铝合金车轮低压铸造工艺
目录
铝合金车轮低压铸造工艺
1 低压铸造工艺
1.1 低压铸造原理
1.2 低铸汽车铝合金轮的工艺特点
1.3 汽车铝轮低压铸造工艺设计
1.4 汽车铝轮低压铸造模具设计
1.5 铝轮低压铸造工艺过程
1. 模具检查
2. 模具喷砂
3. 模具的准备
4. 模具涂料
5. 涂料性能和配比
6. 涂料的选择
7. 模具的预热和喷涂
1.6 开机前的准备工作
1. 保温炉的准备
2. 陶瓷升液管的准备
3. 设备和工艺工装的准备
1.7 铝车轮低压铸造液面加压规范
1. 加压规范的几种类型
2. 铝车轮低压铸造加压规范的设定
3. 设计铝轮低铸加压曲线的步骤
4. 铝轮低铸工艺曲线实例
1.8 铸件缺陷分析，原因及解决办法
1. 疏松（缩松）的形成与防止
2. 缩孔的形成与防止
3. 气孔的形成与防止
4. 针孔的形成与防止
5. 轮毂的变形原因及防止
6. 漏气的产生原因及防止
7. 冷隔（冷接，对接），欠铸（浇不足，轮廓不清）的形成与防止
8. 凹（缩凹，缩陷）的形成与防止
铝合金车轮低压铸造工艺
铝合金车轮制造技术是多种多样的，而铝车轮的铸造工艺，目前主要有两种：一种是金属型重力铸造，一种是低压铸造。我们主要是做汽车铝合金车轮，制造工艺采用的
是低压铸造。我们教材面向的对象主要是我们公司的员工，所以对工艺技术的介绍是有针对性的，介绍的方法也是不一样的。
1 低压铸造工艺
1.1 低压铸造原理
低压铸造是将铸型放在一个密闭的炉子上面，型腔的下面用一个管(叫升液管)和炉膛里的金属液相通。如果在炉膛中金属液面上加入带压力的空气，金属液会从升液管中
流入型腔。待金属液凝固以后，将炉膛中的压缩空气释放，未凝固的金属从升液管中流回到炉中。控制流入炉膛空气的压力、速度,就可以控制金属流入型腔中的速度和压力，并能让金属在压力下结晶凝固，压力一般不超过 1 ??/????。这种工艺特点是铸件在压力下结晶，组织致密，机械性能好；低压另一个特点就是用一个升液管将铸型直接和炉膛连通，在压力的作用下，直接浇注铸型，不用冒口，浇口也很小。所以金属的利用率高。
1.2 低铸汽车铝合金轮的工艺特点
汽车铝合金车轮的结构特征：汽车铝合金车轮有大有小，有正偏距，有负偏距，有二片式，有三片式，都是圆形铸件，轮缘是均匀壁厚，面积比较大，轮辐比较厚，轮辐和轮缘交接处热节都比较大。而铝轮毂的浇注系统只有一个小浇口，没有冒口。轮辐多半作为横浇道，但是轮辐的位置是由轮毂的结构所决定的，不是由铸造工艺的设计者来决定的。因此偏距小，或负偏距车轮，会让铸造工艺设计者很头痛。然而轮毂的正面为装饰面，一般要求较高，要求精加工、车亮面、抛光、电镀，而低压铸造正好可以把轮毂的正面放在下模，放在浇口的旁边，在压力下结晶，得到致密的组织。使得低压铸造轮毂正面加工以后，表面质量，表面光洁度都比较好。
1.3 汽车铝轮低压铸造工艺设计
工艺设计之前，轮毂设计之初，需考虑与轮毂相关的几个基本内容。首先要正确的计算结构强度，这是影响到它生产出来以后安全使用的问题，另一个重要问题是否方便于铸造工艺，是否有利于机加，抛光和电镀，是否有利于减少废品降低成本，提高铸件整体质量，设计一款美观的车轮是不能不考虑它的铸造、加工工艺性的。
1.4 汽车铝轮低压铸造模具设计
模具设计之前工艺方案是重大的原则问题，方案错了，整个模具设计将全功尽废，如果设计不当，不从铸造工艺角度上去考虑，会极大地影响铸造厂去生产出完美的致密的铸件来。所以在确定模具的设计方案之前，要请专家和现场工作者进行评审。根据产品结构的特点（要注意完全符合顺序凝固条件的产品结构是很少的）评审出一个能创造顺序凝固条件的模具设计方案。模具设计者要深黯与[FS:PAGE]之相关的铸造设备和铸造工艺，设计者要多到现场去请现场的工作者指导。动手设计时要对以下方面进行考虑：
1. 在轮毂的零件图上画出轮毂各部份的加工余量；
2. 在上下模和型芯各个部位，需要考虑适当的拔模斜度；
3. 为了考虑铸件的顺序凝固，对铸件壁厚要通过"补贴"调整圆角，减小热节等措施来尽量符合"壁厚梯度"原则，还要在铸件补缩的距离上给予适当的壁厚考虑，在必要的地方要考虑风冷或水冷，总之整个模具从轮缘到浇口要创造一个顺序凝固的温度场。
4. 铸型的排气，特别在大平面或死角部分；
5. 在铸件的凸台部份考虑是否用铜块，增加冷却速度；
6. 工艺设计时，还须考虑机加时工件的装夹和定位点；有关模具设计的问题在另一节再详细介绍。
1.5 铝轮低压铸造工艺过程
低铸工艺的第一步是模具准备工作,内容包括模具的检查、喷砂、喷涂料、预热、模具的上下机等。
1. 模具检查
下达模具的生产编号以后，要检查模具的组装配合尺寸，特别是工厂有几千套模具，很多共用模架，特别容易张冠李戴。还须检查产品编号、模具编号、侧模、模芯的偏距，刻字等是否和图纸、参数表、生产计划一致。
2. 模具喷砂
喷砂前，将模具的顶杆复位，模具应无油污脏物（如果有油污，应先进炉烘烤，烘烤温度400??500℃，时间 3 小时），砂子采用 60＃金钢砂，风压大于0.5MPa。喷砂后，表面要求无残余涂料、油污、脏物，用压缩空气吹干净模具上的金钢砂。如图 1 所示。
3. 模具的准备
模具准备是确保产品表面质量的极其重要的手段，国外同类厂常常委派相当经验的人员来完成该工序的操作，模具准备不充分，不仅给后工序带来极大麻烦，且直接给产品表面质量带来无法弥补的后果。
图 1 喷砂
图 2 涂料的配比
模具的准备有两种情况，一是新模具，另一种是从机台上拆下来的模具。搬移模具时须垫上橡胶板或木板，防止损伤模具，特别是要求对型腔面严禁磕，碰伤，要轻拿轻放。维修和装配模具时，不得用铁锤，或其它硬物直接敲打模具，敲打时必须用铜棒。模具的分型面和各个配合面上的粘铝，要用铲子铲干净，不得残留有粘铝，在清理过程中，要精心操作，不得铲伤型腔面，分型面，配合面。模具的型腔面有腐蚀，损伤的须用相应的焊条补焊后，修复成原样，并打磨光滑。对型腔面有"铝蚀"的小凹坑，必须用砂纸打磨，不留痕迹。装配模具时，检查冷却系统各路（水、风）管（通水、通风）状况良好，不得有漏风，漏水堵塞现象。对冷却管内因污垢而缩小通道的现象，一定要除垢处理后方可使用，以免影响冷却效果。装配下模时，铁浇口套须装到位，各连接固定螺栓拧紧，陶瓷浇口必须安装正，并卡紧，装到位，接口处须用高温水泥或用氧化锌粉抹光滑，不得有松动现象。铁浇口套必须完好，无腐蚀、粘铝、变形等现象。
4. 模具涂料
在有色金属铸造行业里，使用金属型的地方，在它的型腔里，分型面都要使用涂料。就我们铝轮毂低压铸造的铸型而言，涂料有如下作用：
