低压铸造铝合金车轮主要缺陷分析与控制

・１８・　科技论坛　低压铸造铝合金车轮主要缺陷分析与控制　王英杰　（中信戴卡股份有限公司，河北秦皇岛０６６０００）　摘要：铝合金车轮的低压铸造技术不容忽视，其不仅可以大大降低制造成本，也可以提升产品质量。在低压铸造中，不容忽视的是各种　各样的铸造缺陷，生产企业每年因铸造缺陷报废的车轮数量庞大，所以研究铝合金车轮低压铸造缺陷，找到解决对策则显得意义重大。　关键词：低压；铸造；铝合金车轮；缺陷　这些金属液无法及时填满开裂部位，裂缝自　车轮是汽车身上最重要的零件，没有车轮，汽车就无法正常行　为如果开裂速度过快，驶，车轮对车的整体性能影响起到了至关重要的作用。为了保证汽　然就会形成。　为了避免产生裂纹，首先，需要合理设计升液系统。升液管不宜　车在行驶过程中的安全，车轮需要满足各项要求，最基本的一项要　求就是要能够承受自重载荷好不同方向的冲击载荷。铝合金车轮美　过长，否则会使金属液过早凝固。要尽力缩短金属液面与浇口间的　观大方，轻便实用，在铸造中对公差和缺陷的要求非常严格。常见的　距离。扩大保温层厚度，可以通过增加保温套的直径来实现。然后还　铝合金车轮铸造技术主要是低压铸造，因其成本低、生产效率高而　要采取保温功能好的材料。增加升液管的直径，以防过早凝固。　备受各大生产企业的重视。　３．２缩孑Ｌ缩松　缩孔缩松是压铸车轮中的常见缺陷。缩孔主要体现在显微组织　１铝合金车轮发展　改革开放以来，我国对于压铸件的需求日益提升，因此，大量的　中未形状不规则、不光滑、大而集中的空洞，而缩松则表现而小而分　铝合金铸造厂逐渐繁荣起来。进入２１世纪，中国的铝合金车轮产业　散的孔洞。缩孔缩松缺陷主要是由于和在凝固过程中没有得到很好　发展迅速，但与国外相比还存在一定的差距，其主要问题在于生产　的补充区域所出现的现象。缩孔缩松会降低材料的性能，减少产品　设备落后，工艺有待于进一步提高，从而导致不合格产品居多。　的寿命。根据实践可知，缩孑Ｌ缩松主要出现在轮辐、轮　和轮辋部　我国的铝合金铸造技术起步较晚，解放后才逐渐重视铝合金铸　位。缩孔缩松与合金液的温度、充型速度、保压时间及顺序凝固有　造Ｔ业。在２０世纪８０年代，中国的铝合金车轮开始逐步发展，并在　关。　２Ｏ世纪９０年代得到了跨越式发展。当铝合金车轮企业在我国如雨　关于缩孑Ｌ缩松的控制，第一，要冷却合金液充型的温度；第二，　后春笋般迅速蔓延后，对于铝合金车轮技术的研究也提上日程，尤　提高保压的压力和时间。第三，科学设计车轮结构。第四，通过合理　其是对于铝合金车轮铸造缺陷的分析则不断涌现出新的理论。　的冷却方式与系统保证凝固的正确顺序。　２铝合金车轮低压铸造　３．３微孔　在现阶段，人们更加倾向于能源利用高、污染小的汽车，这也是　微孔又称之为气孑Ｌ，其尺寸很小，形成机理较为复杂。受到氢的　汽车制造商在选择材料时需要考虑的因素。在各种考虑因素中，汽　溶解度影响，合金液在不断吸入氢后，会不断溶解氢，当达到其溶解　车减重很重要，为了满足顾客的需求，当各项性能不断满足的同时，　度后，一些被溶解的氢气会释放出来，如果氢的浓度大于凝固　域　其带来的必定是车身白重的提升，这就需要采取轻质材料，通过减　的压力，这时候就会形成气孔。气孔的多少和大小不仅与溶解在铝　重提高燃油的经济性。铝合金强度高，轻便，耐腐蚀性强，成为轻质　合金液中的氢浓度有关，还受到凝固条件的影响。金属液在不断凝　材料中的首选。　