探析汽車鋁合金輪轂低壓鑄造工藝研究

陳 鶴

（中信戴卡股份有限公司，河北 秦皇島 066011）

目前，可用于汽車鋁合金輪轂生產的鑄造工藝較多，低壓鑄造工藝以其自身所具備的諸多特點，獲得業內的一致認可，很多生產廠家都將該工藝作為鋁合金輪轂生產的主要工藝。為使該工藝得到大范圍的推廣應用，本文就汽車鋁合金輪轂低壓鑄造工藝展開研究[1]。升液管中沒有完全凝固的液體能夠自行回流到坩堝當中，這部分液體可以重復使用，由此進一步提升收得率，實踐表明，低壓鑄造工藝的收得率能夠達到90%以上，這是其它鑄造工藝無法比擬的。六是效率高。低壓鑄造可實現自動化生產，這在一定程度上提高了生產效率，減輕了工人的勞動強度。

1 低壓鑄造工藝及其特點分析

1.1 低壓鑄造

這是一種新型的鑄造工藝，其基本原理如下：將用于鑄造的鋁合金液體裝入具有良好密閉性的坩堝當中，并使液體始終保持在澆注溫度，隨后將壓縮空氣通入到液體表面，借此來使坩堝與型腔間形成壓力差，處于坩堝內的液體在該低壓的作用下，會從升液管上升，經由輸液通道、鑄型澆口后，被壓入到與坩堝相連的模具當中，這樣便可獲得所需的鋁合金鑄件[2]。目前，國內有很多鋁合金輪轂生產廠家采用的都是低壓鑄造工藝，鑄造過程中使用的主要原材料為A356。

1.2 特點分析

大體上可將低壓鑄造的特點歸納為以下幾個方面：一是純凈度更高。由于低壓鑄造工藝是以純凈的鋁合金液體進行充型，由此大幅度提升鑄件的純凈程度。在傳統鑄造工藝中，熔渣通常都是懸浮在金屬液體的表面，而低壓鑄造中，鋁合金液體是通過升液管進入模具，避免了熔渣隨鋁合金液體一并進入型腔的可能性。二是平穩性好[3]。在低壓鑄造中，鋁合金液體的充型過程更加平穩，不但可以有效減少氧化渣的形成，而且還能防止液體充型時飛濺、沖擊等現象的發生。三是成型效果好。在低壓作用下對鋁合金液體進行充型，能夠大幅度提升液體本身的流動性，由此可使成型的鑄件輪廓更加清晰，表面更為光潔。四是致密性高。鑄件在低壓作用下結晶凝固，可以獲得較為充分的補縮，從而使獲得的鑄件組織更加致密。五是收得率高。低壓鑄造的過程中不需要冒口，

2 汽車鋁合金輪轂低壓鑄造工藝要點

2.1 低壓鑄造準備

2.1.1 保溫爐準備

對保溫爐進行使用之前，應當對其進行升溫烘烤，升溫過程應當分階段進行。如果保溫爐是以耐火材料制成，在對其進行低溫烘烤時，溫度應當控制在150℃～300℃，烘烤時間應當不少于7d，在加入鋁合金液體之前，應將保溫爐加熱至680℃～750℃。同時，應向爐膛內的殘渣全部清除，確保爐膛清潔，開機前應對保溫爐的密封性能進行檢查，看有無漏氣現象。

2.1.2 升液管準備

在鋁合金輪轂低壓鑄造工藝中，升液管是鋁合金液體的充型和鑄件的補縮通道，如果使用的是新的升液管則應當檢查看是否有漏點，并用天然氣槍將之加熱到200℃～300℃，然后才能放入到低壓機保溫爐當中。升液管的直徑應當略大于模具澆口的直徑，這樣可獲得良好的補縮效果。

