铝合金车轮低压铸造工艺

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；
f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。

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。

a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。

b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400500℃，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。

c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。

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。

d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：
(1). 防止铝合金对型腔的腐蚀，增加铸型的寿命，起着保护模具的作用；
(2). 防止铝合金粘结在型腔或分型面上，使生产能连续快速进行；
(3). 调节顺序凝固的温度场，创造无缩松的铸件；
(4). 涂料使型腔里有一层隔热的保护组织，使金属液易于平稳地流入广大型腔，增加金属液的流动性，增加金属液的填充性能；
(5). 金属液往型腔里填充时，涂料能包容一些型腔和金属中析出的一些气体，减少气孔；
(6). 减薄局部热节处的涂料或采用快冷涂料，可以减少或消除局部的热节处的缩松；
(7). 保温涂料可延缓浇口的冷却速度，涂料是当前唯一可用的法宝；
(8). 涂料有利于脱模，特别是石墨涂料DYCOTE 11#涂料，可以减少飞边的产生和粘铝。

e涂料性能和配比
我们使用的涂料基本上是深圳派瑞克有限公司研制的DY08（39#），DY05（34#）。

涂料都是水基耐磨性涂料，是以隔热性的无机晶质材料及粘结剂为主要成份，经特殊工艺制成的糊状，经调配喷涂以后在模具表面形成一层保护组织，DY08（39#）由于颗粒特别细及耐热性能良好，有较强的粘附性，常用其为打底涂料。

DY05（34#）是一种含有高效保温材料的
涂料，通过调整喷涂不同的厚度，可使模具形成合理的金属结晶的温度场，有利于金属的顺序凝固，此涂料常作为铸型的面料。

上述两种涂料是两种功能互补的涂料，两者配合使用才能发挥最佳的效果。

f涂料的选择
涂料的选择应考虑如下事项：
(1). 涂料的粘结力：涂料应具有一定的粘附强度，能牢固地粘附在金属型的表面上，在充型时铝液的冲刷和剧烈的温度变化下不开裂，不脱落；
(2). 涂料的颗粒度：涂料的颗粒度越细，铸件的表面越光洁，脱模阻力越小，但涂料的排气性差；
(3). 涂料的流动性：涂料应有足够的流动性，便于喷涂于型腔表面，或涂刷于型腔表面；
(4). 涂料的导热性：根据工艺要求，往往型腔表面的不同部位喷不同的涂料，调节铸件的顺序凝固；
(5). 涂料的配比：
39#涂料；一份39#原液加4 份水，将涂料和水加入搅拌桶搅拌810 分钟。

34#涂料：一份34#原液3 份水，将涂料和水按比例加入搅拌桶，搅拌810 分钟。

涂料的配比应注意如下事项：
①. 配制好的涂料使用时间不超过8 小时。

②. 涂料稀释的浓度需要在实践中积累。

涂料太浓，涂层容易喷厚，表面粗糙和结疤。

涂料太稀，型腔不容易上涂料。

以广州必达新技术研究有限公司的涂料为例，DY05（34#）涂料稀释至波美度2030 为宜；DY08（39#）涂料稀释至波美度2528 为宜。

7. 模具的预热和喷涂
将准备好的模具送入加热炉内进行加热至350400℃，保温3 小时以上，然后再进行喷涂操作。

模具从炉中取出来，用砂纸或钢丝刷清理干净型腔表面的烟尘脏物，然后用风枪喷净模具表面的灰尘。

喷涂料的时候要求模具温度范围在180250℃之间，不能低于170℃；如果模具温度较低，水份不容易挥发，涂料易积水，涂料的粘附力差，涂料易脱落，影响铸件质量。

除涂料的成份外，喷涂的方法也很重要，喷涂方法是否恰当，对涂层质量产生影响，进而也影响铸件质量和铸件合格率。

喷涂料的喷枪咀距喷涂表面距离230 ㎝，喷咀太近，涂料容易堆积，涂层易积水，喷嘴太远，涂料粘结不牢。

涂层最好是35 层叠加式的薄层组成，，而不是12 层厚涂料组成，通常情况下，涂层的厚度为0.070.2 ㎜。

喷涂时一定要平稳，要成雾状，不断的移动，不能喷一喷停一停。

上、下、侧模先用39#涂料作为底层涂料，34#涂料作为面层涂料起主要保温作用，上模由内到外，侧模由下到上，按照顺序凝固的要求控制厚度，一般距离浇口越远的部位涂料的厚度越薄。

下模无特殊要求不允许喷34#涂料。