鋁合金輪轂鑄造模具及工藝優(yōu)化

張麗娟

摘要：①在鋁合金輪轂低壓鑄造模具外側(cè)增加束環(huán)，把充型壓力由800mbar提升至1600mbar，使得充型速度加快，能夠提升鑄件的組織致密性，提升產(chǎn)品的性能;②把鑄造模具上下邊模上的風(fēng)冷改為水冷，再配置合理的鑄造工藝，也可以提升鑄件的組織致密性，提升產(chǎn)品的性能。

關(guān)鍵詞：鋁合金輪轂;良品率;產(chǎn)品性能;輪轂?zāi)＞?鑄造工藝;充型壓力;水冷

這幾年國家在保護(hù)環(huán)境方面的意識很強，在汽車的節(jié)能減排方面也向汽車廠及用戶提出了要求，各汽車廠對節(jié)能降耗這一塊也很重視（據(jù)有關(guān)資料介紹，車輛自身質(zhì)量減輕10%，可降低油耗6%～8%，汽車整備質(zhì)量每減少100 公斤，百公里油耗可降低0.3-0.6升，除節(jié)能降耗之外，還可相應(yīng)減少主車的CO2排放量，從而減輕空氣污染），要求各零部件公司降價、產(chǎn)品輕量化。各輪轂廠為了生存，當(dāng)然要在提升產(chǎn)品良品率及產(chǎn)品性能方面做文章，才能滿足客戶及自身的需求。

目前來說，鋁合金輪轂的生產(chǎn)方式主要有低壓鑄造、重力鑄造、鍛造等幾種，其中最主要的方式還是低壓鑄造（可以增加額外的輔助工序），模具是成形輪轂的關(guān)鍵工藝裝備，其結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)劣決定了輪轂的成品率及生產(chǎn)成本，如果設(shè)計不當(dāng)，不從鑄造工藝角度上去考慮，會極大地影響鑄造廠去生產(chǎn)出完美的致密的鑄件來。當(dāng)然，如果只有好的模具，但工藝配置地不好，也是萬萬不行的，兩者相輔相成。

提升產(chǎn)品良品率及產(chǎn)品質(zhì)量的方法有如下幾個方面：

①調(diào)整鑄造工藝，把鑄造的充型壓力提高至1600mbar左右。這樣，充型速度加快，可以彌補低溫鋁液（690℃左右）充型短板，使結(jié)晶起始時間提前，配合冷卻縮短結(jié)晶周期，提高組織致密性;有利于薄壁成型，可以提升金屬利用率。但存在一個問題就是，原始的四開模具，無自鎖裝置，生產(chǎn)過程中四塊側(cè)模完全由側(cè)油缸頂住，如果側(cè)油缸有漏油或其它原因，可能會導(dǎo)致側(cè)模合不嚴(yán)，這時候充型壓力再大的話，會產(chǎn)生側(cè)模縫隙漏鋁的問題，非常危險。如果想充型壓力增大，又不產(chǎn)生側(cè)模漏鋁現(xiàn)象，可以在充型過程中在側(cè)模外側(cè)再增加一個束環(huán)施加外力把邊模頂住。壓力曲線如圖1所示。

②上下邊模采用水冷結(jié)構(gòu)，不但可以提升產(chǎn)品的性能，還能提高鑄造生產(chǎn)的效率。

通過驗證發(fā)現(xiàn)，把鑄造模具改進(jìn)、配以合理的鑄造工藝，可以達(dá)到如下效果。

1）鑄造漏鋁及鑄件飛邊、錯模問題得到了很好的解決，如圖2。

2）鑄造生產(chǎn)效率提升20%左右。

3）鑄造本站毛坯質(zhì)量提升，X光檢測報廢降低5%左右。

4）提升金屬材料利用率。數(shù)據(jù)如表1。

5）上下模配置水冷工藝后輪輻部位的金相組織明顯優(yōu)于風(fēng)冷工藝。

6）經(jīng)紅外線檢測發(fā)現(xiàn)，束環(huán)模具與普通低壓模具在正常生產(chǎn)過程中上下模同一位置的溫度比較一致，基本沒有什么差別，但束環(huán)模具的邊模同一位置的溫度明顯要低于普通低壓模具，并且束環(huán)模具P2-P0的差值為39.2，比普通低壓模具S3-S1的差值21.4要大，更有利于輪輞的補縮。（圖4）

結(jié)束語：綜上，通過輪轂鑄造模具及鑄造工藝的改進(jìn)可以提升產(chǎn)品的良品率、產(chǎn)品的性能及產(chǎn)品的質(zhì)量，方案可行。

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