汽車鑄鋁輪轂低壓鑄造技術分析

賀帥 孟祥宇

摘要：輪轂既要承載汽車重量，又要帶動汽車前進，是汽車的重要組成部分之一，輪轂的鑄造技術直接關系到汽車的性能。本文主要對汽車輪轂的鑄造工藝進行分析，重點突出鋁輪轂的低壓鑄造工藝應用，通過對加壓曲線的合理控制，全面保證輪轂質量，僅供參考。

關鍵詞：汽車;鑄鋁輪轂;低壓鑄造技術

近年來隨著科技進步和社會發展，人民生活得到顯著提高，汽車因此進入千家萬戶。由于汽車的輪轂相當于汽車的腳，所以汽車輪轂的質量直接關系到汽車的性能和使用壽命。輪轂質量越輕便，汽車就越能達到節油的目的。鋁輪轂因其質量輕便，外觀美觀而備受各大汽車生產商的歡迎，其主要材質就是鋁合金，該材料不僅可以節省許多生產成本，還能夠減少輪轂重量，使汽車邁向輕量化發展。鋁合金輪轂能夠保證車輪有良好的散熱性，使輪胎更加耐用，實現安全駕駛。

1汽車鋁輪轂低壓鑄造的必要性

大型汽車鋁輪轂（以45.7cm為臨界值）一般會使用鍛造法加工。由于這一類型汽車鋁輪轂無法在一次之內加工成型，因此，就需要采取分段鍛造的方式進行加工。這種加工方式雖然可以保證輪轂最終成型，但卻增大成本與鍛造時間，而且輪轂外觀比較簡單，缺乏特色。使用低壓鑄造法可以保證大型鋁輪轂得到一次性鑄造，輪轂外表美觀大方，質量有保證，降低鑄造成本，提高鑄造效率。不過，傳統的低壓鑄造模具卻有一定的缺陷，冷卻順序與速度不能進行有效控制，就會導致加工的尺寸不夠精確，而且輪輻與輪心的力學性能不突出。因此，對低壓鑄造法進行改造，結合輪轂的實際情況進行鑄造，就可以保證輪轂鑄件的質量。同時，冷卻系統可得到進一步優化，鑄造工藝也可以得到進一步改進。

2低壓鑄造法的原理

低壓鑄造法的原理是將鋁合金液體放置在密封性優越的增鍋之中。為保證澆筑順利，要將液體的溫度保持在澆筑要求范圍之內。為保證充型順利，要利用壓縮空氣的性能對液體表面施加力度，使增鍋與型腔之間壓力差值，這樣就可以在壓力的作用下保證鋁合金液體不斷上升，通過一系列渠道后，進入到模具之中。這一模具通常會與增鍋緊密相連，在密封狀態良好的情況下，就可以形成鋁合金鑄件。通過這種方式形成的鑄件質量過關，成型狀態良好，具有很高的純度，還可以提高鑄造效率。隨著時代的不斷發展，低壓鑄造技術所展示出的優勢日益明顯，備受世界各國汽車生產商的青睞。不過，低壓鑄造技術也存在一定的問題，比如成本高，鑄造時間相對較長，這就需要有效降低成本，縮短生產時間，這樣就可以進一步完善低壓鑄造技術，使其更好地發揮作用。

3汽車輪轂模型和結構分析

汽車鑄鋁輪轂一般采用的是鋁硅合金材質，這些材質能夠有效提高輪轂的性能。通過三維技術制作出汽車輪轂模型，根據這一模型確定汽車輪轂的各項數據，如中心壁厚、輪輻部位、輪輞部位、輪輻與輪輞銜接處的熱節厚度。通過輪轂模型展示的數據通常比較精確，根據汽車鑄鋁輪轂的材料來看，鋁和硅的合金材料的化學元素主要包括鎂元素、鐵元素、銅元素等。

汽車鑄鋁輪轂有其獨有的性能和工藝。由于鋁合金車輪大小不一，存在正負偏距，車輪緣壁厚度比較均勻，面積較大;基本是以二片或者三片為主，是典型的圓形鑄件，具有厚度較大的輪輻，熱節也比較大。不過，鋁輪轂的澆注系統比較特殊，澆口甚少，缺少冒口，輪轂結構直接決定輪輻位置，以橫澆道方式存在的輪輻比較特殊，會有負偏距現象，這樣就會提高低壓鑄造工藝難度系數。因此，為了提高輪轂質量，就要確定工藝方案，確保模具和鋁液的充型溫度合理，一般后者會比前者高出400℃。

