市鑄造年會暨第十一屆全國鑄件挽救工程技術交流會論文集.2017.

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