2.1.3 模具預熱

模具應當在噴好涂料后進行組裝，并在澆注前進行預熱處理，預熱溫度控制在300℃左右?？捎貌孳噷⒛＞哌\至機臺進行安裝，緊固之后，應當對上下模與側模的間隙進行檢查，看是否符合規定要求。隨后用環狀烤模器對模具進行加熱，烤模時間可以控制在20min～40min左右，模具的溫度可按照鋁合金輪轂的要求進行確定，通常情況下應當達到400℃。

2.1.4 烤澆注口

當模具烤好后，還應烤澆注口，時間控制在5min～10min左右，這是一道較為重要的工序，除要在鑄造開始前進行之外，當鑄造中因故停機，在恢復生產前，也應進行燒澆注口，以免造成澆注口堵塞的情況發生。

2.1.5 控制鋁合金液體

在開機鑄造前，應當對保溫爐內的鋁合金液體的化學成分進行檢查，借此來掌握鋁合金的含氣量，澆注時鋁合金液體的溫度應當控制在680℃～710℃這一范圍之內。在鋁合金輪轂低壓鑄造中，可遵循如下原則對澆注溫度進行確定：以確保鑄件成型為前提，澆注溫度越低越好。雖然澆注溫度高對于輪輞的成形較為有利，但卻會導致輪輻的熱節縮松傾向增大，由此會使輪轂的機械性能有所降低。

2.2 低壓鑄造液面加壓

2.2.1 充型段壓力控制

鋁合金輪轂的外形為圓形，其上存在面積較大且壁厚較薄的輪輞和壁厚較厚的輪輻，因輪轂的正偏距要大于負偏距，所以其重量多數在集中在下部，鋁合金液體從澆注口出來開始充型需要一段較長的時間，此時的液面上升較小，與爐膛的壓差越來越大，流速也會變得越來越快，為確保充型的平穩性，要保證流量恒定。充型段的速度可按照輪轂的特點進行確定，要保證速度適中，既不可過快，也不宜過慢。

2.2.2 鑄件冷卻

鋁合金輪轂鑄件的冷卻時間應當從增壓結束開始，可先從輪轂的輪緣上端進行吹風，然后是熱節。輪輻則應先保溫再冷卻，最后對輪盤中心的澆口進行冷卻。

2.3 缺陷的成因及處理

2.3.1 疏松

在低壓鑄造的過程中，由于以下原因會導致鋁合金輪轂出現疏松的的情況：鑄件局部的熱節過大、未在壓力作用下結晶、加入過多的涂料導致局部出現堆積的現象、排氣系統設置的不合理等。對于此類缺陷，可以采取如下措施加以解決處理：對鑄造模具進行設計的過程中，應當防止鑄件的熱節過大；鑄造時，可通過對模具溫度場的控制，為順序凝固創造條件，借此來增強結晶壓力；可對澆注及鑄型溫度進行適當提升；要確保涂料均勻；提高模具的排氣效果。

2.3.2 縮孔

低壓鑄造時，導致縮孔的原因主要有以下幾個方面：鋁液的溫度過高、輪轂壁過厚、結晶壓力過小、澆注速度慢等。對于此類缺陷，可采取如下措施進行解決處理：在現有的基礎上降低澆注溫度；對鑄型的溫度場進行調整，為順序凝固創造有利的條件；對鑄件的結構進行優化改進，借此來減小熱節；進一步加快充填速度，達到快速增壓的目的。

3 結語

綜上所述，低壓鑄造工藝之所以在鋁合金鑄件生產中得到廣泛應用，與其自身所具備的諸多特點有著密不可分的關聯，在具體應用時，為提高鑄件的質量，應做好準備工作，還應對充型段的壓力進行有效控制。

[1]侯立群,李素梅,衛志剛,陳東高,王旭東．鋁合金輪轂沖壓焊接工藝研究[J]．兵器材料科學與工程,2016(10)：109-110．

[2]寧軒．7A04高強鋁合金輪轂半固態鍛造工藝在汽車制造中的應用[J]．世界有色金屬,2016(9)：89-90．

[3]周鵬．鋁合金輪轂低壓鑄造模具熱變形補償技術研究及應用[J]．燕山大學,2015．