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(chǎn)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(diǎn)，獲得業(yè)內(nèi)的一致認(rèn)可，很多生產(chǎn)廠家都將該工藝作為鋁合金輪轂生產(chǎn)的主要工藝。為使該工藝得到大范圍的推廣應(yīng)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(dāng)中，這部分液體可以重復(fù)使用，由此進(jìn)一步提升收得率，實(shí)踐表明，低壓鑄造工藝的收得率能夠達(dá)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(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)，這在一定程度上提高了生產(chǎn)效率，減輕了工人的勞動強(qiáng)度。

1 低壓鑄造工藝及其特點(diǎn)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(dāng)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(nèi)的液體在該低壓的作用下，會從升液管上升，經(jīng)由輸液通道、鑄型澆口后，被壓入到與坩堝相連的模具當(dāng)中，這樣便可獲得所需的鋁合金鑄件[2]。目前，國內(nèi)有很多鋁合金輪轂生產(chǎn)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(diǎn)分析

大體上可將低壓鑄造的特點(diǎn)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(jìn)行充型，由此大幅度提升鑄件的純凈程度。在傳統(tǒng)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(jìn)入模具，避免了熔渣隨鋁合金液體一并進(jìn)入型腔的可能性。二是平穩(wěn)性好[3]。在低壓鑄造中，鋁合金液體的充型過程更加平穩(wěn)，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(xiàn)象的發(fā)生。三是成型效果好。在低壓作用下對鋁合金液體進(jìn)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(jié)晶凝固，可以獲得較為充分的補(bǔ)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(diǎn)

2.1 低壓鑄造準(zhǔn)備

2.1.1 保溫爐準(zhǔn)備

對保溫爐進(jìn)行使用之前，應(yīng)當(dāng)對其進(jìn)行升溫烘烤，升溫過程應(yīng)當(dāng)分階段進(jìn)行。如果保溫爐是以耐火材料制成，在對其進(jìn)行低溫烘烤時，溫度應(yīng)當(dāng)控制在150℃～300℃，烘烤時間應(yīng)當(dāng)不少于7d，在加入鋁合金液體之前，應(yīng)將保溫爐加熱至680℃～750℃。同時，應(yīng)向爐膛內(nèi)的殘?jiān)壳宄?，確保爐膛清潔，開機(jī)前應(yīng)對保溫爐的密封性能進(jìn)行檢查，看有無漏氣現(xiàn)象。

2.1.2 升液管準(zhǔn)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(bǔ)縮通道，如果使用的是新的升液管則應(yīng)當(dāng)檢查看是否有漏點(diǎn)，并用天然氣槍將之加熱到200℃～300℃，然后才能放入到低壓機(jī)保溫爐當(dāng)中。升液管的直徑應(yīng)當(dāng)略大于模具澆口的直徑，這樣可獲得良好的補(bǔ)縮效果。

2.1.3 模具預(yù)熱

模具應(yīng)當(dāng)在噴好涂料后進(jìn)行組裝，并在澆注前進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱溫度控制在300℃左右?？捎貌孳噷⒛＞哌\(yùn)至機(jī)臺進(jìn)行安裝，緊固之后，應(yīng)當(dāng)對上下模與側(cè)模的間隙進(jìn)行檢查，看是否符合規(guī)定要求。隨后用環(huán)狀烤模器對模具進(jìn)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(jìn)行確定，通常情況下應(yīng)當(dāng)達(dá)到400℃。

2.1.4 烤澆注口

當(dāng)模具烤好后，還應(yīng)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(jìn)行之外，當(dāng)鑄造中因故停機(jī)，在恢復(fù)生產(chǎn)前，也應(yīng)進(jìn)行燒澆注口，以免造成澆注口堵塞的情況發(fā)生。

2.1.5 控制鋁合金液體

在開機(jī)鑄造前，應(yīng)當(dāng)對保溫爐內(nèi)的鋁合金液體的化學(xué)成分進(jìn)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(yīng)當(dāng)控制在680℃～710℃這一范圍之內(nèi)。在鋁合金輪轂低壓鑄造中，可遵循如下原則對澆注溫度進(jìn)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(dǎo)致輪輻的熱節(jié)縮松傾向增大，由此會使輪轂的機(jī)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(fù)偏距，所以其重量多數(shù)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(wěn)性，要保證流量恒定。充型段的速度可按照輪轂的特點(diǎn)進(jìn)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(yīng)當(dāng)從增壓結(jié)束開始，可先從輪轂的輪緣上端進(jìn)行吹風(fēng)，然后是熱節(jié)。輪輻則應(yīng)先保溫再冷卻，最后對輪盤中心的澆口進(jìn)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(dǎo)致鋁合金輪轂出現(xiàn)疏松的的情況：鑄件局部的熱節(jié)過大、未在壓力作用下結(jié)晶、加入過多的涂料導(dǎo)致局部出現(xiàn)堆積的現(xiàn)象、排氣系統(tǒng)設(shè)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(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)當(dāng)防止鑄件的熱節(jié)過大；鑄造時，可通過對模具溫度場的控制，為順序凝固創(chuàng)造條件，借此來增強(qiáng)結(jié)晶壓力；可對澆注及鑄型溫度進(jìn)行適當(dāng)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(dǎo)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(jié)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(jìn)行解決處理：在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上降低澆注溫度；對鑄型的溫度場進(jìn)行調(diào)整，為順序凝固創(chuàng)造有利的條件；對鑄件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，借此來減小熱節(jié)；進(jìn)一步加快充填速度，達(dá)到快速增壓的目的。

3 結(jié)語

綜上所述，低壓鑄造工藝之所以在鋁合金鑄件生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，與其自身所具備的諸多特點(diǎn)有著密不可分的關(guān)聯(lián)，在具體應(yīng)用時，為提高鑄件的質(zhì)量，應(yīng)做好準(zhǔn)備工作，還應(yīng)對充型段的壓力進(jìn)行有效控制。

[1]侯立群,李素梅,衛(wèi)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(xué)與工程,2016(10)：109-110．

[2]寧軒．7A04高強(qiáng)鋁合金輪轂半固態(tài)鍛造工藝在汽車制造中的應(yīng)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(bǔ)償技術(shù)研究及應(yīng)用[J]．燕山大學(xué),2015．