低压铸造铝合金车轮设计要点 铝合金车轮具有质量轻、能耗低、散热快、减震性好、安全可靠、外观漂亮、图案丰富以及平衡性好等优点，被整车制造企业和广大车主所青睐。 我国铝合金轮毂的生产大多采用低压铸造工艺。该工艺是在20世纪80年代后期由中信戴卡公司引进，经过20多年的发展，已经比较成熟。但真正意义上的开发设计工作是在最近几年，随着我国整车制造水平的提升，才开始与整车开发同步进行设计。 车轮设计要点 铝合金车轮的设计包括外观设计和工程设计。车轮外观要与整车外观相匹配，车轮不仅是外观件，还是重要的安全部件，因此外观设计时就必须考虑工程要求。一般情况下，在车轮进行外观设计时，工程人员也要参与，与造型设计师共同完成外观设计工作，以缩短车轮的开发周期。 现以大众车轮设计为例，具体分析低压铸造铝合金车轮设计中关注的要点。大众车轮执行德国大众标准和欧盟的设计规范，主要考虑的方面有整车造型、车轮装配、车轮生产工艺和车轮试验。 1.整车造型 车轮是整车的时尚装饰，是对整车外形设计的一种延伸，因此车轮造型作为整车造型的一部分，必须与整车的造型风格协调一致，给人以美感。 2.车轮装配 车轮最终要装配到整车上，装配时与之相配合的零部件有轮胎、平衡块、刹车鼓、安装盘、安装螺栓和气门嘴。 铝合金车轮设计时注意的装配要点如下： （1）轮胎与铝合金车轮装配的轮胎一般情况下是无内胎的子午线轮胎，在轮胎与车轮轮辋之间形成一个封闭的空间。大众车轮的轮辋结构执行欧洲轮辋标准——ETRTO标准，该标准对轮辋各部位的结构、尺寸做出了明确规定，在车轮设计时必须严格遵守。同时，为防止车辆行驶过程中路肩石划伤车轮表面（路肩石的高度标准为150mm），要求车轮正面不能超出轮胎外侧面，一般要缩进2.5mm以上。 （2）平衡块平衡块的作用是使车轮在高速旋转下保持平衡，避免车辆在行驶过程中抖动和方向盘振动，提高车辆的舒适性。车轮设计时，要求平衡块与刹车鼓之间的间隙不小于3mm。 （3）刹车鼓在车辆行驶过程中，车轮是旋转的，刹车鼓是静止的，因此在车轮设计时要保证车轮内表面与刹车鼓之间有一定的间隙，一般控制在3mm以上。 （4）安装盘、安装螺栓安装螺栓是将车轮定位、紧固到安装盘上的零件。在车轮设计时，要考虑安装盘的尺寸，车轮与安装盘的接触面积，安装螺栓的尺寸、结构和数量，螺栓
铝合金车轮低压铸造工艺 铝合金车轮制造技术是多种多样的，而铝车轮的铸造工艺，目前主要有两种：一种是金属型重力铸造，一种是低压铸造。我们主要是做汽车铝合金车轮，制造工艺采用的是低压铸造。我们教材面向的对象主要是我们公司的员工，所以对工艺技术的介绍是有针对性的，介绍的方法也是不一样的。 1 低压铸造原理 低压铸造是将铸型放在一个密闭的炉子上面，型腔的下面用一个管(叫升液管)和炉膛里的金属液相通。如果在炉膛中金属液面上加入带压力的空气，金属液会从升液管中流入型腔。待金属液凝固以后，将炉膛中的压缩空气释放，未凝固的金属从升液管中流回到炉中。控制流入炉膛空气的压力、速度,就可以控制金属流入型腔中的速度和压力，并能让金属在压力下结晶凝固，压力一般不超过 1 ㎏/㎝2。这种工艺特点是铸件在压力下结晶，组织致密，机械性能好；低压另一个特点就是用一个升液管将铸型直接和炉膛连通，在压力的作用下，直接浇注铸型，不用冒口，浇口也很小。所以金属的利用率高。 2 低铸汽车铝合金轮的工艺特点 汽车铝合金车轮的结构特征：汽车铝合金车轮有大有小，有正偏距，有负偏距，有二片式，有三片式，都是圆形铸件，轮缘是均匀壁厚，面积比较大，轮辐比较厚，轮辐和轮缘交接处热节都比较大。而铝轮毂的浇注系统只有一个小浇口，没有冒口。轮辐多半作为横浇道，但是轮辐的位置是由轮毂的结构所决定的，不是由铸造工艺的设计者来决定的。因此偏距小，或负偏距车轮，会让铸造工艺设计者很头痛。然而轮毂的正面为装饰面，一般要求较高，要求精加工、车亮面、抛光、电镀，而低压铸造正好可以把轮毂的正面放在下模，放在浇口的旁边，在压力下结晶，得到致密的组织。使得低压铸造轮毂正面加工以后，表面质量，表面光洁度都比较好。 3 汽车铝轮低压铸造工艺设计 工艺设计之前，轮毂设计之初，需考虑与轮毂相关的几个基本内容。首先要正确的计算结构强度，这是影响到它生产出来以后安全使用的问题，另一个重要问题是否方便于铸造工艺，是否有利于机加，抛光和电镀，是否有利于减少废品降低成本，提高铸件整体质量，设计一款美观的车轮是不能不考虑它的铸造、加工工艺性的。 4 汽车铝轮低压铸造模具设计 模具设计之前工艺方案是重大的原则问题，方案错了，整个模具设计将全功尽废，如果设计不当，不从铸造工艺角度上去考虑，会极大地影响铸造厂去生产出完美的致密的铸件来。所以在确定模具的设计方案之前，要请专家和现场工作者进行评审。根据产品结构的特点（要注意完全符合顺序凝固条件的产品结构是很少的）评审出一个能创造顺序凝固条件的模具设计方案。模具设计者要深黯与之相关的铸造设备和铸造工艺，设计者要多到现场去请现场的工作者指导。动手设计时要对以下方面进行考虑： a在轮毂的零件图上画出轮毂各部份的加工余量； b在上下模和型芯各个部位，需要考虑适当的拔模斜度； c为了考虑铸件的顺序凝固，对铸件壁厚要通过“补贴”调整圆角，减小热节等措施来尽量符合“壁厚梯度”原则，还要在铸件补缩的距离上给予适当的壁厚考虑，在必要的地方要考虑风冷或水冷，总之整个模具从轮缘到浇口要创造一个顺序凝固的温度场。 d铸型的排气，特别在大平面或死角部分； e在铸件的凸台部份考虑是否用铜块，增加冷却速度；
1.1材料编号命名规则 CMM.A380.X.Y ┃┃┃┃ ┃┃┃┗Y 代表表面处理方式，1-钝化，2-阳极氧化，如果无表面处理，不用注释 ┃┃┗━X代表热处理方式具体代号见表1.1 ┃┗━━━A380代表材料牌号 ┗━━━━━C代表CATL,M代表Material，M代表金属Metal 举例： CMM. A380.F：代表CATL铸造铝合金，材料牌号是A380，材料状态是铸态。 铸造铝合金的热处理状态代号、类别及特性如下表1.1所示： 1.2材料编号使用规则 零件图纸中必须注明使用的材料编号，以锁定材料性能规格，如CMM.A380.F。 2引用标准 3通用性技术要求
