浅析铝合金轮毂低压铸造模具的冷却方法探究

浅析铝合金轮毂低压铸造模具的冷却方
法探究
摘要：针对铝合金轮毂低压铸造，铸件的加工面容易产生表面热收缩，进而
涂装后外观上产生气孔，造成产品报废的问题，对低压铸造模具的冷却方式进行
了研究。

结果表明，通过改变模具下模的冷却方式以保证铸件表面的顺序凝固，
从而消除工件表面热收缩现象，大幅提高了铸造的合格率。

关键词：铝合金轮毂；低压铸造
0 引言
在进行铝合金轮毂低压铸造时，铝合金的表面积由于受热容易发生热收缩，即容易变形，热收缩后就会产生气泡，造成模具的报废不能使用。

由于这种情
况经常发生，这就给模具工厂带来很大的损失，严重影响工厂的经济效益，
所以我们必须认真研究解决这一问题。

经过研究，我们发现改变下模具的冷却
的方式，可以造成铸件表面积按顺序冷却，从而减轻瞬间冷却带来的弊端，
使气泡不再产生，实现铸件表面积的光滑，使产品合格。

1 铝合金轮毂生产地工艺流程
铝合金轮毂生产的工艺流程比较的复杂，包括：原料准备、熔炼、材料检验、铸造、射线探伤技术的应用、交口、热处理、材料性能检验、喷丸处理、切
削处理、去毛刺处理、清洗、动平衡检验、气密性检验、表面修磨、清洗、涂装
前预处理、涂装及烘干、精车亮面、去毛刺、涂装前预处理、性能以及外观检验、包装入库。

铸造技术对车面的要求非常的严格，不允许有任何的杂质在表面上，这一直是低压铸造业的一大难点，如果能够把每一道工序的质量控制好，将会
在铸造业上取得一定的成就，保证轮毂车面的质量。

在当前的技术发展中，我
们主要的是采用低压轮毂铸造技术，这种技术在轮毂技术中占有80%的比重。

下
面就分析一下铝合金轮毂低压铸造冷却的方法。

2 铝合金轮毂概述
2.1 铝轮毂的基本化学成分
现阶段，铝轮毂的主要原料为A356.2铝合金，这是因为这一铝合金具有
适宜的耐磨性与铸造性。

即便A356.2铝合金具有一定的优势，然而研究人员仍
旧借助不同方式来改进性能，主要包含：改进生产工艺、增添细化剂与稀土元
素等。

有关结果表明，在A356.2铝合金内融入稀土元素可全面降低低压铸造成
型环节的针孔，同时，单一稀土元素自身的质量分数不高于0.3%是优良，而
混合稀土最理想的添加量为0.3%。

此外，相关人员经由铝合金含量调节和节点
温度变更，采取科学的热处理工艺促使A356.2铝合金自身的伸长率与拉伸强度
相比超出20%左右，无论是冲击韧度，还是疲劳强度均大大提升，对应的提升
幅度是10%左右。

2.2 主要生产流程
对于铝轮毂，其生产工艺流程相对复杂，包含原料准备、熔炼、基本铸造、科技运用、热处理、切削加工、喷丸加工、去毛刺加工、日常清洗、动平衡检测、气密性检测、毛刺剔除、涂抹预处理、基本性能检验、外观性核查与包装入库。

其中铸造技术在车面中具有较高的标准，坚决不允许在表层出现任何瑕疵，而
这长期以来均是低压铸造尚未攻克的问题，若能把各道工序质量全面管控好，
则会在铸造中创造理想的成绩，保障轮毂车面质量。

在现有的技术发展进程中，我们主要选取低压轮毂铸造这一技术，此技术所占据的比重为80%左右。

2.3 基本优点
铝轮毂和钢轮毂相比具有显著优势，其优点主要表现如下：其一，铝热导
率优良，是237W/ (m, K) , 但钢导热率仅为237W/ (m, K) , 为同样的条件下，铝轮毂具有更加优良的热导率；其二，密度小，这是钢的1/3。

