挤压铸造铝合金车轮工艺探讨.doc

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1、挤压铸造铝合金车轮工艺探讨摘要：采用挤压铸造代替压力铸造生产铝合金车轮，不仅克服了压铸件内部容易形成气孔和氧化夹杂的缺陷，而且提高了成品率及材料利用率。介绍了铝合金车轮挤压铸造的模具结构及设计参数，分析了挤压铸造的工艺参数及选择依据。关键词：铝合金车轮挤压铸造模具结构目前，国内卡丁车（类似碰碰车）都从国外进口，其中铝合金车轮是一个重要零件。过去，国外采用压力铸造生产该铸件，铸件质最差，且成品率低，劳动强度大。针对该铸件的结构特点和性能要求，如何提高其产品质量、降低原材料消耗、节约能源、提高劳动生产率及降低铸件成木，是当前生产屮的关键。从研

2、制的情况可知，采用挤压铸造代替压力铸造是今后制造铝合金车轮行Z有效的工艺。1车轮材料、要求及铸件设计图1所示为铝合金车轮零件图。车轮不仅有较高的性能要求，而且形状I分复杂。图1车轮零件图车轮材料的化学成分（质量分数）为：1.5%~3.5%的01,10.5%〜12.0%的Si,<0.3%的Mg,<1.0%的Zn,<0.5%的Mn,<1.3%的Fe,V0.5%的Ni,V0.5%的Sn,其余为Al。力学性能要求：ob>276MPa>os>115MPa,a>4.4%,HB>923该车轮内外形的尺寸精度较高，都应加放加工余量及余块。按挤压铸造工艺的

3、要求，把形状复杂的车轮零件图设计如图2所示的铸件图。由该图可见，为便于从铸件内孔脱出及简化模具加T,把原来的阶梯轴孔设计成圆柱形屮心孔，其直径为（p30mm,内壁斜度为3叮1］。图2车轮铸件图2模具结构及设计参数[1]2.1挤压铸造模具结构铝合金车轮挤压铸造的模具结构如图3所示。它主要有凸模、右凹模、顶杆镶块和左凹模组成所要求的型腔。左凹模和右凹模分别固定在左凹模定模板和右凹模动模板上，左凹模定模板用螺钉紧固在下模板上，右凹模动模板经过侧粧在导柱上实施开启及闭合。图3车轮挤压铸造模具1.上模板2.凸模固定板3.凸模4.导柱5.右凹模6.右

4、凹模动模板7.垫板&下模板9.顶杆镶块10.左凹模11.左凹模定模板采用2000kN油压机改装进行挤压铸造，其T作过稈是：将定量的合金熔液浇入型槽后，固定在活动横梁上的凸模以一定速度向下挤入型腔，压力达一定数值后保斥；铝合金凝固后卸压，凸模通过工作缸的冋程向上移动，顶杆镶块通过下顶缸从铸件内向下退出，肓到全部脱离铸件Z后，再用侧缸开启右凹模，取出铸件。2.2模具设计的主要参数⑴间隙凸模与左、右凹模Z间的间隙要适当。过小则因凸模与凹模的装配误芳而相碰或咬住；过大则合金熔液通过间隙喷出，造成事故；或者在间隙屮产生纵向毛剌，减小加压效果，阻碍卸

5、料。合理的间隙与加压开始时间、加压速度、压力大小、丁•件尺寸及金属材料有关。根据实际生产经验，单边间隙取0.lmm。⑵脱模斜度合金熔液在凸模压力下凝固成铸件，冷却后紧包在凸模及顶杆镶块上。为了便于凸模及顶杆镶块脱出，故在凸模及顶杆镶块上设有3。的脱模斜度。由于铸件外形呈圆状，且分在左、右两片凹模，只要右凹模向右移动一定距离，铸件就易从左凹模取出，故不必设置脱模斜度。(3)排气在左、右两片凹模完全闭合后，合金熔液因缓慢地浇入型腔，型腔屮气体可基木排出。挤压铸造时，留在凸模导向部分的少量气体，通过凸模与凹模Z间的问隙排出。⑷模具材料挤压铸造是

6、在一定的压力和一定的温度下进行的，不存在像压铸模那样受到金属液的冲刷。工作压力比压铸时高，只要求模具在离温下有一定的抗压强度即可。另外,为了防止与合金熔液接触的模具表面产生热疲劳裂纹，左右凹模、凸模及顶杆镶块均采用3Cr2W8V合金模具钢制造，热处理后硬度为HRC48〜52,型腔表面进行软氮化处理。3挤压铸造的工艺参数挤压铸造是铸锻结合的T艺，其生产工艺过程是：合金的熔化、模具的准备(清理、预热、喷涂润滑剂)、金屈的浇注、液态金属的加压、压力的保持、压力的去除及铸件的取出等。为保证铸件质量，须合理选择工艺参数［1〜2］。(1)比压压力大小

7、对铸件的物理力学性能、铸造缺陷、组织、偏析、熔点及相平衡等祁有直接影响。所以确定成形必须的单位压力是很重要的。如果比压过小，铸件表面与内在质最都不能达到技术指标；比压过大，对性能的提高不V分明显，还容易使模具损坏，且要求较大合模力的设备。挤压铸造试验是在2000kN汕压机上进行的。试验证明，适合于木铝合金车轮挤压铸造的比压应在50〜60MPa范I韦I内选取。⑵加压开始时间从车轮挤压铸造试验的结果来看，其加压开始时的间隔时间过长，铸件的强度及伸长率降低。现用的开始加压时间是3〜5s,较为合适。(3)加压速度挤压铸造要求一定的加压速度，在可能

8、情况下，以加压速度快一点为好。加压速度快，则凸模能很快地将压力施加于金属上，便于成形、结晶和舉性变形。但也不宜过快，否则会使部分合金熔液的表血产生飞溅及涡流，使铸件产生缺陷，以及在凸、凹模Z间