3.1材料成分 铸造铝合金中含有Al、Si、Cu、Mn、Mg、Fe、Ni、Ti、Zn、Pb、Sn等元素，每种铝合金的化学成分的质量分数都不同。 表3.1 铸造铝合金的化学成分 3.2性能要求 铸造铝合金的主要性能参数如表3.2所示。 表3.2铸造铝合金主要参数 3.3测试方法 3.3.1化学成分 化学成分的检验方法按GB/T 20975或GB/T 7999对应的元素进行试验。在保证分析精度的条件 下，允许用其他方法分析，其化学成分应符合表中所列。分析方法可供需双方商定。化学成分检 验频率，每炉次取样一组。如有特殊需求，由供需双方商定。化学成分第一次检验不合格，允 许重新取样，如仍不合格则该炉合金成分不合格。 3.3.2拉伸试验 铸造铝合金的拉伸试样按照GB/T 1173执行，拉伸试验按GB/T228.1的规定执行，从单铸试棒上 进行取样。铸造铝合金的零件的拉伸性能检测以相应的PTS为准。 3.3.3硬度试验 铸造铝合金的硬度试验按GB/T231.1的规定执行。 4使用要求 4.1外观质量 铸造铝合金的表面缺陷要求，例如冷隔、裂纹，可以参照相应零件的技术规格书的要求。 4.2内部质量 各类铸件内部不允许存在裂纹，各类铸件内部缺陷，例如气孔、缩孔等，应符合相应铸造铝合金零件技术规格书的要求。 4.3铸件修补及矫正
摘要采用挤压铸造代替压力铸造生产铝合金车轮，不仅克服了压铸件内部容易形成气孔和氧化夹杂的缺陷，而且提高了成品率及材料利用率。介绍了铝合金车轮挤压铸造的模具结构及设计参数，分析了挤压铸造的工艺参数及选择依据。 关键词：铝合金车轮挤压铸造模具结构 目前，国内卡丁车(类似碰碰车)都从国外进口，其中铝合金车轮是一个重要零件。过去，国外采用压力铸造生产该铸件，铸件质量差，且成品率低，劳动强度大。针对该铸件的结构特点和性能要求，如何提高其产品质量、降低原材料消耗、节约能源、提高劳动生产率及降低铸件成本，是当前生产中的关键。从研制的情况可知，采用挤压铸造代替压力铸造是今后制造铝合金车轮行之有效的工艺。 1车轮材料、要求及铸件设计 图1所示为铝合金车轮零件图。车轮不仅有较高的性能要求，而且形状十分复杂。 图1车轮零件图 车轮材料的化学成分(质量分数)为：1.5%～3.5%的Cu,10.5%～12.0%的Si,＜0.3%的Mg，＜1.0%的Zn，＜0.5%的Mn，＜1.3%的Fe,＜0.5%的Ni,＜0.5%的Sn，其余为Al。力学性能要求：σb＞276 MPa,σs＞115 MPa,σ＞4.4%,HB＞92。 该车轮内外形的尺寸精度较高，都应加放加工余量及余块。按挤压铸造工艺的要求，把形状复杂的车轮零件图设计如图2所示的铸件图。由该图可见，为便于从铸件内孔脱出及简化模具加工，把原来的阶梯轴孔设计成圆柱形中心孔，其直径为 φ30 mm，内壁斜度为3°［1］。
图2车轮铸件图 2模具结构及设计参数［1］ 2.1挤压铸造模具结构 铝合金车轮挤压铸造的模具结构如图3所示。它主要有凸模、右凹模、顶杆镶块和左凹模组成所要求的型腔。左凹模和右凹模分别固定在左凹模定模板和右凹模动模板上，左凹模定模板用螺钉紧固在下模板上，右凹模动模板经过侧缸在导柱上实施开启及闭合。 图3车轮挤压铸造模具 1.上模板 2.凸模固定板 3.凸模 4.导柱 5.右凹模 6.右凹模动模板 7.垫板8.下模板9.顶杆镶块10.左凹模11.左凹模定模板 采用2000 kN油压机改装进行挤压铸造，其工作过程是：将定量的合金熔液浇入型槽后，固定在活动横梁上的凸模以一定速度向下挤入型腔，压力达一定数值后保压；铝合金凝固后卸压，凸模通过工作缸的回程向上移动，顶杆镶块通过下顶缸从铸件内向下退出，直到全部脱离铸件之后，再用侧缸开启右凹模，取出铸件。 2.2模具设计的主要参数
铝合金车轮低压铸造工艺 目录 铝合金车轮低压铸造工艺 1 低压铸造工艺 1.1 低压铸造原理 1.2 低铸汽车铝合金轮的工艺特点 1.3 汽车铝轮低压铸造工艺设计 1.4 汽车铝轮低压铸造模具设计 1.5 铝轮低压铸造工艺过程 1. 模具检查 2. 模具喷砂 3. 模具的准备 4. 模具涂料 5. 涂料性能和配比 6. 涂料的选择 7. 模具的预热和喷涂 1.6 开机前的准备工作 1. 保温炉的准备 2. 陶瓷升液管的准备 3. 设备和工艺工装的准备
1.7 铝车轮低压铸造液面加压规范 1. 加压规范的几种类型 2. 铝车轮低压铸造加压规范的设定 3. 设计铝轮低铸加压曲线的步骤 4. 铝轮低铸工艺曲线实例 1.8 铸件缺陷分析，原因及解决办法 1. 疏松（缩松）的形成与防止 2. 缩孔的形成与防止 3. 气孔的形成与防止 4. 针孔的形成与防止 5. 轮毂的变形原因及防止 6. 漏气的产生原因及防止 7. 冷隔（冷接，对接），欠铸（浇不足，轮廓不清）的形成与防止 8. 凹（缩凹，缩陷）的形成与防止 铝合金车轮低压铸造工艺 铝合金车轮制造技术是多种多样的，而铝车轮的铸造工艺，目前主要有两种：一种是金属型重力铸造，一种是低压铸造。我们主要是做汽车铝合金车轮，制造工艺采用的 是低压铸造。我们教材面向的对象主要是我们公司的员工，所以对工艺技术的介绍是有针对性的，介绍的方法也是不一样的。 1 低压铸造工艺 1.1 低压铸造原理 低压铸造是将铸型放在一个密闭的炉子上面，型腔的下面用一个管(叫升液管)和炉膛里的金属液相通。如果在炉膛中金属液面上加入带压力的空气，金属液会从升液管中
压铸铝合金的化学成分和力学性能表 序号合金牌号合金代号 化学成份 力学性能 (不低于) 硅铜锰镁铁镍钛锌铅锡铝 抗拉强度伸长度 布氏硬度 HB5 /250 /30 1 YZA1Sil 2 YL102 10.0 13.0 ≤0.6≤0.6≤0.05≤1.2≤0.3余 220 2 60 2 YZA1Si10Mg YL104 8.0 10.5 ≤0.3 0.2 0.5 0.17 0.30 ≤1.0≤0.3≤0.05≤0.01余220 2 70 3 YZA1Si12Cu2 YL108 11.0 13.0 1.0 2.0 0.3 0.9 0.4 1.0 ≤1.0≤0.05≤1.0≤0.05≤0.01余240 1 90 4 YZA1Si9Cu4 YL112 7.5 9.5 3.0 4.0 ≤0.5≤0.3≤1.2≤0.5≤1.2≤0.1≤0.1余240 1 85 5 YZA1Si11Cu3 YL113 9.6 12.0 1.5 3.5 ≤0.5≤0.3≤1.2≤0.5≤1.0≤0.1≤0.1余230 1 80 6 YZA1Si17Cu5Mg YL11 7 16.0 18.0 4.0 5.0 ≤0.5 0.45 0.65 ≤1.2≤0.1≤0.1≤1.2余220 <1 7 YZA1Mg5Sil YL302 0.8 1.3 ≤0.1 0.1 0.4 4.5 5.5 ≤1.2≤0.2≤0.2余220 2 70 二.