鋁合金輪轂鑄造技術工藝研究論文
鋁合金輪轂鑄造技術工藝研究論文
摘要：鋁合金輪轂本身不僅美觀大方，而且非常的輕便、實用，再加上其時尚的外觀，得到人們的喜歡。針對常見的鋁合金輪轂製造工藝，一般會選擇使用鑄造技術，不過一旦出現鑄造不當的問題，就可能會引發質量問題。本文針對汽車鋁合金輪轂鑄造的重要性進行分析，進而闡述常見的鑄造技術，最終透過工藝的分析，希望可以掌握不同鑄造工藝的實際特點，最終保證產品的質量。
關鍵詞：鋁合金；輪轂；鑄造
隨著製造業的不斷髮展，鋁合金部件在飛機制造、汽車製造之中得到廣泛的發展與應用。隨著汽車工業輕量化的發展，汽車的鋁合金輪轂研究成為當前汽車工業的核心內容。但是考慮到其部件結構相對複雜、尺寸的多樣性，所以鋁合金輪轂在進行澆注的時候很難去控制其大尺寸部件的精度以及熱量分佈。針對鋁合金發展，鑄件內部質量以及表面精度就成為發展的難題。
1鋁合金輪轂鑄造的重要性
在汽車的生產製造中，汽車的鋁合金輪轂鑄造工藝對於生產具有重要的意義。透過鋁合金的應用，可以達到簡單輕便、節能減排的要求。鋁合金本身帶有輕質的特性，所以對於車輛的制動能量有著直接的影響，並且其有效的運用還會幫助汽車提升其加速功能，從而降低汽車的油耗，實現環境保護目標。另外，汽車的鋁合金輪轂本身具有減震性強、散熱快等特點，當鋁合金材料與輪胎實現相互分離之後，就可以降低其震動性，這樣在幫助使用者提升駕駛舒適度的同時也能夠幫助汽車延長使用壽命。鋁合金輪轂鑄坯本身的強度較低，這樣可以滿足紋路的繪製與加工，並且還能夠推動汽車的輪轂朝著多樣化的形態發展，幫助使用者增強其視覺效果，這樣在滿足工藝最佳化、增強機械效能的同時也能夠提升輪轂本身的製造利用率，最終滿足輪轂新型工藝的發展需求[1]。
2汽車鋁合金輪轂常用的鑄造技術
目前，在汽車製造工藝之中，鋁合金輪轂憑藉其本身的優良效能得到廣泛的應用。對於鋁合金輪轂而言，其常用的鑄造技術包含了下述三種，透過具體的探討，就能瞭解三種鑄造技術的實際問題。
2.1壓力鑄造
壓力鑄造主要是在高壓的作用之下實現鋁合金液體高速度的型腔充填，再配合上一定的壓力，這樣就可以讓鋁合金的液體達到凝固的狀態，最終獲取需要的鑄件。利用壓力鑄造生產工藝所生產出來的鋁合金輪轂，其機械效能非常良好，同時還具有較高的緻密性，其表面的強度和硬度偏高，可以滿足鑄件尺寸的保障，最終達到表面光潔的需求。但是這一種鑄造技術本身存在的不足之處在於，無法利用熱處理工藝來滿足輪轂效能的提升，主要是因為在充填成型的過程中，鋁合金液體的成型速度較快，這樣就無法完全的排除型腔之中的氣體，對於無法正常排除的氣體，會透過氣孔的形式存在於鑄件之中，這樣就會影響到鑄件的質量。為了能夠解決這一問題，透過相應的研究，開發出一種無氣孔的壓力鑄造工藝，其中的充氧壓力鋳造法就是最具有代表性的方法之一。這一種方法的出現，其本身不但具備傳統壓力鋳造法的優點，同時也克服氣孔本身的問題，透過這一種方法生產出來的鋁合金輪轂，不僅擁有較高的機械效能，同時其質量更加的輕巧，能夠滿足高階車輛的使用[2]。
2.2低壓鑄造
低壓鑄造方法的基本原理在於：在具有良好密閉性的坩堝之中直接裝入鑄造鋁合金液體，然後讓液體始終能夠保持在澆注所需要的溫度層次，之後讓壓縮空氣直接透過液體的表面，透過坩堝與型腔之間形成的壓力差，這樣就可以在低壓的作用之下，讓坩堝之中的液體從升液管逐漸上升，在經過輸液通道、鑄型澆口之後，就會直接壓入連線到坩堝的.模具之中，進而獲取想要的鋁合金鑄件。其本身具有成型效果良好、平穩性較強、純淨度較高、生產效率高、收的率高等特點。由於低壓鑄造技術本身具有這一部分的特點，所以在日本的豐田汽車公司和美國福特汽車公司之中都選擇使用這一種技術工藝。低壓鑄造技術雖然優點較多，但是在實際的應用環節依舊會有諸多不足之處產生，如鑄造的時間較長、生產裝置投資成本較大、升液管容易損壞等。只要可以將上述的問題逐一的克服和解決，那麼對於大範圍的推廣與應用這一鑄造技術，也能夠起到積極的推動作用。
2.3重力加壓鑄造
重力加壓鑄造技術是將傳統的重力鑄造技術結合壓力鑄造技術，在進行充型的時候，需要在重力作用下完成，其金屬液體凝固的過程也需要在壓力的作用之下完成。這一種鑄造技術本身兼顧了傳統重力鑄造以及壓力鑄造的優點，進而彌補鑄造之中的缺陷問題，在鋁合金輪轂的鑄造之中能夠取得良好的應用前景。這一種鑄造技術，其本身的特點在於：澆注系統本身的體積較小，所以能夠大幅度的提升鋁合金液體的利用率；澆注系統本身的結構非常的簡單，透過大量的實踐證明，這一種鑄造技術工藝的應用大幅度降低鑄件夾渣導致的報廢機率，並且還能夠提升鑄件本身的成品率[3]。