依照相关数据
发现，汽车降低10%的整车质量，可提升7%左右的燃油效率，为此，应用铝
轮毂在低碳生活的达成中发挥着巨大的作用。

其三，外表美观。

铝合金可强化
时效，未经时效出来的轮毂自身的强度不高，易于加工生产成型，同时，经
由耐腐处理操作后，铝轮毂的外表美观，且色泽多样。

2.4 主要种类
轮毂具有实用性与装饰性，并将它在国外命名为时装化工业，其种类翻新
迅速，每年都会推广出全新的款式，主要包含下述几种：其一，一片式铝轮毂。

低压铸造和重力铸造所创造的整体轮毂。

其二，两片式轮毂。

中心铸造，
也可加工成形。

其三，三片式铝轮毂。

中心铸造，也可加工成形，螺钉连接
或者别的连接。

其四，钢铝复合轮毂。

中心铝制造，再轮辋钢制，最后螺钉
连接。

其五，钢轮毂。

中心冲压到轮辋旋压成形，再到焊接，现下最为常用。

其六，复合材料，主要应用在赛车中，其重量较轻，强度适宜，然而价格
却较高。

3铝合金轮毂低压铸造模具冷却方法
在铝合金轮毂的实际生产当中，低压模具主要是从轮毂中心位置充型，率
和金融业通过轮辐向轮毂流动，进而将整个轮毂充满。

通常冷却从轮辐外侧向
中心，将这种冷却方法称为顺序冷却。

轮辐实质上就是浇注系统的通道，同时
其也是整个轮毂被填满的必经之路，因此，轮毂顺序凝固，具有非常重要的
意义。

在模具改进当中，需要采取科学、可行的冷却方法，为了对此加以明确，需要对不同的冷却方式，对铸造所产生的不同影响进行分析。

在冷却模具当中，主要包括了上模、下模等部分，其中，将六环冷却风
管设置在下模，以交口部位为风管一端，轮辐部分则有其余五根风管冷却。

在
这种模具中，主要对汽车表面加以冷却，同时轮辐具有较大的宽度，为了对
冷却质量加以保障，确保顺序冷却，因此冷却风管通常都具有相对紧密的排布[4]。

在风管紧密排布下，中间也具有分成几环排列的间隔风管，为了加快轮
毂温度降低速度，将风管上的冷却排空、支管相对应，从而使轮毂温度能够快
速下降。

而在轮毂周围环境中，轮毂的温度情况，主要是从内到外温度从高到低。

因此，铝合金溶液会朝着冷却风口对应点收缩。

这是以顺序补缩理论为基础，基于该原理，会使原理冷却点位置发生偏移，从而发生表面冷缩情况。

因此，这种点冷却的模式，将会造成铸件表面冷热不均匀，进而形成花斑凹
凸不平。

采用这种冷却方法，铸造得出的逐渐难以达到较高的合格率，通常只
有50%左右。

由于该方法会降低产品合格率，因而会大大增加生产成本，不利
于企业提高经济效益。

所以，需要对这种方法加以改进，以达到更好地控制成
本和提高效益的目的。

根据上述研究能够得出，对于模具冷却方式，需要进一步优化和改进，
可尝试将点冷改变为面冷，能够取得较为理想的效果。

面冷的主要作用是能够
相对均匀的冷却辐条正面，减少或避免局部过冷的问题产生。

采取这种模具冷却方法，能够发挥较好的优势，能够保留模浇口旁边的风管。

在这种装置中，将三根风管取消，并将被取消的风管使用一个冷却镶块代替。

冷却镶块与下模轮辐北部相对应，在辐条下方和镶块之间，采用一条风管
对应冷却，进而能够在下模中，实现从外向内的顺序冷却操作，冷却风的流
动方向是从外侧向中心流动。

而面冷却，也正是这样的顺序冷却，采取这种方
式的冷却，和之前的单点冷却方法相比，具有较为明显的差异。

在改变冷却方式之后，一条冷却风管和辐条位置镶块相对应，同时也可下
模背腔间隙相对应。

冷却的方向是从外侧向中心方向，冷却强度则并不是逐渐
提高，而是逐渐降低。

这种制造模具的方法，与铸造顺序凝固理论相符合，
同时操作性比较强。

据相关数据统计资料显示，对几个批次的铸造产品进行研究，结果表明，所选的产品样本当中，均没有出现明显的热缩情况，在加工
辐条正面之后，其白斑均消失。

采用这种方法进行铸件生产，能够达到96%以
上的合格率，有效地降低了铸件不合格的情况，节省了大量的生产成本，进
而提高了企业生产效率和生产质量，也实现了企业经济效益的提升。

由此可见，传统的低压模具从轮毂中心充型的方式冷却，效果不理想。

而采用改进后的冷
却方式，铸造生产出的产品质量更好。

4结语
总之，铝合金轮毂低压铸造时表面容易受热收缩，产生气泡点，导致产
品不合格，造成材料的浪费，因此可以通过冷却的方式来科学合理地处理轮毂
表面的热收缩和鼓泡等问题。

面冷可以保证铸件按照一定的顺序凝固，促进铸
件质量的提高。

当然这一技术还不成熟，需要进一步的研究和改进，不断提高
铸件的合格率。

参考文献
[1] 杨锦松.低压铸造新技术应用[J].汽车零部件， 2013 (09) .
[2] 许豪劲，万里，吴克亦，吴树森.连续式低压铸造技术的研究与开发[J].特种铸造及有色合金， 2013 (01) .
[3] 潘增源.低压铸造在铝轮生产中的问题解决方案[J].现代零部件，2008 (07) .
[4] 美国发，赵恒涛.低压铸造升液管的研究与应用[J].航天制造技术，2007 (04) .。