日本工业标准JIS H5302:2000日本压铸铝合金化学成分表 JIS牌号ISO牌号Cu Si Mg Zn Fe Mn Ni Sn Pb Ti Al ADC1 1.0以下11.0-13.0 0.3以下0.5以下 1.3以下0.3以下0.5以下0.1以下余量ADC1C A1-Sil2CuFe 1.2以下11.0-13.5 0.3以下0.5以下 1.3以下0.5以下0.30以下0.1以下0.20以下0.2以下余量ADC2 A1-Si12Fe 0.10以下11.0-13.5 0.10以下0.1以下 1.3以下0.5以下0.1以下0.05以下0.1以下0.2以下余量ADC3 0.6以下9.0-10.0 0.4-0.6 0.5以下 1.3以下0.3以下0.5以下0.1以下余量ADC5 0.2以下0.3以下 4.0-8.5 0.1以下 1.8以下0.3以下0.1以下0.1以下余量ADC6 0.1以下 1.0以下 2.5-4.0 0.4以下0.8以下0.4-0.6 0.1以下0.1以下余量ADC7 A1-Si5Fe 0.10以下 4.5-6.0 0.1以下0.1以下 1.3以下0.5以下0.1以下0.1以下0.1以下0.20以下余量ADC8 A1-Si6Cu4Fe 3.0-5.0 5.0-7.0 0.3以下 2.0以下 1.3以下0.2-0.6 0.3以下0.1以下0.2以下0.2以下余量ADC10 2.0-4.0 7.5-9.5 0.3以下 1.0以下 1.3以下0.5以下0.5以下0.2以下余量ADC10Z 2.0-4.0 7.5-9.5 0.3以下 3.0以下 1.3以下0.5以下0.5以下0.2以下余量ADC11 A1-Si8Cu3Fe 2.5-4.0 7.5-9.5 0.3以下 1.2以下 1.3以下0.6以下0.5以下0.2以下0.3以下0.2以下余量ADC12 1.5-3.5 9.6-12.0 0.3以下 1.0以下 1.3以下0.5以下0.5以下0.2以下余量ADC12Z 1.5-3.5 9.6-12.0 0.3以下 3.0以下 1.3以下0.5以下0.5以下0.2以下余量 牌号 抗拉试验硬度试验 抗拉强度MPa 耐力MPa 延伸率% HB HRB
( 安全管理 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 火车车轮锻造工艺分析(最新 版) Safety management is an important part of production management. Safety and production are in the implementation process
火车车轮锻造工艺分析(最新版) 铁路交通是我国运输系统的重要组成部分，在国民经济和社会发展过程中，铁路运输扮演着不可替代的重要角色。我国一直以来都十分重视铁路运输的发展。最近几年以来，随着以高铁为代表的新型铁路运输技术的应用，我国铁路运输朝着高速、重载方向发展，车轮在复杂的运行工况和恶劣的工作条件下，受到来自于速度效应和制动方式的双重影响，对其耐磨性、强韧性以及抗疲劳性提出了更高的要求。但是我国现有的车轮锻压生产技术，还不能完全满足铁路运输发展对火车车轮质量的要求。尤其是我国高速列车的车轮，在车轮的制造中，还存在废品率较高的现象。因此，笔者认为，研究火车车轮锻压生产工艺，提高我国火车车轮锻压生产技术水平，制造优质火车车轮，对于降低我国火车整车生产成本，促进铁路运输的发展，有十分重要的现实意义。 1.火车车轮概述。
1.1.我国火车车轮形制特征简析 火车车轮是火车整车零件中的一个关键组成部分，是火车机车生产中技术较高的环节之一。由于火车的种类繁多，工作环境和机车构造也不尽相同，所以火车车轮的结构形式和形制特征也多种多样。一般由轮毂、轮辋、辐板三个部分组成。 火车车轮属于典型的金属塑性成形产品，常常会出现多种内部和外部缺陷。比较常见的有偏心缺陷、组织和填充不完全等缺陷。所以车轮生产中对锻压技术要求较高。 1.2.我国现行车轮生产工艺。 当前包括我国在内的世界各国普遍采用模锻——轧制法（又称整体辗钢车轮生产法）进行火车车轮锻造生产，这一方法主要采用模锻和轧制扩径两个主要步骤来完成车轮主体的成形。和铸造法相比较，该法所生产的车轮内在质量要好很多，与全模锻制造法相比，该法的优点在于对模锻设备的要求较低。全世界有20多个生产厂家，虽然各自的生产工艺有其独有特点，但是总体来说从流程来讲可以分为三个主要步骤：预成型及成型、轧制扩径和压弯冲孔。通过初
邢台职业技术学院毕业论文 汽车铝轮毂低压铸造缺陷的成因及预防 专业模具设计与制造 班级模具081 姓名于建兵 学号080003040122 指导教师史红军 日期2011年6月
邢台职业技术学院毕业论文任务书
摘要 低压铸造生产过程中，铸件经常存在一些缺陷，如：气孔、缩孔、缩松、夹渣等，这些缺陷产生的原因不单纯是浇注工艺问题，而是由一种或几种原因相互作用并不断变化时产生的，本文针对具体缺陷提出相应的预防措施。 关键词：低压铸造；缩孔；缩松；气孔；夹渣；冷隔。
目录 摘要………………………………………………………………………………… 第一章绪论………………………………………………………………………… 1.1课题背景…………………………………………………………………… 第二章低压铸造原理及工艺流程…………………………………………… 2.1低压铸造工艺流程包括…………………………………………………… 2.2铝车轮低压铸造加压规范的设定…………………………………………第三章缩孔与缩松缺陷……………………………………………………………… 3.1缩孔与缩松缺陷的形成机理………………………………………………… 3.2 缩孔与缩松缺陷的预防方法…………………………………………………第四章气孔缺陷……………………………………………………………………… 4.1 气孔缺陷的分类……………………………………………………………… 4.2 气孔缺陷的形成机理…………………………………………………………… 4.3 气孔缺陷的预防方法…………………………………………………………
参考文献 [1]陈亭楠.现代企业文化[M].北京：企业管理出版社，2003,25-31. [2]张云初，王清, 陈静. 让企业文化起来[M]. 深圳：海天出版社，2003,13-25. [3]侯大年.数字电子技术[M].北京：电子工业出版社，2002,21-23. [4]李庆春.铸型形成理论基础[M].北京：机械工业出版社，2001,39-53. [5]宫克强.特种铸造[M].北京：机械工业出版社，2003,25-30. [6]王宵峰，王波，赵振伟.汽车车轮结构强度分析[J].汽车研究，2002,(4):95-101. [7]高军.整体式锻造铝合金车轮及其发展[J].汽车工艺与材料，2001,(5):15. [8]王祝堂.中国的再生铝工业[J].中国资源综合利用，2002（9）：30-38.
