鋁合金輪轂低壓鑄造的模具設(shè)計(jì)分析論文
摘要：鋁合金輪轂因其強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、價(jià)格合理、成型度好和回收率高等優(yōu)點(diǎn)， 在汽車工業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展， 人們對(duì)汽車節(jié)能降耗的需求越來(lái)越高， 汽車輕量化成為現(xiàn)代汽車發(fā)展的必然趨勢(shì)。對(duì)新型鋁合金輪轂制造工藝及特點(diǎn)的探究對(duì)汽車工業(yè)發(fā)展具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
關(guān)鍵詞：鋁合金輪轂； 低壓鑄造； 模具設(shè)計(jì)； 鑄造工藝；
1 鋁合金輪轂的優(yōu)勢(shì)
許多人開(kāi)車開(kāi)到一段時(shí)間以后， 就會(huì)對(duì)汽車進(jìn)行改裝， 尤其輪轂的改裝最為常見(jiàn)， 將原有的輪轂改造成鋁合金輪轂后， 不僅使汽車更加美觀， 而且駕駛的感覺(jué)更為舒適。這是因?yàn)橄鄬?duì)于其他金屬， 鋁合金運(yùn)用在輪轂上的優(yōu)勢(shì)非常多。從元素上看鋁合金是以鋁為基體元素和加入一種或多種合金元素組成的合金。鋁最大的優(yōu)點(diǎn)就是密度較小， 大約只有鐵的0.33， 鐵的熔點(diǎn)比鋁的熔點(diǎn)要高很多， 鋁的熔點(diǎn)只有六百六十?dāng)z氏度， 由于鋁的性質(zhì)偏軟所以不能直接做剛性材料， 所以需要加入其他金屬?gòu)浹a(bǔ)它的缺陷， 所以鋁合金就應(yīng)運(yùn)而生了。鋁合金既保留了鋁的優(yōu)點(diǎn)， 不易腐蝕， 質(zhì)量輕等， 又讓其具有以下一些優(yōu)勢(shì):強(qiáng)度高， 其性能不亞于優(yōu)質(zhì)鋼材料， 可塑性好， 導(dǎo)電性好， 有著非常強(qiáng)的再加工特性、另外鋁合金還擁有非常好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性。這些優(yōu)勢(shì)讓鋁合金逐步成為了汽車， 航天等工業(yè)不可替代的金屬材料。鋁合金輪轂的優(yōu)勢(shì)主要包括:1) 重量輕。鋁合金輪轂輕巧， 比起同尺寸的鋼輪轂， 其質(zhì)量要輕出兩千克， 這樣的質(zhì)量差異使得鋁合金輪轂的慣性和阻力都會(huì)有所減小， 汽車的駕駛更加方便， 減少駕駛員的疲憊之感， 還會(huì)減少油耗。2) 精度和強(qiáng)度更高。鋁合金輪轂的精度與強(qiáng)度比鋼輪轂要高出許多， 這是由于其鑄造工藝特點(diǎn)決定， 而且抗震性能良好， 車輪會(huì)因此減少來(lái)自路面的沖擊， 減少駕駛員的疲憊感， 即使路況很差， 也不會(huì)很顛簸。3) 散熱好。由于鋁合金的傳熱系統(tǒng)優(yōu)于鋼， 因此， 汽車在行駛的過(guò)程中所產(chǎn)生的熱量會(huì)通過(guò)鋁合金輪轂以最快的速度傳遞出去， 減少熱量對(duì)汽車部件和性能的影響與危害[1]。
2 鋁合金輪轂的低壓鑄造技術(shù)
低壓鑄造的歷史是比較悠久， 其最早出現(xiàn)在上個(gè)世紀(jì)之初。該工藝是在20世紀(jì)80年代后期由中信戴卡公司引進(jìn)， 經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展， 已經(jīng)比較成熟。但真正意義上的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)工作是在最近幾年。低壓鑄造法是指在壓力作用下， 金屬液體充填型腔形成鑄件的工藝方法。因?yàn)樾枰膲毫Σ淮螅?所以叫做低壓鑄造法。低壓鑄造法分為以下幾個(gè)步驟， 熔化、低壓鑄造成型、機(jī)加、熱處理和涂裝。采用低壓鑄造法的鋁合金輪轂具有鑄件成型好、液體金屬充型平穩(wěn)、表面光滑、機(jī)械性能高、鑄件致密和最終成型的`輪廓清晰等特點(diǎn)。而且， 低壓鑄造法需要的設(shè)備簡(jiǎn)單， 易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)[2]。鋁合金低壓鑄造已經(jīng)是目前經(jīng)常使用到的鑄造方法， 這種鑄造方法可以讓鋁合金鑄件的性能更強(qiáng)， 并且在使用上也更加的方便。低壓鑄造主要是在密閉的保護(hù)爐中進(jìn)行， 在進(jìn)行鋁合金低壓鑄造時(shí)， 其鑄件本身的壓力效果必須達(dá)到可以有效的完成鑄件的要求。低壓鑄造的澆注系統(tǒng)簡(jiǎn)單， 可以減少甚至完全去除冒口， 金屬利用率往往可以達(dá)到90%以上。
