内燃机与配件前几年汽车行业发展迅猛袁 铝合金轮毂供不应求袁 各轮毂公司也没有太追求良品率尧轻量化袁 但这几年铝合金轮毂行业已进入了微利时代袁 竞争也进入了白热化阶段袁 各轮毂公司在提升产品良品率尧毛坯轻量化尧产品轻量化方面大力发展遥铝合金轮毂制造技术是多种多样的袁而铝合金轮毂的铸造工艺袁目前主要有两种院一种是金属型重力铸造袁一种是低压铸造袁 低压铸造还在其中占着最重要的地位遥低压铸造相对重力铸造来说优点主要是院铸件是在压力下结晶袁内部组织比较致密袁机械性能好曰金属材料利用率相对较高遥其实袁这也只是和重力铸造相比遥低压铸造本身也是有很多问题的袁也亟待解决遥铝合金铸造是必须符合顺序凝固原则的袁必须是重要部位先凝固袁冒口部位后凝固袁才能保证重要部位不产生缺陷袁性能能够满足要求袁但如果凝固过程类似于下面的过程袁虽然也属于顺序凝固的范畴袁但因在凝固过程中轮辐中间部位出现中断袁 导致轮辐R 角部位不能得到及时的补缩袁而产生缩孔或缩松遥我们知道袁A356.2 的液相温度为 613益袁 固相温度为556益袁其结晶过程是在这个温度范围内逐步完成的遥随着枝晶的不断增大袁其粘度升高袁流运性变差袁而且补缩是在枝晶间的缝隙内进行的袁温度越低袁枝晶越大袁缝隙越小袁补缩能力越差遥在A356.2 这种固液结合的状态中袁有一个临界点袁这个临界点值的大小和补缩能力有关袁低压铸造尧高压铸造及重力铸造这个临界点是不同的袁对于低压铸造来说袁理论上一般取50% 袁当液相分数少于这个临界点时袁A356.2 的宏观补缩通道已经基本关闭袁无论加压多少袁周期加长多久袁对补缩已经基本不起作用了遥 这个液态临界分数是产生缩松的本质袁只有液态分数高于这个临界点时才有补缩通道的存在遥对于低压铸造铝合金轮毂来说袁产品结构是相对固定的袁主要是尺寸的不同袁虽然属于回转件袁但由于轮辋及轮辐的壁厚较薄袁也应属于薄壁铸件的范畴袁其有效的补缩时间是非常有限的袁大概只有60-100S袁若想各部位补缩充分袁时间一定要把握好遥我们一般解决R 角缩松的办法不外乎就是加封层尧减薄底模及上模底部厚度渊改变产品除外冤袁 无论是哪一种袁都是为了提升轮辐部位的温度袁延长补缩时间袁一般情况下袁通过这些措施能延长补缩时间10-20S遥适用于热量守恒定律院Cp铝伊籽铝伊V 铝伊T 降=Cp钢伊籽钢伊V 钢伊T 升袁其中Cp及籽全部为材料固有属性袁为定量袁只有体积V 及温度T可变袁V 铝增大及V 钢减小袁都可以使T 升增大袁都可更利于R 角补缩遥对低压铸造来说袁 冷却系统是模具的重要组成部分袁冷却工艺是铸造工艺的核心袁冷却直接作用在模具上使之形成稳定的温度场袁间接作用在铸件上加速冷却部位的凝固速度遥 对于铝合金铸造来说袁冷却的目的为院淤加速热节点部位的凝固袁减少其缩松的产生渊主要是R角部位冤曰于提高冷却部位的机械性能渊主要是轮辐部位冤曰盂使铝液集中的厚大部位加速凝固渊主要是中心部位冤曰冷却的目的不同袁冷却的开关时机是有区别的袁一旦错过了最佳时机袁冷却效果将大打折扣遥淤对于解决缩松问题的冷却袁在其前端还存在补缩通道时冷却时间越长尧强度越大袁对解决缩松问题效曰于对于提高机械性能的冷却袁在其结晶过程中施加冷却袁能最大限度的提高性能曰盂对于加快厚大部位凝固的冷却袁在不影响其他部位凝固顺序和补缩的前提下尽早开启遥图2为铝合金轮毂铸件主要冷却通道分布图袁各个冷却通道开关时间和冷却强度不仅要考虑其冷却目的袁还要考虑此风道对铸件其他部位的影响遥R 