铝合金轮毂铸造技术工艺研究论文

　　摘要：铝合金轮毂本身不仅美观大方，而且非常的轻便、实用，再加上其时尚的外观，得到人们的喜欢。针对常见的铝合金轮毂制造工艺，一般会选择使用铸造技术，不过一旦出现铸造不当的问题，就可能会引发质量问题。本文针对汽车铝合金轮毂铸造的重要性进行分析，进而阐述常见的铸造技术，最终通过工艺的分析，希望可以掌握不同铸造工艺的实际特点，最终保证产品的质量。
　　关键词：铝合金；轮毂；铸造
　　随着制造业的不断发展，铝合金部件在飞机制造、汽车制造之中得到广泛的发展与应用。随着汽车工业轻量化的发展，汽车的铝合金轮毂研究成为当前汽车工业的核心内容。但是考虑到其部件结构相对复杂、尺寸的多样性，所以铝合金轮毂在进行浇注的时候很难去控制其大尺寸部件的精度以及热量分布。针对铝合金发展，铸件内部质量以及表面精度就成为发展的难题。
　　1铝合金轮毂铸造的重要性
　　在汽车的生产制造中，汽车的铝合金轮毂铸造工艺对于生产具有重要的意义。通过铝合金的应用，可以达到简单轻便、节能减排的要求。铝合金本身带有轻质的特性，所以对于车辆的制动能量有着直接的影响，并且其有效的运用还会帮助汽车提升其加速功能，从而降低汽车的油耗，实现环境保护目标。另外，汽车的铝合金轮毂本身具有减震性强、散热快等特点，当铝合金材料与轮胎实现相互分离之后，就可以降低其震动性，这样在帮助用户提升驾驶舒适度的同时也能够帮助汽车延长使用寿命。铝合金轮毂铸坯本身的强度较低，这样可以满足纹路的绘制与加工，并且还能够推动汽车的轮毂朝着多样化的形态发展，帮助用户增强其视觉效果，这样在满足工艺优化、增强机械性能的同时也能够提升轮毂本身的制造利用率，最终满足轮毂新型工艺的发展需求[1]。
　　2汽车铝合金轮毂常用的铸造技术
　　目前，在汽车制造工艺之中，铝合金轮毂凭借其本身的优良性能得到广泛的应用。对于铝合金轮毂而言，其常用的铸造技术包含了下述三种，通过具体的探讨，就能了解三种铸造技术的实际问题。
　　2.1压力铸造
　　压力铸造主要是在高压的作用之下实现铝合金液体高速度的型腔充填，再配合上一定的压力，这样就可以让铝合金的液体达到凝固的状态，最终获取需要的铸件。利用压力铸造生产工艺所生产出来的铝合金轮毂，其机械性能非常良好，同时还具有较高的致密性，其表面的强度和硬度偏高，可以满足铸件尺寸的保障，最终达到表面光洁的需求。但是这一种铸造技术本身存在的不足之处在于，无法利用热处理工艺来满足轮毂性能的.提升，主要是因为在充填成型的过程中，铝合金液体的成型速度较快，这样就无法完全的排除型腔之中的气体，对于无法正常排除的气体，会通过气孔的形式存在于铸件之中，这样就会影响到铸件的质量。为了能够解决这一问题，通过相应的研究，开发出一种无气孔的压力铸造工艺，其中的充氧压力鋳造法就是最具有代表性的方法之一。这一种方法的出现，其本身不但具备传统压力鋳造法的优点，同时也克服气孔本身的问题，通过这一种方法生产出来的铝合金轮毂，不仅拥有较高的机械性能，同时其质量更加的轻巧，能够满足高级车辆的使用[2]。
　　2.2低压铸造
　　低压铸造方法的基本原理在于：在具有良好密闭性的坩埚之中直接装入铸造铝合金液体，然后让液体始终能够保持在浇注所需要的温度层次，之后让压缩空气直接通过液体的表面，通过坩埚与型腔之间形成的压力差，这样就可以在低压的作用之下，让坩埚之中的液体从升液管逐渐上升，在经过输液通道、铸型浇口之后，就会直接压入连接到坩埚的模具之中，进而获取想要的铝合金铸件。其本身具有成型效果良好、平稳性较强、纯净度较高、生产效率高、收的率高等特点。由于低压铸造技术本身具有这一部分的特点，所以在日本的丰田汽车公司和美国福特汽车公司之中都选择使用这一种技术工艺。低压铸造技术虽然优点较多，但是在实际的应用环节依旧会有诸多不足之处产生，如铸造的时间较长、生产设备投资成本较大、升液管容易损坏等。只要可以将上述的问题逐一的克服和解决，那么对于大范围的推广与应用这一铸造技术，也能够起到积极的推动作用。
　　2.3重力加压铸造
　　重力加压铸造技术是将传统的重力铸造技术结合压力铸造技术，在进行充型的时候，需要在重力作用下完成，其金属液体凝固的过程也需要在压力的作用之下完成。这一种铸造技术本身兼顾了传统重力铸造以及压力铸造的优点，进而弥补铸造之中的缺陷问题，在铝合金轮毂的铸造之中能够取得良好的应用前景。这一种铸造技术，其本身的特点在于：浇注系统本身的体积较小，所以能够大幅度的提升铝合金液体的利用率；浇注系统本身的结构非常的简单，通过大量的实践证明，这一种铸造技术工艺的应用大幅度降低铸件夹渣导致的报废几率，并且还能够提升铸件本身的成品率[3]。
