铝合金车轮低压铸造工艺数值模拟及应用

作者:姚丹 刊名:全文版:工程技术 上传者:张惠三

【摘要】低压铸造可实现高度机械化、自动化,既提高生产率(10~15型/h),又可减少众多的不利于生产工艺的人为因素,提高成品率,且可大大减轻工人的劳动强度.然而低压铸造件的质量受到诸如工艺方案、工艺参数、模具结构及人工操作等因素,以及它们之间的相互影响,任何一个环节设计不合理或操作不当都有可能导致低压铸造件产生缺陷.其中,铝合金轮毂裂纹的产生是影响企业生产成本、生产效率的重要因素,且轮毂裂纹是汽车安全性的重大隐患.因此,对低压铸造铝合金轮毂工艺参数的探讨就显得尤为重要。

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中文科技期刊数据库(全文版) 工程技术 2016年 50期 295 铝合金车轮低压铸造工艺数值模拟及应用 姚 丹 中信戴卡股份有限公司,河北 秦皇岛 006011 摘要:低压铸造可实现高度机械化、自动化,既提高生产率(10~15型/h),又可减少众多的不利于生产工艺的人为因素,提高 成品率,且可大大减轻工人的劳动强度.然而低压铸造件的质量受到诸如工艺方案、工艺参数、模具结构及人工操作等因素, 以及它们之间的相互影响,任何一个环节设计不合理或操作不当都有可能导致低压铸造件产生缺陷.其中,铝合金轮毂裂纹的 产生是影响企业生产成本、生产效率的重要因素,且轮毂裂纹是汽车安全性的重大隐患.因此,对低压铸造铝合金轮毂工艺参数 的探讨就显得尤为重要。 关键词:铝合金;车轮低压;铸造工艺;数值模拟;应用 中图分类号:TG27 文献标识码:A 文章编号:1671-5519(2016)50-0295-02 1 导言 铝合金轮毂具有许多钢质轮毂无法比拟的特性,因此铝 合金轮毂在轿车、摩托车等车辆上已开始广泛应用.到 2002 年,我国轿车铝合金轮毂的装车率已接近 45%.由于汽车轮毂 质量要求较高,本身结构又适合于低压铸造,且需求量大,因 此,极大地推动了低压铸造技术的发展.目前,低压铸造已成 为铝合金轮毂生产的主要工艺方法,国内的铝合金轮毂制造 企业多数采用此工艺生产. 2 铝合金车轮的优势与组织性能研究 2.1 铝合金轮毂的优势 相对于其他金属,铝合金运用在轮毂上的优势多多,从 元素上看铝合金是以铝为基体元素和加入一种或多种合金 元素组成的合金。铝的特点是什么,铝的密度比较小,大约 是铁的 0.33,铁的熔点比铝的熔点要高很多,铝的熔点只有 六百六十摄氏度,由于铝的性质偏软所以不能直接做刚性材 料,所以需要加入其他金属弥补它的缺陷,所以铝合金就诞 生了,既要保证铝的优点,不易腐蚀,质量轻等,又要让其 坚硬如钢等。由于有以下一些优势:强度高,密度低,其性 能不亚于优质钢材料,可塑性好,导电性好,有着非常强的 在加工特性、另外铝合金还拥有,很好的,导电导热性,在 工业上的应用可以说和钢是奇虎相当的,从成为了汽车,航 天等工业不可替代的金属材料。 2.2 铝合金的组织性能研究 铝合金优点多多,但是其缺点也不少,例如由于铝合金 在高温下较软,粘性大,流动性差,容易产生铸件损坏等, 甚至引起锻件报废。所以就因运而生了一种技术叫“修伤”, 在铸造铝合金过程中,“修伤"是最重要的一个环节,他不仅 决定了铸件是否能够承担起使用的责任,而且还决定一个人 民生命财产安全问题,所以这一环节我们必须要重视,一般 修伤用的工具有风动砂轮机、风动小铣刀、电动小铣刀及扁 铲等。修伤前先经腐蚀查清缺陷部位,修伤处要圆滑过渡, 其宽度应为深度的 5~10 倍。铝合金是含有含铜、镁、锰、 铬等元素,这些元素可以与铝形成两种及两种以上的高硬度 金属间化合物相,一般多为压铸态或淬火时效状态(T4-T6), 会有大量的金属间化合物相析出,当时间一定时,随着固溶 温度升高,化合物相溶解量就增多,当升至较高温度时,化 合物相会全部溶入铝中,形成单一的铝固溶体相组织。也就 是说,较低温度固溶时只会有少部分化合物溶解(溶解的化 合物元素溶入铝固溶体中),淬火后组织为铝固溶体相+大量 (保留的)高硬度化合物相,铝合金硬度降低较少;而在较 高温度固溶时,化合物大部分或全部溶解,淬火后只会得到 单一铝固溶体相(或存留少量化合物相)组织,铝合金硬度 明显降低。结论:随着固溶处理

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