辞谢 走的最快的总是时间，来不及感叹，大学生活已近尾声，随着本次毕业论文的完成，将要划下完美的句号。 经过五个多月的构思与设计，在谢亚青老师的精心指导和安排下，本毕业论文已经完成。但是由于时间比较仓促，加上本人工作经验的不足。因此，在分析问题、解决问题时显得不够严密、完善，还需要正在以后的工作中不断完善。 在临近毕业之际，我还要借此机会向给予我诸多教诲和帮助的各位老师表示由衷的谢意，感谢他们的辛勤栽培。不积跬步何以至千里，各位任课老师认真负责，在他们的悉心帮助和支持下，我能够很好的掌握和运用专业知识，我相信这些所学知识在以后的工作中会得到应用的。 这次毕业论文的完成，很感谢谢亚青老师，因为论文是在谢亚青老师的悉心指导下完成的，谢老师指引我毕业论文写作的方向和架构，并对本论文初稿进行逐字批阅，指正出其中误谬之处，使我有了思考的方向，她的严谨细致、一丝不苟的作风，将一直是我工作、学习中的榜样。还有衷心感谢我的班主任吴老师，在生活中给我很多关心和帮助，教育我们很多为人处事之道。这些都是在我以后的路中有很大帮助的。 我还要感谢各位同学以及我的各位室友，在学校的这段时间里，你们给了我很多的帮助，在此我表示深深地感谢你们，是你们让我们的寝室充满快乐与温馨，愿我们以后的人生都可以充实、多彩与快乐、工作顺利。
铝合金的熔炼规范 适用于重力铸造和压铸用铝硅合金(包括Al-Si-Mg、Al-Si-Cu等)指导性文件：《铝合金的熔炼规范》。 (1)总则 ①按本文件生产的铸件，其化学成分和力学性能应符合GB/T9438-1999《铝合金铸件》、JISH5202-1999《铝合金铸件》、ASTMB108-03a《铝合金金属型铸件》、GB/T15115-1994《压铸铝合金》、JISH5302-2006《铝合金压铸件》、ASTMB85-03《铝合金压铸件》、EN1706-1998《铸造铝合金》等标准的规定。 ②本文件所指的铝合金熔炼，系在电阻炉、感应炉及煤气(天然气)炉内进行。一般采取石墨坩埚或铸铁坩埚。铸铁坩埚须进行液体渗铝。 (2)配料及炉料 1)配料计算 ①镁的配料计算量：用氯盐精炼时，应取上限，用无公害精炼剂精炼时，可适当减少;也可根据实际情况调整加镁量。 ②铝合金压铸时，为了减少压铸时粘模现象，允许适当提高铁含量，但不得超过有关标准的规定。 2)金属材料及回炉料 ①新金属材料 铝锭：GB/T1196-2002《重熔用铝锭》 铝硅合金锭：GB/T8734-2000《铸造铝硅合金锭》 镁锭：GB3499-1983《镁锭》 铝铜中间合金：YS/T282-2000《铝中间合金锭》 铝锰中间合金：YS/T282-2000《铝中间合金锭》 各牌号的预制合金锭：GB/T8733-2000《铸造铝合金锭》、JISH2117-1984《铸件用再生铝合金锭》、ASTMB197-03《铸造铝合金锭》、JISH2118-2000《压铸铝合金锭》、EN1676-1996《铸造铝合金锭》等。 ②回炉料 包括化学成分明确的废铸件、浇冒口和坩埚底剩料，以及溢流槽和飞边等破碎的重熔锭。 回炉料的用量一般不超过80%，其中破碎重熔料不超过30%;对于不重要的铸件可全部使用回炉料;对于有特殊要求(气密性等)的铸件回炉料用量不超过50%。 3)清除污物 为提高产品质量，必须清除炉料表面的脏物、油污、废铸件上的镶嵌件，应在熔炼前除去(可用一个熔炼炉专门去除镶嵌件)。
二、工艺技术方案 1、工艺流程图 （1）熔炼工序 （2）造型工序 本项目采用先进的脱箱造型工艺进行造型。其技术先进性表现在： ①较高的设备精确度：成形件尺寸及形位精度高，为后续采用高效数控加工提供了理想毛坯。可保证错箱误差小于0.1mm，铸件对机加工的要求降低到了最低值，能够最大限度的节约原材料。 ②最佳的造型方式：可以比较方便、快捷地做出过去很难做出的结构件，从而为新产品开发提供了有力的制造技术支持。 ③高效的生产能力：先进的PLC程序优化了所有机械系统、液压
系统的功能。铸造生产方式高效率、高智能化、高柔性、清洁和集约化。 ④原料的再利用：回收型砂、废砂，将新、旧砂混合用于造型。 1）震压式脱箱造型工艺 震压式脱箱造型工艺流程如下： 脱箱造型线用粘土砂砂处理工艺如下： （3）后处理工序 用冒口去除机清理冒口，对废料和废砂进行回收利用；抛丸清理机对产品进行抛丸处理，定期检查抛丸粒度，使产品表面光洁；对铸件进行打磨处理后送到机械加工工段，经加工形成最终产品；用塑料纸密封保存，放入包装箱入库。 三、生产设备选择 1、设备选型原则
选择的工艺流程是否先进合理，很大程度上取决于选用的设备状况。机器设备的质量和性能，对企业的生产能力、产品质量、原辅材料及公用工程单耗等方面都有直接的影响。购置设备的费用，在生产成本中也占有相当的比重。因此，选择什么样的设备，必须慎重考虑，设备选型应遵循先进、经济、实用的原则，综合考虑投入和产出的关系。 （1）技术上先进，经济上合理 选用的设备同工厂的生产规模相适应，并且能达到工艺要求，确保产品质量。在选择设备时，尽量坚持选用连续化和自动化程度较高的机器设备，以降低工人的劳动强度和提高劳动生产率；同时还要容易保养和维修，公用工程（水、电等）单耗要低。 （2）安全可靠 在选择机器设备时，坚持选用经过生产实践考验合格的产品。避免选用那些技术上不够成熟或未经技术鉴定和生产考验的机器设备。 （3）设备选型必须符合国家能效指标。 2、主要生产设备 生产设备选用国内外先进设备，并使装备水平在满足生产要求的前提下达到国内先进水平。 主要生产设备一览表
汽车轮毂制造技术 班级：机电1302班 学号：13221045 姓名：师世健 指导教师：邢书明