　　3汽车铝合金轮毂铸造工艺关键技术分析
　　对于汽车铝合金轮毂铸造工艺而言，其关键技术主要包含了铸件与浇铸的关键技术、合理的选择关键材料以及铝合金参数、明确浇筑的实际尺寸、控制加热处理铸造工艺参数这几个方面。通过关键技术的分析与研究，对于后续的铝合金轮毂制造工艺的探讨也有积极的推动作用。
　　3.1铸件与浇铸的关键技术
　　在汽车轮毂生产关键技术增强的过程中，还需要确保铸件本身的指标，能够正确的选择浇铸的方式。在满足铸件本身的指标中，还需要做好技术指标的科学合理选择，在铸造16寸的铝合金轮毂的时候，需要按照零件制造的标准，通过HB963之中的III类型来进行合理的选择，然后针对指定的零件，则考虑使用II类型标准来进行验收，对于汽车轮毂材料的化学成分，其本身主要是由ZL205A类型的铝合金组成，针对铸件，需要对其尺寸进行逐一的检查，并且按照CT12的标准来进行轮毂尺寸的合理验收。铝合金轮毂的浇注方法，主要是根据不同的铸造工艺来进行集中式的比较，由于铸造本身的率用率较高，再加上成本的浪费较少，所以其铸件本身的成功率偏高，并且制造者的熟练程度带来的影响较小，所以在国内逐渐成为重要的轮毂生产铸造手段。
　　3.2合理的选择关键材料以及铝合金参数
　　针对铝合金轮毂铸造，需要合理的选择关键材料以及铝合金配比使用参数，在铸造方式确定之后，就需要对其技术指标进行及时的确定，并且按照相对应的流程来实现对铝合金的轮毂铸造。另外，铝合金轮毂铸造所使用的材料以及辅助的材料都需要做好正确的配比和选择，同时制定合理的、科学的材料清单，一般会考虑到坚硬的铝合金属，如Mg，AI和Cu，但是未能将轮毂本身高度可塑性的特征实现，另外还包含了超硬铝材料AI，Zn和Mg系组成zi。按照不同的金属优势分析，在进行轮毂铸造的时候，就需要通过铝合金化学成分来进行检验，并且针对不同的元素形态都需要做好针对性的检验，然后做好配合的合理优化，这样就可以提升铝合金轮毂本身的强度、力学性能以及可塑性，这样就能够进一步增强铝合金轮毂本身的使用率。
　　3.3明确浇筑的实际尺寸
　　在汽车轮毂浇筑尺寸确定的过程中，其实际的铸造标准就是基本的金属从开始接到到形成毛坯的一个过程：第一，针对汽车轮毂铸造之前的模型尺寸，就需要做好实际的确定，明确其加工制作主要是包含了浇注、成型、冷却、铸型排气以及顶出几个部分。第二，在具体的模具铸造之中，还需要实现上下模板的相互组合，能够将四周的模板主体直接构成分型的面状，然后通过金属液体，就能够科学的设计其排气系统的计算公式，进而将低压方式的铸造工作效率提高，最终满足实际运行环节汽车轮毂速度的全面提升。第三，在冷却轮毂的时候，还需要考虑到冷却顺序的合理选择，在不同的部位上，需要分别的设置好水冷却和保温棉[4]。
　　3.4控制加热处理铸造工艺参数
　　在对轮毂铸造工艺控制参数进行加热处理的时候，还需要有效的控制固溶温度以及固溶时效。如在合理控制固溶温度的手，还需要在汽车铝合金轮毂的铸造过程之中选择钢制轮毂生产工艺，从而对其温度进行合理的控制，防范出现温度过低或者是温度过高的情况，防范元素被改变，一般来说，其温度需要控制在533-539 之间。在有效控制轮毂固溶的时候，应该将淬火水温控制在60 ，并且逐渐的延长其时间，确保其能够小于15s，让其时效的处理控制在161-169 ，而保温的时间则需要控制在3-4h内。
　　4结语
　　总而言之，随着时代的不断发展，汽车铝合金轮毂逐渐朝着美观化、大直径、高强度的方向发展，其生产制造研究中，也逐渐的出现了新的工艺和要求。所以通过铝合金轮毂铸造技术的研究，就能够推动其更好更快的发展。
　　参考文献
　　[1]张宏亮.关于铝合金轮毂成形工艺的应用与研究进展[J].技术与市场，2017（10）：141.
　　[2]李晓强.铝合金轮毂，汽车轮胎材料建设的新方向——针对汽车铝合金轮毂的铸造工艺研究[J].黑龙江科技信息，2016（27）：124.
　　[3]胡孟达.铝合金轮毂强力铸造工艺研究[D].燕山大学，2017.
　　[4]侯佳新.汽车轮毂用铝锭优化及轮毂缺陷分析[D].燕山大学，2017.