固的过程中，尤其到了最后阶段，局部压力的下降速度很快，这样就　铝合金车轮低压铸造技术是在金属型铸造基础上积累经验发　会　分压超出局部压力值而形成气孔。气孔的形成无法避免，而且　展起来的。其主要就是将金属在密闭的容器中融化后，借助液面上　气孔的数量与时间有关，如果铸件在夏天和秋天生产，那么气孑Ｌ的　的压缩性惰性气体或空气的压力降金属液通过升液管压人型腔，使　数量就会增加。　其在压力状态下逐渐凝固。然后再减小液面上的压力，使升液管中　气孑Ｌ不仅影响车轮的美观和装饰，还会影响车轮的疲劳寿命。　末农谷的液相金属液回落到熔炉中。低压铸造技术生产的铸件质量　所以针对气孔的控制措施亦要开展。第一，使用的炉料可以将氢清　高，结构紧密，能够节约大量的制造成本。目前，该技术在国内外应　除干净，改进排气装置的排气功能。第二，铝液充型时能够保持合金　用得十分广泛，大约有９０％的汽车车轮采用低压铸造的方法。铝合　液按照顺序充型。第三，涂料的选择要慎重，尽量选择发气量少的类　金车轮采取低压铸造技术可大大提升产品的性价比，质量上乘。　型。　３铝合金车轮低压铸造缺陷分析和控制　结束语　铸造缺陷是制约铝合金低压铸造发展的主要因素。常见的铸造　综上所述，关于低压铸造铝合金车轮主要缺陷分析与控制需要　缺陷有裂纹、缩孑Ｌ、针孑Ｌ、氧化膜夹杂等。国内学者针对这一现象做　高度重视，这样才能不断提升铝合金车轮的性能，提高车辆驾驶的　了大量的研究工作。有学者针对Ａ３５６铝合金车轮低压铸造缺陷进　安全系数。低压铸造在铝合金车轮的生产中具有不可或缺的影响　行了分析，并对相关现象出了自己的观点，还提　了工艺方面的改　力，其拥有许多铸造方式缺乏的优点，所以更要高度重铸造缺陷对　进措施。还有学者针对裂纹的形成与消除提出了观点，由于裂纹形　车轮的质量影响。　成原因复杂，所以在防范裂纹生成时，需要调整车轮结构、设置合理　参考文献　圆角、提高模具温度、合理设计升液系统等。　【１】张响．铝合金车轮数字化仿真及工艺优￣ｅｑＤ］．杭州：浙江大学。　　铝合金车轮的铸造技术要求很高，其要满足各种要求，如车轮　２００８．的气密性、表面抛光、几何公差和旋转平衡等。但铸造缺陷的存在将　『２１朱利利．低压铸造铝合金车轮主要缺陷分析与控制『Ｄ１．秦皇岛：燕　大大限制满足这些要求的可能性。作为铝合金车轮铸造技术中不可　山大学，２０１５．　避免的问题，关于铸造缺陷的研究、分析和改善更加重要。　【３】苏大为．铝合金汽车轮毂低压铸造过程的数值模拟及工艺优化　３．１裂纹　［Ｄ］．南京：江苏大学，２００８．　作为低压铸造中的常见缺陷，裂纹关系到企业的生产成本和生　『４１刘宏磊．Ａ３５６．２铝合金车轮显微组织及力学性能的研究【Ｄ１．秦皇　产效率，更关系到汽车的安全性。裂纹主要是由于应力集中产生的，　岛：燕山大学，２０１５．　分为冷裂纹和热裂纹。冷裂纹主要是因为铸件冷却时内部应力超过　１５ｌ周垫．汽车用铝合金车轮低压铸造过程的数值模拟及其疲劳性能　铸件自身强度的极限而形成的裂纹，多生成在铸件表面。热裂纹则　分析『Ｄ１．南京：江苏大学，２００９．　主要产生于合金的凝同之中，这主要取决于固态收缩是否会受到阻　【６１李平，陈丹囝，王祝堂．铝合金车轮生产与性能【Ｊ１．轻合金加工技术，　碍，如果没有阻碍就不会产生热裂纹，而一旦受到阻碍，就可能会因　２０１　１．１　１：１－２０．　应力的存在而导致枝晶间的液体金属薄膜未凝同而产生热裂纹，因