目录 一、摘要 (3) 二、汽车轮毂的选材 (3) 1. 钢铁材料 (3) 1.1 球墨铸铁 (3) 1.2 其他钢铁材料 (3) 2.合金材料 (3) 3.复合材料 (3) 三、铸造方法 (3) 1.压力铸造 (3) 2.金属型铸造 (4) 3.熔模铸造 (4) 4.低压铸造 (5) 5.离心铸造 (5) 四、工艺方案 (6) 1.零件图 (6) 2.浇注位置 (6) 3.分型面 (7) 4.砂芯 (7) 5.浇注系统 (7) 6.主要工艺参数的确定 (7) 7.冒口 (7) 8.铸造工艺图 (8)
汽车轮毂制造技术 一、摘要 轮毂，作为汽车一个重要组成结构，起着支撑车身重量的作用，对汽车节能、环保、安全性、操控性都有着极其重要的影响。对其工作环境及使用要求予以充分分析，对其结构进行合理设计，选取性能优良的材料及适当的加工方法，都是汽车轮毂制造中不可或缺的环节。 二、汽车轮毂的选材 1．钢铁材料 1.1 铸铁、铸钢 球墨铸铁以其优良的综合力学性能应用在轮毂上，如铁素体球墨铸铁、高韧性球墨铸铁等。但是，由于类似碳素钢轮毂的缺点，以及铸造过程的复杂性和铸造模型所限，轮毂形状难于控制，限制了其应用。 1.2 其他钢铁材料 一些合金钢如加入钛元素的低合金钢，合金元素可以细化晶粒，提高钢的力学性能，使钢具有强度高、塑韧性好、加工成形性和焊接性良好，可以作为轮毂用钢；此外，低合金高强度双相钢，如低碳含铌钢，提高贝氏体含量，可以提高屈服强度，提高扩孔率，也可以用作轮辐和轮辋用钢。在实际应用中的多数钢制轮毂是通过已成型的轮缘和轮盘焊接而成，尽量使自重降低。 2．合金材料 汽车采用铝合金轮毂后减重效果明显，轻型车使用铝合金轮毂比传统钢制轮毂轻30%-40%，中型汽车可轻30%左右。美国森特来因·图尔公司用分离旋压法制出的整体板材（6061合金）车轮，比钢板冲压车轮重量减轻达50%，旋压加工时间不到90s/个，不需要组装作业，适宜大批量生产。另外，相同外径尺寸的轮毂使用铝合金轮毂抗压强度还有所提高。 3．复合材料 复合材料是应现代科学技术发展而出现的具有强大生命力的材料。由于复合材料具有特殊的振动阻尼特性，可减振和降低噪声、抗疲劳性能好，损伤后易修理，便于整体成形，故可用于制造汽车车身、受力构件、传动轴、发动机架及其内部构件。 三、铸造方法 1.压力铸造
低压精密铸造轮毂时形成冷热裂纹的原因 铝合金轮毂具有许多钢质轮毂无法比拟的特性，因此铝合金轮毂在轿车、摩托车等车辆上已开始广泛应用。到2002年，我国轿车铝合金轮毂的装车率已接近45％。由于汽车轮毂质量要求较高，本身结构又适合于低压精密，且需求量大，因此，极大地推动了低压铸造技术的发展。目前，低压铸造已成为铝合金轮毂生产的主要工艺方法，国内的铝合金轮毂制造企业多数采用此工艺生产。 低压精密铸造铝合金轮毂裂纹主要产生在应力集中的部位，或轮毂顶出时因受力不均，或升液管处液体凝固造成的开裂。裂纹一般分为冷裂和热裂两种。 冷裂纹是指合金在低于其固相线温度时形成的裂纹。通俗地说，冷裂是精密铸造件冷却到低温时，作用在铸件上的精密铸造应力超过铸件本身强度或塑性所允许的程度而产生的。冷裂多在铸件表面上出现，裂口表面有轻微的氧化；而热裂通常认为是在合金凝固过程中产生的，由于型壁的传热作用，铸件总是从表面开始凝固的。当铸件表面出现大量的枝品并搭接成完整的骨架时，铸件就会出现固态收缩（常以线收缩表示）。但此时枝晶之间还存在一层尚未凝固的液体金属薄膜（液膜），如果铸件的收缩不受任何阻碍，那么枝晶层不受力的作用，可以自由收缩，也就不会出现应力。当枝晶层的收缩受到阻碍时，不能自由收缩或受到拉力的作用，就会出现拉应力，这时枝晶间的液膜将受到拉伸的作用而变形。当拉应力超过液膜的强度极限时，枝晶间就会被拉开。但是被拉裂部分的周围还存在一些液体金属，如果液膜被拉开的速度很慢，且周围有足够的液体并及时流人拉裂处，那么拉裂处将得到填补和“愈合”，精密铸造产品不会出现热裂纹。如果拉裂处不能重新“愈合”，精密铸造产品就会出现热裂纹。热裂断口处表面被强烈氧化，呈现无金属光泽的暗色或黑色。(end) 文章内容仅供参考() (2012-7-16) 本文由风机盘管https://www.doczj.com/doc/653109298.html, 斜管填料https://www.doczj.com/doc/653109298.html, 联合整理发布
2.3．1 铸造铝合金的一般特性 为了获得各种形状与规格的优质精密铸件．用于铸造的铝合金必须具备以下特性，其中最为关键的是流动性和可填充性。 (1) 有填充狭槽窄缝部分的良好流动性； (2) 有适应其他许多金属所要求的低熔点： (3)导热性能好，熔融铝的热量能快速向铸模传递，铸造周期较短； (4) 熔体中的氢气和其他有害气体可通过处理得到有效的控制； (5)铝合金铸造时，没有热脆开裂和撕裂的倾向： (6)化学稳定性好，有高的抗蚀性能； (7)不易产生表面缺陷，铸件表面有良好的光泽和低的表面粗糙度，而且易于进行表面处理； (8)铸造铝合金的加工性能好，可用压模、硬(永久)模、生砂和干砂模、熔模、石膏型祷造模进行铸造生产，也可用真空铸造、 低压和高压铸造、挤压铸造、半固态铸造、离心铸造等方法成形，生产不同用途、不同品种规格、不同性能的各种铸件。 2.3．2铸造铝合金的牌号与状态表示方法 铸造铝合金可分为热处理强化型和非热处理强化型两大类。目前，世界各国已开发出了大量洪铸造的铝合金，但目前基本的合金只有 以下6类： (1)A1-Cu铸造铝合金； (2)Al-Cu-Si铸造铝合金； (3)Al-Si铸造铝合金； (4)Al-Mg铸造铝合金； (5)A1-zn-Mg铸造铝合金； (6)Al-Sn铸造铝合金： 铸造铝合金系目前国际上无统一标准，各国(公司)都有自己的合金命名及术语，下面分别简述如下。 2．3．2．1 中国铸造铝合金的牌号与状态表示方法 (1)按GB8063规定，铸造铝合金牌号用化学元素及数字表示，数字表示该元素的平均含量。在牌号的最前面用“z”表示铸造，例 如ZAISi7Mg，表示铸造铝合金，平均含硅量为7％，平均含镁量小于1％。另外还有用合金代号表示法，合金代号由字母“z”、“L”(分别是“铸”、“铝”的汉语拼音第一个字母)及其后的三位数字组成。zL后面第一个数字表示台金系列．其中1、2、3、4分别表示铝硅、铝铜，铝镁．铝锌系列合金，ZL舌面第二位、第三位两个数字表示顺字号。优质合金的数字后面附加字母“A”： (2)合金铸造方法和变质处理代号。 S——砂型铸造； J——金属型铸造； R——熔模铸造； K——壳型铸造； B——变质处理。 (3)合金状态代号。 F——铸态； T1——人工时效；
