佛山市南海奔达模具有限公司
摘要：铝合金轮毂在我国虽然发展时间较短，但前景和空间十分广泛。由于铝合金轮毂有着质量轻、强度高、成型度好、价格合理以及回收率高等优势，所以在我国的汽车工业中有了非常广泛的应用。随着我国经济的不断发展，人们的生活水平显著提升，汽车已经逐渐走进千家万户，人们在购买和实际使用汽车的过程中对于汽车耗能情况越来越关注，汽车轻量化可以说是现代汽车发展的目标。相比于较为老旧的风冷工艺，现如今多数应用的水冷工艺更为环保，因为噪音大大减少，工人实际的工作效率也大有提升。本文主要探讨探讨新型铝合金轮毂低压铸造模具设计与工艺，希望能够对相关领域的研究人员提供借鉴意义。
关键词：铝合金轮毂；低压铸造模具；设计；工艺
随着人们生活水平的不断提升，对汽车进行改装的人越来越多，尤其对轮毂的改装最为常见，将原有的轮毂改造成铝合金轮毂后，不仅使汽车更加美观，而且驾驶的感觉更为舒适。通过使用铝合金，既保留了铝的优点，不易腐蚀，质量轻等，又让其具有以下一些优势：强度高，其性能不亚于优质钢材料，可塑性好，导电性好，有着非常强的再加工特性、另外铝合金还拥有非常好的导电导热性。这些优势让铝合金逐步成为了汽车，航天等工业不可替代的金属材料。
一、新型铝合金轮毂基本特征
首先，新型铝合金轮毂具有重量轻的特点，比起同尺寸的钢轮毂，其质量要轻出两千克，这样的质量差异使得铝合金轮毂的惯性和阻力都会有所减小，汽车的驾驶更加方便，减少驾驶员的疲惫之感，还会减少油耗。其次，新型铝合金轮毂的精度与强度比钢轮毂要高出许多，这是由于其铸造工艺特点决定，而且抗震性能良好，车轮会因此减少来自路面的冲击，减少驾驶员的疲惫感，即使路况很差，也不会很颠簸。最后，由于铝合金的传热系统优于钢，因此，汽车在行驶的过程中所产生的热量会通过铝合金轮毂以最快的速度传递出去，减少热量对汽车部件和性能的影响与危害。
二、新型铝合金轮毂低压铸造技术发展现状
（一）模具的设计水平跟不上低压铸造技术的发展
在生产过程中，金属液在铸型中的流动情况、散热和凝固情况都会影响铸件的质量和出品情况。模具各部位的温度是随着铸件的凝固而发生变化的，同时模具的温度又会影响铸件的凝固。而我国设计模具时一般是凭经验，对金属液的流动和凝固会出现的状况也是靠经验来估计的，部分模具没有冷却和加热系统，这就大大限制了原定的最佳加压规范和工艺参数的实现和重现。
（二）用以制造设备的零部件可靠性差
设备的零部件可靠是保证整台设备能够正常工作的重要前提，目前我国生产的一些零部件仍存在一些问题，比如：减压阀流量达不到预期流量；升液管容易被腐蚀，升液管的保温措施效率较低，不能够保证升液管所需要的温度，容易造成升液管上端的堵塞；液压泵和电磁阀的质量得不到保证，更换频繁；用于该设备的部分元件没有实现标准化。
（三）液面加压系统与工艺不匹配
我国自主生产的铸造设备不能够将原定的铸造工艺很好地实现，得不到预期的产品，这主要是因为液面加压系统存在问题。压力和时间曲线是低压铸造关键的工艺参数，而实现控制保温炉内液面加压过程的关键是液面加压系统的正确实施。而实际生产中一些液面加压系统实现设定的加压力——时间参数只能在控制柜试压筒或控制柜反馈管内实施。与原定的最佳加压力——时间参数不相符，而且重现性也很差，实现不了最佳的低压铸造工艺，因此造成了出品率低这一现象。
（四）低压铸造设备的自动化程度低
我国依然存在铸造机要依靠人力来操作的现象，好一点的是半自动操作，设备是靠分立的继电器和电磁联动来实现各个工艺过程的联动，因此不能够实现最佳工艺参数。
三、铝合金轮毂的低压铸造的模具设计及工艺
（一）铝合金轮毂的低压铸造的模具设计
1.溢流系统设计
因为铸件呈现的是环形结构，并且左右滑块型芯利用它进行抽芯，因此，铸件要分为2个分型面，目的是有利于溢流排气，应该在动定模镶块上设计溢流槽，进行环形装置。顾虑到排气槽布置的数量太少，就用截面把小的溢流槽相连通，共同用同一个排气槽。
2.模具的结构要求
在进行低压铸造铝合金轮毂的模具设计时，型腔应该采用瓣合结构，左右滑块型芯。因为抽芯力比较大，所以利用液压缸抽芯结构，同时运用行程控制开关对抽芯和合芯进行自动式控制。大多数利用型芯成型，型芯要分别装设在定和动镶块内部并且要和定动模套板压紧配合。
3.模具的冷却系统设计
目前模具的生产量大，散热量也大，因此，模具应该利用水冷却设计，水管的内径取11mm，水道的直径取10mm，定模型芯利用点运水管进行冷却，这种设计的目的是对局部产生冷却的效果，必须要对局部进行冷却之后，它的冷却系统才能够使模具实现热平衡。
（二）铝合金轮毂的低压铸造工艺
1.控制模具的温度和进行喷料
模具的表面温度应该控制在300～350摄氏度，模具在铸造之前要进行喷砂、清理和喷涂料，并且在350摄氏度下加热2到3个小时。为了保证首件成功完成，模具在从烘炉中取出到安装在低压机上铸造第一件轮毂这段时间不得超过30分钟。
2.加压曲线的安排与设计
铝合金轮毂应设计为急速加压曲线，但是从近几年来看，国内的可以进行液面加压的装置有好多种，在这些各种形式的液面加压装置中，最容易被设计者所忽略并且难以解决的问题，正是对各种加压的安排设计往往只是能够在控制台上体现，压缩的空气被引进到保温炉中往往不能按照设计好的曲线加压。
3.铝合金的使用
近几年来，铝合金轮毂大都采用的是AlSi7Mg。预热温度比实际偏低，这样才能够保证铝合金在各种状态下都能够进行延伸。另外可以考虑使用多种变质剂细化初生相和共晶体。
四、工艺未来发展方向
首先是设备的更新换代，引进国外最先进的生产设备对轮毂的生产和加工都有一定的帮助，国外进口低压机的价格虽然是国产机的7-8倍，但是性能和质量上也要优越一些。模具的设计应该根据产品结构特点的需求确定。要请专家和现场工作者进行评审。尤其是模具的设计人员，不仅要懂设计，更应该具备相关铸造设备和铸造工艺的知识，设计人员要多去铸造车间学习铸造人员的实际工作经验。
结束语
总而言之，作为轮毂生产的技术人员，努力改进轮毂生产的技术，有利于缩短轮毂生产的工时，提高生产效率，降低生产成本，从而获得最高的经济效益，更有利于促进我国汽车生产的专业化水平，进而促进我国工业化进程。在发展低压铸造设备时需要借鉴国内外先进的经验，并且进行创新，这样才能够是我国的铸造技术得到较好的提升。相信在不久的将来，我国铝合金轮毂生产与加工技术将得到更好的发展。
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