3汽車鋁合金輪轂鑄造工藝關鍵技術分析
對於汽車鋁合金輪轂鑄造工藝而言，其關鍵技術主要包含了鑄件與澆鑄的關鍵技術、合理的選擇關鍵材料以及鋁合金引數、明確澆築的實際尺寸、控制加熱處理鑄造工藝引數這幾個方面。透過關鍵技術的分析與研究，對於後續的鋁合金輪轂製造工藝的探討也有積極的推動作用。
3.1鑄件與澆鑄的關鍵技術
在汽車輪轂生產關鍵技術增強的過程中，還需要確保鑄件本身的指標，能夠正確的選擇澆鑄的方式。在滿足鑄件本身的指標中，還需要做好技術指標的科學合理選擇，在鑄造16寸的鋁合金輪轂的時候，需要按照零件製造的標準，透過HB963之中的III型別來進行合理的選擇，然後針對指定的零件，則考慮使用II型別標準來進行驗收，對於汽車輪轂材料的化學成分，其本身主要是由ZL205A型別的鋁合金組成，針對鑄件，需要對其尺寸進行逐一的檢查，並且按照CT12的標準來進行輪轂尺寸的合理驗收。鋁合金輪轂的澆注方法，主要是根據不同的鑄造工藝來進行集中式的比較，由於鑄造本身的率用率較高，再加上成本的浪費較少，所以其鑄件本身的成功率偏高，並且製造者的熟練程度帶來的影響較小，所以在國內逐漸成為重要的輪轂生產鑄造手段。
3.2合理的選擇關鍵材料以及鋁合金引數
針對鋁合金輪轂鑄造，需要合理的選擇關鍵材料以及鋁合金配比使用引數，在鑄造方式確定之後，就需要對其技術指標進行及時的確定，並且按照相對應的流程來實現對鋁合金的輪轂鑄造。另外，鋁合金輪轂鑄造所使用的材料以及輔助的材料都需要做好正確的配比和選擇，同時制定合理的、科學的材料清單，一般會考慮到堅硬的鋁合金屬，如Mg，AI和Cu，但是未能將輪轂本身高度可塑性的特徵實現，另外還包含了超硬鋁材料AI，Zn和Mg系組成zi。按照不同的金屬優勢分析，在進行輪轂鑄造的時候，就需要透過鋁合金化學成分來進行檢驗，並且針對不同的元素形態都需要做好針對性的檢驗，然後做好配合的合理最佳化，這樣就可以提升鋁合金輪轂本身的強度、力學效能以及可塑性，這樣就能夠進一步增強鋁合金輪轂本身的使用率。
3.3明確澆築的實際尺寸
在汽車輪轂澆築尺寸確定的過程中，其實際的鑄造標準就是基本的金屬從開始接到到形成毛坯的一個過程：第一，針對汽車輪轂鑄造之前的模型尺寸，就需要做好實際的確定，明確其加工製作主要是包含了澆注、成型、冷卻、鑄型排氣以及頂出幾個部分。第二，在具體的模具鑄造之中，還需要實現上下模板的相互組合，能夠將四周的模板主體直接構成分型的面狀，然後透過金屬液體，就能夠科學的設計其排氣系統的計算公式，進而將低壓方式的鑄造工作效率提高，最終滿足實際執行環節汽車輪轂速度的全面提升。第三，在冷卻輪轂的時候，還需要考慮到冷卻順序的合理選擇，在不同的部位上，需要分別的設定好水冷卻和保溫棉[4]。
3.4控制加熱處理鑄造工藝引數
在對輪轂鑄造工藝控制引數進行加熱處理的時候，還需要有效的控制固溶溫度以及固溶時效。如在合理控制固溶溫度的手，還需要在汽車鋁合金輪轂的鑄造過程之中選擇鋼製輪轂生產工藝，從而對其溫度進行合理的控制，防範出現溫度過低或者是溫度過高的情況，防範元素被改變，一般來說，其溫度需要控制在533-539℃之間。在有效控制輪轂固溶的時候，應該將淬火水溫控制在60℃，並且逐漸的延長其時間，確保其能夠小於15s，讓其時效的處理控制在161-169℃，而保溫的時間則需要控制在3-4h內。
4結語
總而言之，隨著時代的不斷髮展，汽車鋁合金輪轂逐漸朝著美觀化、大直徑、高強度的方向發展，其生產製造研究中，也逐漸的出現了新的工藝和要求。所以透過鋁合金輪轂鑄造技術的研究，就能夠推動其更好更快的發展。
參考文獻
[1]張宏亮.關於鋁合金輪轂成形工藝的應用與研究進展[J].技術與市場，2017（10）：141.
[2]李曉強.鋁合金輪轂，汽車輪胎材料建設的新方向——針對汽車鋁合金輪轂的鑄造工藝研究[J].黑龍江科技資訊，2016（27）：124.
[3]胡孟達.鋁合金輪轂強力鑄造工藝研究[D].燕山大學，2017.
[4]侯佳新.汽車輪轂用鋁錠最佳化及輪轂缺陷分析[D].燕山大學，2017.