A356铸造铝合金生产工艺流程 目录 第一章概述 第一节铝合金的定义、性质和用途 第二节铝合金的分类及表示方法 第三节 A356合金的成分、组织和性能 第四节 A356合金的生产设备 第二章 A356合金的生产工艺 第一节 A356合金的生产工艺流程第二节熔炼 （1）铝熔体的特点 （2）铝熔体的精炼与净化 （3）熔炼工艺参数对铸锭质量的影响 第三节铸造 （1）铸造方法的分类 （2）铸造原理 （3）铸造工艺参数对铸锭质量的影响 第四节熔铸工艺 （1）配料工艺 （2）熔炼工艺 （3）铸造工艺 （4）取样工艺
第三章 A356合金常见缺陷及预防措施 第一节化学成分 第二节外观质量 第三节低倍针孔度 （1）针孔的定义与分类 （2）针孔形成的原因 （3）形成气孔的H2来源 （4）预防针孔形成的工艺措施 第一章概述 第一节铝合金的定义、性质和用途 所谓铝合金就是在工业纯铝中加入适量的其他元素，使铝的本质得到该善，以满足工业上和人们生活中的各种需要。由于其比重小，比强度高，具有良好的综合性能，因此，被广泛用于航空工业、汽车制造业、动力仪表、工具及民用器皿制造等方面。 第二节铝合金的分类及表示方法 铝合金可分为两大类：变形铝合金和铸造铝合金，变形铝合金要先铸成锭，用于压延或拉伸，如：管、棒和板等；铸造铝合金，用于铸造固定铸件，如：活塞、汽缸和支架等。 变形铝合金牌号的表示方法大致有两种： 1、国家标准
用第一个字母L表示工业纯铝或铝合金，（取铝的汉语拼音第一个字母）。 第二个字母表示铝合金类别，下面几个字母分别表示： G——工业高纯铝 F——防锈铝合金 Y——硬铝合金 C——超硬铝合金 D——锻造铝合金 T——特殊铝合金 字母后面的数字表示该类合金的序号。如LF3表示3号防锈铝合金；LD2表示2号锻造铝合金；LY12表示12号硬铝合金；LC4表示4号超硬铝合金；LT21表示21号特殊铝合金。 2、引用美国四位数铝合金牌号表示方法，作为国家标准第一位数字表示铝合金系列，如： 1XXX 表示纯铝 2XXX 表示AL－Cu系合金 3XXX 表示AL－Mn系合金 4XXX 表示AL－Si系合金 5XXX 表示AL－Mg系合金 6XXX 表示AL－Mg－Si系合金 7XXX 表示AL－Zn系合金 8XXX 表示AL和其它元素的合金 9XXX 表示尚未使用的系列 最后两位数字表示某种具体的铝合金或铝的纯度，第二位数字表示对原来的合金或杂质范围的修改。 铸造铝合金牌号的表示方法：
汽车车轮生产工艺现状和发展趋势 整理时间：2008-8-21 10:51:57 来源：华南理工大学机械工程学院打印评论收藏关闭 您正在阅读的是：汽车车轮生产工艺现状和发展趋势，欢迎您转贴给朋友。 车轮是车辆承载的重要部件，其质量直接关系到人的生命安全。目前车轮的主要材料有铝合金、钢材、镁合金以及一些复合材料和钢铝组合材料。本文分别讲述了铝合金车轮和钢车轮的制造工艺，其中铝合金车轮的制造工艺有铸造、锻造以及前沿的旋压－流动复合成形工艺和辗压－旋压复合成形工艺，钢制车轮的制造工艺有轮辋辊压技术、轮辐冲压技术以及前沿的辊压整体成形技术，分析了各个工艺的优缺点及代表性的生产厂家，阐述了前沿的车轮制造工艺和整个车轮行业的发展趋势 1引言 汽车车轮承受着车辆的垂直负荷、横向力、驱动（制动）扭矩和行驶过程中所产生的各种应力，它是高速回转运动的零件、要求尺寸精度高、不平衡度小、支撑轮胎的轮辋外形准确、质量轻，并有一定的刚度、弹性和耐疲劳性。因此要求车轮具有足够的负载能力及速度能力、良好的缓冲性和气密性、良好的均匀性和质量平衡性、精美的外观和装饰性、尺寸精度高、质量小、价格低、拆装方便、互换性好等。车轮材料的选用，车轮结构和制造工艺与上述要求密切相关，是决定车轮性能好坏的关键因素。 2车轮材料的选用 目前，全世界的汽车车轮，不管是载重汽车车轮还是轿车车轮，所用材料基本分为两种，即钢材和铝合金材料，这两种材料制造的车轮所占市场份额为95％，研究汽车车轮的各种工艺特性与这两种 材料的特性是分不开的。随着世界各国政府对节能、安全、环保的要求日趋严格，车轮材料的选择就成为一个焦点问题，即铝合金和钢的选择问题。 此外，随着材料技术的发展和人们对车轮质量的要求不断提高，一些新型材料也被用于制造汽车车轮。 2.1钢制车轮 长期以来，钢制车轮在汽车车轮中占主导地位，但是自上世纪80年代起，钢轮的市场份额逐步减小，被铝合金所代替。钢轮份额快速下跌的原因有多方面的因素，而外观吸引力是最主要的因素。钢制车轮在低成本和安全性方面较铝合金车轮具有很大的优势，因此，目前的载重汽车车轮大部分是钢材制造的。但钢制车轮的缺点也是非常明显的，钢材的加工成型性能和制造工艺决定了钢轮难以做到铝合金车轮那样的结构和外形多样化。同时，钢车轮质量大，制造和使用钢车轮消耗的能量都比铝制车轮大得多。 近年来，面对替代品的渗透和挑战，国际钢轮行业在技术方面进行一系列的革新，包括：(1)新材料微合金钢HSLA，双相钢(DP)和贝氏体钢等高强度和先进高强度钢种成功开发并逐步应用于制造车轮，为钢轮减轻质量和更加大胆的款式设计创造了条件。据统计，HSLA车轮比一般碳素钢车轮重量轻约15％。(2)新工艺，国际钢轮行业与设备制造商紧密合作研究发展了旋压生产工艺，应用到钢制车轮生产中。目前商用车
