轿车铝轮毂铸造生产工艺及车间设计(2)

铸造生产

轮毂铸件较大,每型金属用量(铸件、浇冒口)大约12kg~16kg,周期4min/件~5min/件。生产中多采用燃气炉熔化(500kg/h或1000kg/h)。一台燃气炉可供应四台铸造机。相比较而言,燃气炉具有高效、节能、成本低的优势,同时铝液的氧化少,减少后续处理的时间和材料消耗。

为简化熔炼操作过程、保证合金成分的准确性,原材料采用成分合格的铝合金锭,废品及浇冒口可直接回用,但切屑不可回炉。在使用燃气熔化炉时,采用盐类除渣剂每班两次除渣。熔化炉的前端设置有两个串通的小熔池,第一个池内设有旋转精炼除气装置,连续地将氩气吹入铝液中进行脱气处理,并加入Al-Sr中间合金变质处理。通氩气处理精炼工艺简便、可靠,铝液质量好;氮气价廉,但处理后铝液质量较氩气的差;氯氮混合气体因为有毒和腐蚀性,国内很少用。每班检查两次铝液成分,每两小时检查铝液中气体含量。处理后的铝液流到另一个熔池内,供浇铸用,熔池温度即铝液出炉温度,控制在730# 10#范围内.2.3 铸造工艺设计

2 3 1 浇注位置的确定

铝轮毂的浇注位置有两种可选方案;其一,轮幅位于顶部,轮缘置于侧面,这种布置方案利于建立由下而上顺序凝固温度场,可有效防止轮缘部位的缩松缺陷、同时可减小轮缘部位的设计壁厚、冒口的体积;其二,轮幅位于下部,其利弊与方案一相反。铝轮毂的轮幅是主要承受力区域,属重要部位,浇注时应放在下面,重力铸造生产中采用第二方案,如图1

所示。

原则,提高冒口补缩效率,有利于提高铸造工艺出品率。但这种浇注方式易于引起氧化夹杂,不适用于轿车轮毂铸造。汽车铝轮的质量要求严格,同时汽车铝轮的轮缘较高,不宜采用顶注式,而应选择阶梯式或缝隙式内浇口。内浇口设计在两轮辐之间,铝液对称性地流向浇口对侧。内浇口处因金属液热作用时间长,模型在此部位的温度较高,增大该处的接触热节,生产中内浇口附近容易出现缩松缺陷,可采用阶梯式缝隙内浇口设计,避免与铸件下部厚壁处的接触,也可采取局部强冷措施来消除其影响。在采用图1位置浇注时,铝轮毂铸件铸造热节分离,轮幅、轮毂中心设置一圆柱形中间冒口,补缩轮毂中心部位,冒口体位于型芯内;轮缘上部均匀设置几个椭圆形扁冒口,补缩轮幅、轮缘收缩,冷却水管布置在铸型底部,浇铸后通水冷却。通过控制模具预热温度、通水冷却时间可以有效调整铸件冷却凝固时的温度场,使铸件由下向上顺序凝固,防止出现缩松。

采用封闭开放式浇注系统,可减小充型速度、防止铝液飞溅、减轻铝液的氧化。过滤网放在浇口杯内,可减缓流速,也可阻止氧化膜进入型腔。阻流面设在直浇道,为方便模型加工,直浇道设计为梯形截面,布置在侧模型一边。直浇道前端应留有延长段、并开设排气槽,以利于排气和储存前期含气、渣的低温铝液。

为减少铝液流经直浇道时的热损失,在直浇道处铸型接合面上可留2mm~3mm的间隙,浇注时,铝液首先填满间隙,使直浇道周围铸模升温,这样可保证铝液充型温度符合要求。根据生产经验,模具的预热温度、浇注时间对铸件质量的影响大,应严格控制。

依据生产经验,选定的工艺参数为:侧模上部温度高于500#,底部型温度尽可能维持低些,但不能出现冷隔,一般控制在280#~300#;F内=410mm2,F直=375mm2[(30+20)/2&15mm2],浇口杯直径110mm,浇注时间 =13s~15s。浇注系统的设计影响充型方式及铸件凝固时的温度场,合理的设计对防止铸造缺陷(氧化、夹渣)有利,应在实

图1 铝轮毂铸造工艺

践中不断改进、完善。

2.4 铝轮毂模具结构

在采用图1所示的铸造工艺时,其模具结构如图2所示。模具分四部分,开模时左右侧模分开,铝轮毂铸件随上型芯一起向上运动到一定高度时暂停,截断浇注系统后,继续上行,由顶杆将铸件顶出。

(下转第37页)

2 3 2 浇注系统的设计

内浇口的设计有两种可选方式。其一为顶注式:铝液由直浇道!环形横浇道!冒口!型腔,铝液从型腔的上部流入,类似雨淋式浇口。这种方式可减小铝轮铸件的设计壁厚,同时符合顺序凝固设计