4汽車鑄鋁輪毅低壓鑄造工藝

對于汽車鑄鋁輪轂而言，采用低壓鑄造工藝就可以保證輪轂質量。低壓鑄造工藝包含的步驟較多，在鑄造時，需要嚴格遵循相應步驟與要求進行。

4.1升壓

升壓是低壓鑄造工藝中的重要步驟。在這一階段中，要注意所需的壓力值。通常要將上升液體的總高度與鋁液比重和阻力系數相乘，其所得出的就是升壓階段的壓力數值。要將升壓速度控制在合理范圍內，既要保證鋁液順利充填，最終成型，又要通過緩慢的升壓速度排出型腔內的氣體。

4.2充型階段的壓力速度控制

鑄鋁輪轂的形狀是圓的，其輪輞的面積較大，輪輻較厚。進行澆筑時，輪輞與輪輻呈現出不同的角度，前者呈90°，后者呈水平狀，中間處是澆注口。輪轂的正面較亮處通常會面向下方。輪轂雖有正負偏距，但前者一般會大于后者，因此，輪轂重量更多集中在下方。鋁液進行充型時，其上升速度一般不會很快，后期速度會加快，這主要是由于爐膛存在壓力差，在一差值會隨著時間的推移而不斷增大。要保證流速穩定，不會變的太快，這樣才能實現鋁液順利充型。在不同階段要將速度控制在不同范圍內，時間視情況而定。不同的輪轂有不同的特征，充型階段的速度需充分考慮到這一點。充型速度要控制在合理范圍內，不可過快，也不可過慢，鑄件質量與充型速度息息相關。壓力要保持在合理范圍內，速度合理，如果壓力過小，輪轂澆注就會不到位;如果壓力過大，鑄件質量就會受到較大的影響。

4.3增壓壓力控制

在增壓階段，要確定壓力范圍和時間，保證逐漸可以在這一壓力范圍下順利實現結晶。在合理的壓力作用下，鑄件的性能會更有保證，具有較強的力學性能和細密的組織。如果增壓的氣墊壓力處于較高的位置，那么就會延長增壓時間，導致增壓速度過慢，影響逐漸結晶。鋁合金輪轂的輪緣比較薄，在澆注時一般會對輪轂的下部分輪緣進澆滿，使之凝固;確定充型時間，如果維持在1min左右，就可能會影響輪緣下半部分成為結晶，其下半部分可能會有許多質量缺陷。

4.4保壓時間

保壓時間與多個因素相關，如鑄件結構，鑄型和鑄型條件。進行澆注時，要考慮到鋁液、鑄型的溫度是否穩定;確定熱節的凝固時間和凝固的順序。澆口的凝固順序要靠后，在確定熱節徹底凝固后，再考慮澆口凝固，否則就會影響熱節的質量，出現縮松問題。保壓時間不必過長，否則就會影響澆口質量。澆口是否有保溫性能，將直接決定保壓時間是否可以延長。

4.5釋壓

釋壓結束后，不能立刻進行操作，一般要延遲1～2min，確定逐漸已經完全凝固。這樣就可以進行開型操作，提高鑄件質量。

5汽車鑄鋁輪轂低壓鑄造存在的缺陷與處理

汽車鑄鋁輪轂低壓鑄造存在的常見缺陷是鑄件會有縮孔，鑄件變形。鑄件在凝固時，如果內部補縮不到位，就形成不規則的形狀與孔洞。究其原因，主要是因為鋁液在澆筑期間溫度比較高，而相應的模具溫度變化不規范，導致補縮通道輪輻較薄，輪轂壁的厚度不合理，冷卻速度過快;熱節面積比較大，同樣會導致鑄件產生質量缺陷。為了減少質量缺陷，要進一步降低澆注的溫度，保證鑄型的溫度場得到合理調整;嚴格按照順序執行凝固，完善鑄件結構，縮小熱節，保證連接部分更加合理。

6結語

綜上所述，通過分析汽車鑄鋁輪轂的低壓鑄造技術，不難發現，低壓鑄造技術雖然會存在一定的質量缺陷，但只要加以改進，就能夠提高鑄件質量，得到高質量的輪轂，使汽車更加輕便，節油降耗，有利于環保。鑄鋁輪轂具有十分優越的性能，能夠提高駕駛安全，延長汽車的使用壽命。

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