— —摘要：对低压铸造铝合金轮毂裂纹形成原因进行分析，就影响裂纹产生的各种因素，如铸件结构、工艺参数、模具温度等进行合理控制和调整这些因素，消除裂纹对轮毂铸件的影响。关键词：低压铸造；裂纹；改进；措施中图分类号：TG249.2 文献标识码：B 文章编号：1006-8155（2010）03-0037-02The Formation of Crack in Low-pressure Cast Aluminum Alloy Hubs and the Elimination Measures Abstract:This paper has analyzed the forming rea-sons of crack in low-pressure cast aluminum alloy hubs and introduced how to reasonably control and adjust the factors of influencing crack formation such as casting structure,technology parameters and mode temperature.And the influence of crack on hub casting is eliminated. Key words:low-pressure casting;crack;improve-ment;measure 0引言 低压铸造可实现高度机械化、自动化，既提 高生产率(10～15型/h)，又可减少众多不利于生产工艺的人为因素，提高成品率，且可大大减轻工人的劳动强度。然而低压铸造件的质量受到诸如工艺方案、工艺参数、模具结构及人工操作等因素，以及它们之间的相互影响，任何一个环节设计不合理或操作不当都有可能导致低压铸造件产生缺陷。其中，铝合金轮毂裂纹的产生 是影响企业生产成本、生产效率的重要因素。因 此，对低压铸造铝合金轮毂裂纹成因的探讨就显得尤为重要。 1 裂纹形成的原因 1.1 低压铸造的定义 在装有金属液的密封容器中通入干燥的压缩空气，作用在保持一定温度的金属液面上，使金属液沿着升液管自下而上地经过浇道进入型腔，待金属液充满型腔后，增大气压，型腔里的金属液在一定的压力作用下凝固成形，然后解除液面上的气体压力，使升液管中未凝固的金属液回落到坩埚中，再开型取件。 低压铸造铝合金轮毂裂纹主要产生在应力集中的部位，或轮毂脱模时因受力不均，或升液管处液体凝固造成的开裂。裂纹一般分为冷裂和热裂两种。 冷裂纹是指合金在低于其固相线温度时形成的裂纹。通俗地说，冷裂是铸件冷却到低温时，作用在铸件上的铸造应力超过铸件本身强度或塑性所允许的程度而产生的。冷裂多在铸件表面上出现，裂口表面有轻微的氧化；而热裂通常认为是在合金凝固过程中产生的，由于型壁的传热作用，铸件总是从表面开始凝固的。当铸件表面出现大量的枝晶并搭接成完整的骨架时，铸件就会出现固态收缩(常以线收缩表示)。但此时枝晶之间还存在一层尚未凝固的液体金属薄膜(液膜)，如果铸件的收缩不受任何阻碍，那么枝晶层不受力的作用，可以自由收缩，也就不会出现应力。当枝晶层的收缩受到阻碍时，不能自由收缩或受到拉力的作用，就会出现 收稿日期：2009-12-28上虞市312375 低压铸造铝合金 轮毂裂纹的形成及消除措施 沈高荣/浙江金盾风机风冷设备有限公司 37
铝合金车轮挤压铸造工艺介绍 目前，国内卡丁车(类似碰碰车)都从国外进口，其中铝合金车轮是一个重要零件。过去，国外采用压力铸造生产该铸件，铸件质量差，且成品率低，劳动强度大。针对该铸件的结构特点和性能要求，如何提高其产品质量、降低原材料消耗、节约能源、提高劳动生产率及降低铸件成本，是当前生产中的关键。从研制的情况可知，采用挤压铸造代替压力铸造是今后制造铝合金车轮行之有效的工艺。 1 车轮材料、要求及铸件设计 图1所示为铝合金车轮零件图。车轮不仅有较高的性能要求，而且形状十分复杂。 图1 车轮零件图 车轮材料的化学成分(质量分数)为：1.5%～3.5%的Cu,10.5%～12.0%的Si,＜0.3%的Mg，＜1.0%的Zn，＜0.5%的Mn，＜1.3%的Fe,＜0.5%的Ni,＜0.5%的Sn，其余为Al。力学性能要求：σb＞276 MPa,σs＞115 MPa,σ＞4.4%,HB＞92。 该车轮内外形的尺寸精度较高，都应加放加工余量及余块。按挤压铸造工艺的要求，把形状复杂的车轮零件图设计如图2所示的铸件图。 由该图可见，为便于从铸件内孔脱出及简化模具加工，把原来的阶梯轴孔设计成圆柱形φ30 mm，内壁斜度为3°［1］。
图2 车轮铸件图 2 模具结构及设计参数［1］ 2.1 挤压铸造模具结构 铝合金车轮挤压铸造的模具结构如图3所示。它主要有凸模、右凹模、顶杆镶块和左凹模组成所要求的型腔。左凹模和右凹模分别固定在左凹模定模板和右凹模动模板上，左凹模定模板用螺钉紧固在下模板上，右凹模动模板经过侧缸在导柱上实施开启及闭合。 图3 车轮挤压铸造模具 1.上模板 2.凸模固定板 3.凸模 4.导柱 5.右凹模 6.右凹模动模板 7.垫板 8.下模板 9.顶杆镶块 10.左凹模 11.左凹模定模板 采用2000 kN油压机改装进行挤压铸造，其工作过程是：将定量的合金熔液浇入型槽后，固定在活动横梁上的凸模以一定速度向下挤入型腔，压力达一定数值后保压；铝合金凝固后卸压，凸模通过工作缸的回程向上移动，顶杆镶块通过下顶缸从铸件内向下退出，直到全部脱离铸件之后，再用侧缸开启右凹模，取出铸件。 2.2 模具设计的主要参数