角位置作为铝合金轮毂主要的热节点袁如何改善此部位的缩松问题是轮毂行业一直以来的难点袁这就显得冷A356.2 低压铸造铝合金轮毂缩松分析及改善措施张丽娟渊保定市立中车轮制造有限公司袁保定071000冤摘要院铝合金轮毂铸造生产中各部位容易产生缩松缺陷袁且是铸件缺陷当中最常见的缺陷遥通过铸造模拟分析软件分析铝合金铸件缩松产生的原因袁并通过设置合理的冷却风道及工艺改善此缺陷遥关键词院铝合金轮毂曰良品率曰R 角缩松曰轮辐缩松曰热节曰顺序凝固图1窑86窑InternalCombustionEngine&Parts却设计及工艺配置尤为重要遥 通过前面的分析可以看出袁轮辐部位对R 角的补缩时间非常短袁 我们可以通过铸造模拟分析软件分析好后再配置冷却位置尧冷却时间及冷却的开关时间遥 当然袁工艺配置时也要综合考虑轮辋的凝固顺序袁不能产生轮辋缩松遥除了R 角部位易产生缩松外袁 轮辐部位也容易产生缩松袁轮辐缩松后分析机械性能袁无论是延伸率尧还是抗拉强度尧屈服强度都会下降袁影响轮毂的整体强度遥对于提高轮辐性能的冷却袁 只有在其结晶的过程中的冷却才有效袁轮辐凝固完成后的冷却对提高轮辐机械性能就没有什么影响了袁只会阻碍R 角部位的补缩袁是不可取的遥 如图3是模拟分析中两点的温度曲线遥以上已经提到了低压铸造的液相分数有一个临界点50% 袁R 角部位补缩已经在液相分数大于50%时完成袁当液相分数小于50%渊 即上表中凝固50-100%之间冤 时袁可以施加冷却渊 即轮辐A 点的最佳冷却设置时间为90-185S袁轮辐B 点的最佳冷却设置时间为110-240S冤袁便于提升轮辐机械性能遥从冷却分布图及模拟分析来看袁轮心位置是低压铝合金铸造冷却最集中的部位袁也是最后凝固的部位袁其冷却强度及时间受铸造周期的影响袁冷却要持续到开模时再关闭袁但具体开启时间要根据不同的轮型及X-ray的检测结果来判定遥结论院 铝合金铸造最易产生缩松的位置主要有轮辐尧轮辐R 角尧轮心及轮辋袁无论是通过铸造模拟分析软件提前预防袁还是生产过程当中通过工艺调整来控制袁只要我们对各部位产生缩松的原因分析到位了袁 冷却时机把控了袁就一定能做到事半功倍遥参考文献院[1]庞午骥袁曹振伟袁万金华.铝合金车轮制造技术及发展趋势[J]援铝加工袁2017渊 2冤院4-7.[2]邱孟书袁王小平.低压铸造实用技术[M].机械工业出版社2011袁4.[3]亢彦海援汽车用铸造铝合金轮毂低压模具的设计[J]援现代零部件袁2011渊 10冤院70原73援[4]代颖辉袁储秀欣援基于ProCAST的汽车轮毂铝合金轮辐模具设计[J]援铸造袁2014渊 5冤院476-478援[5]赵树国袁曹阳袁黄宏军袁等.半固态挤压过共晶铝硅铁合金组织与性能的研究[J]援铸造袁2013袁62渊 12冤院1172-1175.图3图2 冷却分布图窑87窑
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