铝合金轮毂加压铸造技术探讨

赵 雷，吴国瑞，陈学武

（中信戴卡股份有限公司，河北 秦皇岛 066011）

就目前来看，在制造行业中，铝合金轮毂采用的通常都是金属型的重力铸造和低压铸造两种方式制作成型的，其中，低压铸造因为使用到的设备结构相对较为复杂，所以，在制作期间经常需要借助自动控制技术来精确的控制加压的过程，轮毂的制作成本相对较高；金属型的重力铸造存在浇冒口偏重、铝液的利用效率偏低等问题。因此，要想在保证铝合金轮毂质量的基础上，对其制造过程进行优化，对其加压铸造技术展开研究势在必行。

1 制造业中铝合金轮毂的应用

就铝合金轮毂来讲，其本身属于汽车制造业的领域，属于汽车上的一个零部件。例如，轮毂、汽缸盖、油底壳、汽缸盖罩、进气歧管、齿轮室、发动机的置挂支架、齿轮室盖等。因为轮毂结构和种类相对较多，不同类型的汽车在精确度和制作要求上存在一定的差异性，所以，汽车铝合金轮毂成型的方法也处于不断发展的过程中。例如，挤压铸造成型、锻造法、半固态模锻成型、铸造法等，都是比较常见的铝合金轮毂制作工艺。在汽车制造技术不断发展的今天，汽车轮毂的制造也在由以往以低压铸造技术为主逐步朝着半固态铸造和挤压铸造的方式不断发展。就汽车制造业中的铝合金轮毂来讲，其制造的工艺流程为：准备配料～毛坯制作～铸件热处理～机械加工处理～对轮毂进行喷涂～检验轮毂的质量并进行包装。

铝合金轮毂制造期间的管理流程为；分析铸件工艺～铸件图的绘制～工装模具的设计～工装模具的制作～浇筑和热处理铸件～检验铸件～铸件交付和轮毂试加工处理～以试加工结果为依据修正模具～将制作完成的轮毂投入试生产缓解～对轮毂质量进行全面的评审～工艺文件的定型～档案的归纳和总结。

2 铝合金轮毂加压制造技术的研究

本次工艺分析以奥迪A618铝合金轮毂的铸造为例展开工艺分析。

（1）铝合金轮毂加压铸造过程。首先，负责制作铝合金轮毂的人员需要先制作出一个加压铸造的模具，将模具的底部、顶部和边缘的模板、顶出机构等，分别同加压铸造设备的地板、顶出机构连接板、设备活动台板、边模油缸等进行连接，使制作出来的模具可以被顺利的安装在模具设备上方[1]。其次，相关人员需要将加压铸造模具上顶部和底部模板中的冷却系统和加压气缸，同压缩空气管道进行连接。当模具和管道的安装连接工作完成之后，相关人员需要使用边模油缸将边模推进到相应的位置，确保加压铸造设备中的活动台板可以同顶部模板下移，与顶部模板、边缘模板、底部模板围成一个成型强度，第三，轮毂制作人员需要根据铸造零件的设计重量，将铝液通过模具中心进行浇注，在浇注工作完成之后，使用加压气缸按照设定好的压力、限位、速度、保压时间等对模具进行加压处理。在加压工程完成之后，制造人员需要按照铸造技术的流量和时间，将顶部和底部模板中的冷却气系统打开，确保铝合金轮毂的毛坯铸件可以在压力的作用下迅速凝结。当毛坯轮毂铸件处于完全凝固状态后，相关人员需要在边缘模具油缸中将边缘模具拉开，将铸造设备中的活动台板同顶部模板一起上移，使用顶出机构和加压气缸，将毛坯轮毂铸件顶出，形成一个完整的铸造循环。

（2）加压铸造技术的实践操作。对铝合金轮毂来讲，其加压铸造是以铸造设备与模具为基础进行优化改造，在结合路合金轮毂金属性的重力铸造中心浇注法优化的基础上，对浇注系统进行设计。

根据铝合金轮毂的加压铸造中的浇注特点为依据，使用铝合金液按照轮毂形状，从中心点以“自上而下”的方式进行充型和补缩处理，使轮毂模型浇注完成之后，铝合金液在成型腔中可以沿着成型腔的顶端达到浇口杯的温度呈现梯度递增的方式，并按照由上轮毂边缘到达浇口杯的顺序完成凝固。对轮毂的加压铸造技术来讲，其凝固加压系统的设计可以参考全立式的加压铸造机械进行加压凝固的方式，对压射冲头进行优化设计，以便为轮毂的加压铸造进行活塞处理，从而保证加压铸造操作的平稳性。对铝合金轮毂的加压铸造技术来讲，其在实施的过程中还存在几个控制难点：一是加压活塞形成与压力需要按照铸造的轮毂配件结构的不同设定相应的铸造技术；二是相关人员需要按照铸造轮毂不同的精确重量确定注入铝合金液的总量；三是对于先由的铸造设备模具进行优化调整，或者是购置一些能够满足轮毂加压铸造要求的铸造设备。

（3）铝合金轮毂的加压铸造技术特点。同传统的铝合金轮毂制造方式相比，新型的加压铸造技术包含了各类铸造工艺的优势，有效的避免了一些不足之处带来的缺陷。一是能够有效的规避以往浇冒口较重的情况，通过缩短浇注系统的方式，使铝合金液利用效率能够得到提升。二是同时采用的顶部模具、边缘模具、底部模具三种不同类型的模具进行铸造浇注，这种浇注方式更加的明确，整个系统结构比较简单，在加压铸造的过程中不会频繁的发生由于铸造零件夹渣的原因而报废的情况；其采用的主要是中心浇注的方式，可以在有效降低铸造零件夹渣造成的轮毂配件报废概率的同时，有效提高产品的成品概率。三是如果浇注口的位置同模具中心相偏离，模具上方最大的应力点也会随之发生改变，有原本模具上方短边外部边缘的中心点逐渐转变为上部内圆角的中心点，使得模具内圆角位置应力的增幅相对较大。在一些极端的情况下，增高幅能够达到38%以上。由于浇注口的位置偏离了模具中心时，模具上方最大的应力就会增加。因此，当浇注的速度相对较小时，模具上最大应力的增幅相对较大；反之，则增幅较小。基于此，在加压铸造铝合金轮毂的过程中，如果浇注速度相对偏小，可以将浇注口设定在模具中心点的位置，以此来减少模具上方的最大应力，使模具的寿命能够由此得到提升。此外，现行的加压铸造技术整体设备结构相对较为简单，造价成本偏低，且本身能够被技术改造的可能性也比较大，这也使得该项加压铸造技术在铝合金轮毂制造中得到了广泛的而应用。

3 结论

总而言之，在制造业迅猛发展，汽车需求量不断增加的今天，人们对铝合金轮毂这一汽车中重要零部件的关注度也在不断提升，汽车中的铝合金轮毂也在逐步朝着轻量化、高强度、美观化和大直径的方向逐步发展。在铝合金轮毂不断发展的过程中，对其生产制造工艺的研究也提出了更多的要求。因此，为了能够进一步的保障铝合金轮毂的制造质量，满足汽车制造行业对于铝合金轮毂质量的制作要求，对铝合金轮毂的加压铸造技术展开细致的研究，也成为未来一段时间内，汽车制造行业必须要认真对待和执行的问题。