低压铸造铝合金轮毂用模具表面涂料的实验研究

Equipment Manufacturing Technology No.11，2017

铝合金轮毂用模具是轮毂成形过程的重要工艺装备[1]。在低压铸造过程中，模具除了受到力与热的冲击，模具的工作表面还与坯料间存在摩擦。在有色

金属浇注行业里，使用金属型模具的时候，

在模具的型腔里、分型面都要使用涂料，涂料是生产优质铸件不可缺少的辅助材料[2]。涂料的选用及配比对铸件质量起着至关重要的影响[1]。研究优质的模具涂料材料及配比具有十分重要的意义。

某轮毂生产公司低压铸造铝合金轮毂用模具如

图1所示，其涂料成分为石墨11#涂料（模修配制）

、633#涂料（铸造配制）、395#涂料（铸造配制），搅拌

均匀，

石墨11#涂料的配比为：石墨涂料∶水=1∶3.虽然以上模具表面涂料能够保证轮毂坯料的生产，由于模具涂料粒度等问题铸件表面粗糙，使部分铸件需

要返工打磨，涂料脱落造成铸件产生缩松而报废，导

致模具上机班次低，生产效率低、

成本高。鉴于在生产中出现的以上问题，

研究和开发新的涂料、配比及配制，减少轮毂坯料缺陷，

提高模具的生产效率及轮毂坯料的合格率具有十分重要的意义。

1实验方法与涂料选用、配制及厚度

1.1实验方法

本实验的基材为铝合金低压铸造模具用13#

钢，通过用涂料喷枪将配备好的涂料喷至顶模、底模、边模，达到喷涂要求之后，进行上机实验，

观察模具在上机过程中铸件的表面光洁度、

脱模难易程度、上机工作时间、有无铸造缺陷及涂料脱落程度等。1.2涂料选用

根据以上问题，在实验选择涂料时，

涂料应具有一定的粘附强度，能牢固地粘附在模具表面上，充型使在铝液冲刷和温度剧烈变化的条件下不开裂、

不脱落[3]；涂料应有足够的流动性，以便于喷涂或冲刷至型腔表面[3]；严格控制涂料的粒度，

粒度越细，铸件表面越光洁，脱模阻力越小，但粒度太细，涂料的排气性变差[3]；

根据工艺要求，型腔表面的不同部位需喷不同导热性的涂料，以调节铸件的顺序凝固[3]。在

实验中，选择Y81#涂料（模修配制）、21688#白涂料（铸造配制）、395#涂料（铸造配制）

代替石墨11#涂料（模修配制）、633#涂料（铸造配制）、395#涂料（铸造配制）

。1.3涂料的配制及喷涂

配置前将涂料原液搅拌均匀，倒入搅拌器内，然后徐徐加纯水，

配比如下：（1）395#黄涂料与纯净水的配比（体积比）为1∶6，配制时比例误差为±1；

（2）21688#白涂料与纯净水的配比

（体积比）为低压铸造铝合金轮毂用模具表面涂料的实验研究

李志强，刘春梅，娄振洋，

关婷婷（青海高等职业技术学院，

青海海东810700）摘要：铝合金轮毂用模具是轮毂成形过程的重要工艺装备，压铸模具的可靠性直接影响铝合金轮毂的质量。模具表面涂料对低压铸造有非常重要的意义，选择和有控制地应用最佳的金属型涂料或将涂料进行合理的组合，对生产精美的铸件起着重要的作用。以某轮毂生产公司的喷涂工艺为例，分析模具表面涂料成分、配比及工艺对模具性能及坯料成型的影响，根据生产过程中出现的问题，对模具表面涂料成分及配比进行改进实验研究，得到更加合适的涂料及配制参数。实践证明，使用改进后模具涂料，经过上机试验，模具上机班次增加，模具腐蚀保护、顺序凝固、金属液流动性及脱模性能明显提高。关键词：低压铸造；模具；涂层中图分类号：TG233.2

文献标识码：A

文章编号：文章编号：1672-545X （2017）11-0178-03

收稿日期：2017-08-17

作者简介：李志强（1990-），男，甘肃会宁人，本科，助教，研究方向：有色金属焊接、低压铸造。

图1低压铸造铝合金轮毂用

模具

178

《装备制造技术》2017年第11期

1∶15，配制时比例误差为±1；

（3）Y81#涂料与21688#涂料与纯净水的配比

（体积比）为1∶1∶18，配制时比例误差为±1；

同时搅拌器运转，搅拌器速度控制匀速搅拌，设定加热温度。涂料使用期限：夏季24h ，冬季48h ，其他36h.

涂料在喷涂时，在顶模、

底模及边模喷涂涂料种类、层次及厚度各有差异，不同位置不同层次所用涂料及厚度如表1所示。

1.4涂层厚度控制点

顶模：减重窝立面、法兰斜面、

轮缘侧壁中部。底模：螺栓孔立面、窗口立面、

底模正面。边模：边模上驼峰处、中间部位、

下驼峰处。2实验结果分析

2.1铸件表面光洁度

通过上机试验，选取一个轮毂铸件进行表面观察，轮毂铸件如图2所示，其轮毂毛坯表面光滑，无明显气孔、缩孔、砂眼、裂纹、表面缺陷及形状缺陷，无外观和强度缺陷，铸件表面光洁度好。

2.2脱模难易程度

在上机试验过程中，观察铸件是否易脱模，

其脱模过程如图3所示。压铸完成之后，

顶模上升，轮毂铸件随着顶模上升，铸件转移台旋转至铸件下方时，

顶模顶杆下移，使得铸件脱模，

由铸件转移台将轮毂铸件送至自动化辊道，顶模下移、合模，铸造开始。由图3所示，使用实验涂料，模具的脱模难度降低，

大大提高劳动生产率，降低劳动强度。

2.3上机工作时间

在上机试验过程中，记录2种试验模具上机至

下机的工作班次，其记录表如表2所示：使用实验涂

料之后，模具的生产班次都在7班次以上，

大大减少补喷涂料次数，减低模具维修工段的劳动量，

使生产能连续进行。

2.4有无铸造缺陷

使用实验涂料用试验模具上机试验过程中，

选取一轮毂铸件，进行断口试样分析，

其组织细密、均匀，存在较少的铸造缺陷。其断口试样形貌如图4所示。

2.5涂料脱落程度

使用新的模具涂料上机试验，

待模具下机之后，其底模、边模外观图如图5所示，涂料脱落很少，外表光滑。

喷涂层次涂料

厚度打底层涂料顶模、边模打底层涂料为21688#白涂料10~20mm 功能层涂料底模功能层涂料为21688#白涂料

顶模造型面为21688#白涂料顶模轮辋区域为395#黄涂料10~20mm

30~40mm 30~40mm

边模涂料边模功能层涂料为395#黄涂料

30~40mm 润滑层涂料

底模喷涂完功能层涂料后，喷涂Y81#润滑涂料

10~20mm

底模重点部位为轮辐立面及螺栓孔侧壁，喷涂时喷枪尽量与喷涂部位垂直

表1不同层次所用涂料及厚度

图2轮毂铸

件

图3脱模过程

（a ）

（b

）

表2试验模具上级班次

试验模具上机时间

（班次）模具18788模具2

7

8

7

8

图5底模、边模外

观

图4断口试样形貌

50μm

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