浅析铝合金轮毂低压铸造模具的冷却方法探究--中国期刊网

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浅析铝合金轮毂低压铸造模具的冷却方法探究

发表时间：2020/8/5 来源：《基层建设》2020年第10期作者：闻强范单华汪琴琴

[导读] 摘要：伴随着人们生活质量的日益提升，我国人均汽车所有量正在不断的增长，这对于推动汽车相关产业的发展有着积极推动力。

        广东鸿图武汉压铸有限公司湖北 430200
        摘要：伴随着人们生活质量的日益提升，我国人均汽车所有量正在不断的增长，这对于推动汽车相关产业的发展有着积极推动力。现阶段，我国汽车制造产业中最常用到的便是铝合金材料，该材料具有质量轻、可塑性强等特点，由其所铸造出来的零件在汽车行业中的应用效果非常良好，因而铝合金材料铸造已经逐渐受到了汽车领域的广泛关注。在开展铝合金轮毂低压铸造的过程中，铝合金表面在受热后会极易发生热收缩现象，进而引发产品出现变形和气泡缺陷，并最终影响到模具的正常使用。所以，确保铝合金轮毂低压铸造模具可以进行快速、安全的冷却，将会是提升铸件质量的最好方式。基于此，本文将对铝合金轮毂低压铸造模具的冷却方法进行详细的探究，以供相关研究者参考。
        关键词：铝合金轮毂；低压铸造模具；冷却方法
        近些年来，铝合金轮毂在汽车行业中的广泛应用，促使其铸造质量越来越受人们的重视。但是由于铝合金轮毂低压铸造时的热收缩现象较为严重，所以铸造出的零件也就会存在严重的质量缺陷，并且还会促使相关模具无法在使用，这样不仅会降低铝合金轮毂铸件的生产效率与质量，同时还会为模具工厂带来巨大的经济损失，进而影响相关企业的的经济效益与社会效益增长。针对此类情况，我们就需要加大对低压铸造模具冷却方法的优化与创新力度，从而促使铸件的冷却可以按照良好的顺序进行，这样就可以有效的改善快速冷却所带来的铸件质量问题，以便为生产出表面光滑、质量合格的逐渐产品带来积极的贡献。
        1、铝合金轮毂的概述
        1.1 原料
        当前常见的铝合金轮毂，主要采用A356.2铝合金为原料，铸造性和耐磨性较好。虽然此类铝合金具有明显的优势，但在实际应用中，仍然采取也一些新能改进措施，如加入稀土元素和细化剂、改进生产工艺等。相关研究表明，将适当稀土元素加入到A356.2铝合金当中，能够使低压铸造成形过程中的针孔明显减少。而且，研究结果显示对单一稀土元素的添加，自身质量分数应在0.3%以内，而混合稀土最佳的添加量在0.3%。通过改变铝合金节点温度、调节铝合金含量等措施，通过有效的热处理方法，能够极大的增强铝合金自身的拉伸长度、伸长率等指标，能达到20%左右的提升。另外在疲劳强度、冲击韧度等方面，也能够的得到增强，约为10%左右。
        1.2 分类
        轮毂的主要作用包括装饰和实用两个方面，目前常见的轮毂主要包括采用重力铸造技术、低压铸造技术形成整体轮毂的一片式铝轮毂；采取中心铸造或加工成型的两片式铝轮毂；采取螺钉连接、加工成型、中心铸造或其它连接的三片式铝轮毂；采取中心率制造、轮辋钢制、螺钉连接的钢铝复合轮毂；中心冲压、轮辋旋压成形焊接的钢轮毂；以及赛车当中最常用的复合材料轮毂等。
        1.3 优点
        与传统钢轮毂相比较而言，铝合金轮毂的优势会更加明显。铝合金轮毂的导热率高于传统钢轮毂，因而在相同的条件环境中，铝合金轮毂的导热性能会更好一些。铝合金密度低于钢，所以采用该材料铸造而成的汽车轮毂就能够有效的减少汽车重量，一旦汽车重量有所降低，其燃油效率就能够得到极大的提升。此外，在我国不断提倡节能环保理念应用的时代背景下，铝合金轮毂的使用将可以满足我国节能环保事业发展的需求。最后，铝合金所具有的可塑性强特点，将可以促使铝合金轮毂形状变得多样化，其外表美观性也可以得到提高。在经过良好耐腐蚀处理过后，铝合金轮毂的色泽和美观将会更上一层楼。
        2、铝合金轮毂的生产流程
        在铝合金轮毂的生产过程中，通常具有较为复杂的生产工艺流程，例如原料准备和熔炼，运用相应科技完成基本铸造、切削加工、热处理、喷完加工、去毛刺加工等，然后进行日常清洗，检测气密性和动平衡性能，剔除毛刺，涂抹预处理，同时检验基本性能和外观性能，最后包装入库。在车面当中，铸造技术具有比较高的标准，在表层上不能有任何瑕疵出现。

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而这一问题也是低压铸造过程中，长期以来一致难以有效解决的一个重要问题。在整个生产流程当中么，如果能够全面有效的管控好各个工序环节，则就能够取得较为理想的铸造成果，铝合金轮毂车面质量也能够得到保障和提升。结合现有的技术水平和实际情况，主要采用轮毂技术中占比达到80%左右的低压轮毂铸造技术。
        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，轮辐部分则有其与五根风管冷却。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。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，铝合金熔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，以达到更好的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，也正是这个样的顺序冷却，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，有效的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。
        结语：
        总而言之，为了避免铝合金轮毂低压铸造中可能会出现的质量问题，我们就需要掌握好其模具的冷却方法，这样不仅可以保证铸件产品整体质量，同时还可以降低铸造成本，节约材料浪费，以便为相关企业的高速发展带来良好推动力。此外，随着科学技术的不断进步，铝合金轮毂低压铸造过程中也可以适当的引用计算机技术，这样能够为铝合金轮毂模型的冷却提供有力的数据支撑，从而为铸造模具与产品的进一步研发与改进带来积极帮助。
        参考文献：
        [1]探析汽车铝合金轮毂低压铸造工艺研究[J]. 陈鹤. 世界有色金属. 2018(03)
        [2]重载车低压铸造铝合金轮毂弯曲疲劳试验仿真方法研究[J]. 边雷雷,岳峰丽. 沈阳理工大学学报. 2014(04)
        [3]基于PLC的铝合金轮毂低压铸造智能控制探究[J]. 史国飞. 世界有色金属. 2019(11)