3 鋁合金輪轂的低壓鑄造的模具設(shè)計(jì)
3.1 模具的結(jié)構(gòu)要求
在進(jìn)行低壓鑄造鋁合金輪轂的模具設(shè)計(jì)時(shí)， 型腔應(yīng)該采用瓣合結(jié)構(gòu)， 左右滑塊型芯。因?yàn)槌樾玖Ρ容^大， 所以利用液壓缸抽芯結(jié)構(gòu)， 同時(shí)運(yùn)用行程控制開(kāi)關(guān)對(duì)抽芯和合芯進(jìn)行自動(dòng)式控制。大多數(shù)利用型芯成型， 型芯要分別裝設(shè)在定和動(dòng)鑲塊內(nèi)部并且要和定動(dòng)模套板壓緊配合[3]。
3.2 模具的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)
目前模具的生產(chǎn)量大， 散熱量也大， 因此， 模具應(yīng)該利用水冷卻設(shè)計(jì)， 水管的內(nèi)徑取11mm， 水道的直徑取10mm， 定模型芯利用點(diǎn)運(yùn)水管進(jìn)行冷卻， 這種設(shè)計(jì)的目的是對(duì)局部產(chǎn)生冷卻的效果， 必須要對(duì)局部進(jìn)行冷卻之后， 它的冷卻系統(tǒng)才能夠使模具實(shí)現(xiàn)熱平衡。
4 鋁合金輪轂的低壓鑄造所需工藝
4.1 加壓曲線的安排與設(shè)計(jì)
鋁合金輪轂應(yīng)設(shè)計(jì)為急速加壓曲線， 但是從近幾年來(lái)看， 國(guó)內(nèi)的可以進(jìn)行液面加壓的裝置有好多種， 在這些各種形式的液面加壓裝置中， 最容易被設(shè)計(jì)者所忽略并且難以解決的問(wèn)題， 正是對(duì)各種加壓的安排設(shè)計(jì)往往只是能夠在控制臺(tái)上體現(xiàn)， 壓縮的空氣被引進(jìn)到保溫爐中往往不能按照設(shè)計(jì)好的曲線加壓。
4.2 控制模具的溫度和進(jìn)行噴料
模具的表面溫度應(yīng)該控制在300~350攝氏度， 模具在鑄造之前要進(jìn)行噴砂、清理和噴涂料， 并且在350攝氏度下加熱2到3個(gè)小時(shí)。為了保證首件成功完成， 模具在從烘爐中取出到安裝在低壓機(jī)上鑄造第一件輪轂這段時(shí)間不得超過(guò)30分鐘。
5 工藝的優(yōu)化
可以從以下幾個(gè)方面入手， 首先是設(shè)備的更新?lián)Q代， 引進(jìn)國(guó)外最先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備對(duì)輪轂的生產(chǎn)和加工都有一定的幫助， 國(guó)外進(jìn)口低壓機(jī)的價(jià)格雖然是國(guó)產(chǎn)機(jī)的7-8倍， 但是性能和質(zhì)量上也要優(yōu)越一些。模具的設(shè)計(jì)應(yīng)該根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的需求確定。
要請(qǐng)專家和現(xiàn)場(chǎng)工作者進(jìn)行評(píng)審。尤其是模具的設(shè)計(jì)人員， 不僅要懂設(shè)計(jì)， 更應(yīng)該具備相關(guān)鑄造設(shè)備和鑄造工藝的知識(shí)， 設(shè)計(jì)人員要多去鑄造車間學(xué)習(xí)鑄造人員的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)。
6 結(jié)語(yǔ)
綜上所述， 鋁合金輪轂在我國(guó)雖然發(fā)展時(shí)間較短， 但前景和空間十分廣泛。作為輪轂生產(chǎn)的技術(shù)人員， 努力改進(jìn)輪轂生產(chǎn)的技術(shù)， 有利于縮短輪轂生產(chǎn)的工時(shí)， 提高生產(chǎn)效率， 降低生產(chǎn)成本， 從而獲得最高的經(jīng)濟(jì)效益， 更有利于促進(jìn)我國(guó)汽車生產(chǎn)的專業(yè)化水平， 進(jìn)而促進(jìn)我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程。在發(fā)展低壓鑄造設(shè)備時(shí)需要借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)， 并且進(jìn)行創(chuàng)新， 這樣才能夠是我國(guó)的鑄造技術(shù)得到較好的提升。相信在不久的將來(lái)， 我國(guó)鋁合金輪轂生產(chǎn)與加工技術(shù)將得到更好的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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