铝合金车轮低压铸造工艺（DOC36页）

铝合金车轮低压铸造工艺铸件缺陷分析，原因及解决办法1.疏松（缩松）的形成与防止2.缩孔的形成与防止3.气孔的形成与防止4.针孔的形成与防止5.轮毂的变形原因及防止6.漏气的产生原因及防止7.冷隔（冷接，对接），欠铸（浇不足，轮廓不清）的形成与防止8.凹（缩凹，缩陷）的形成与防止铝合金车轮低压铸造工艺铝合金车轮制造技术是多种多样的，而铝车轮的铸造工艺，目前主要有两种：一种是金属型重力铸造，一种是低压铸造。我们主要是做汽车铝合金车轮，制造工艺采用的是低压铸造。我们教材面向的对象主要是我们公司的员工，所以对工艺技术的介绍是有针对性的，介绍的方法也是不一样的。1低压铸造工艺1.1低压铸造原理低压铸造是将铸型放在一个密闭的炉子上面，型腔的下面用一个管(叫升液管)和炉膛里的金属液相通。如果在炉膛中金属液面上加入带压力的空气，金属液会从升液管中流入型腔。待金属液凝固以后，将炉膛中的压缩空气释放，未凝固的金属从升液管中流回到炉中。控制流入炉膛空气的压力、速度,就可以控制金属流入型腔中的速度和压力，并能让金属在压力下结晶凝固，压力一般不超过1??/????。这种工艺特点是铸件在压力下结晶，组织致密，机械性能好；低压另一个特点就是用一个升液管将铸型直接和炉膛连通，在压力的作用下，直接浇注铸型，不用冒口，浇口也很小。所以金属的利用率高。1.2低铸汽车铝合金轮的工艺特点汽车铝合金车轮的结构特征：汽车铝合金车轮有大有小，有正偏距，有负偏距，有二片式，有三片式，都是圆形铸件，轮缘是均匀壁厚，面积比较大，轮辐比较厚，轮辐和轮缘交接处热节都比较大。而铝轮毂的浇注系统只有一个小浇口，没有冒口。轮辐多半作为横浇道，但是轮辐的位置是由轮毂的结构所决定的，不是由铸造工艺的设计者来决定的。因此偏距小，或负偏距车轮，会让铸造工艺设计者很头痛。然而轮毂的正面为装饰面，一般要求较高，要求精加工、车亮面、抛光、电镀，而低压铸造正好可以把轮毂的正面放在下模，放在浇口的旁边，在压力下结晶，得到致密的组织。使得低压铸造轮毂正面加工以后，表面质量，表面光洁度都比较好。1.3汽车铝轮低压铸造工艺设计工艺设计之前，轮毂设计之初，需考虑与轮毂相关的几个基本内容。首先要正确的计算结构强度，这是影响到它生产出来以后安全使用的问题，另一个重要问题是否方便于铸造工艺，是否有利于机加，抛光和电镀，是否有利于减少废品降低成本，提高铸件整体质量，设计一款美观的车轮是不能不考虑它的铸造、加工工艺性的。1.4汽车铝轮低压铸造模具设计模具设计之前工艺方案是重大的原则问题，方案错了，整个模具设计将全功尽废，如果设计不当，不从铸造工艺角度上去考虑，会极大地影响铸造厂去生产出完美的致密的铸件来。所以在确定模具的设计方案之前，要请专家和现场工作者进行评审。根据产品结构的特点（要注意完全符合顺序凝固条件的产品结构是很少的）评审出一个能创造顺序凝固条件的模具设计方案。模具设计者要深黯与[FS:PAGE]之相关的铸造设备和铸造工艺，设计者要多到现场去请现场的工作者指导。动手设计时要对以下方面进行考虑：1.在轮毂的零件图上画出轮毂各部份的加工余量；2.在上下模和型芯各个部位，需要考虑适当的拔模斜度；3.为了考虑铸件的顺序凝固，对铸件壁厚要通过补贴调整圆角，减小热节等措施来尽量符合壁厚梯度原则，还要在铸件补缩的距离上给予适当的壁厚考虑，在必要的地方要考虑风冷或水冷，总之整个模具从轮缘到浇口要创造一个顺序凝固的温度场。4.铸型的排气，特别在大平面或死角部分；5.在铸件的凸台部份考虑是否用铜块，增加冷却速度；6.工艺设计时，还须考虑机加时工件的装夹和定位点；有关模具设计的问题在另一节再详细介绍。1.5铝轮低压铸造工艺过程低铸工艺的第一步是模具准备工作,内容包括模具的检查、喷砂、喷涂料、预热、模具的上下机等。1.模具检查下达模具的生产编号以后，要检查模具的组装配合尺寸，特别是工厂有几千套模具，很多共用模架，特别容易张冠李戴。还须检查产品编号、模具编号、侧模、模芯的偏距，刻字等是否和图纸、参数表、生产计划一致。2.模具喷砂喷砂前，将模具的顶杆复位，模具应无油污脏物（如果有油污，应先进炉烘烤，烘烤温度400??500℃，时间3小时），砂子采用60＃金钢砂，风压大于0.5MPa。喷砂后，表面要求无残余涂料、油污、脏物，用压缩空气吹干净模具上的金钢砂。如图1所示。3.模具的准备模具准备是确保产品表面质量的极其重要的手段，国外同类厂常常委派相当经验的人员来完成该工序的操作，模具准备不充分，不仅给后工序带来极大麻烦，且直接给产品表面质量带来无法弥补的后果。图1喷砂图2涂料的配比模具的准备有两种情况，一是新模具，另一种是从机台上拆下来的模具。搬移模具时须垫上橡胶板或木板，防止损伤模具，特别是要求对型腔面严禁磕，碰伤，要轻拿轻放。维修和装配模具时，不得用铁锤，或其它硬物直接敲打模具，敲打时必须用铜棒。模具的分型面和各个配合面上的粘铝，要用铲子铲干净，不得残留有粘铝，在清理过程中，要精心操作，不得铲伤型腔面，分型面，配合面。模具的型腔面有腐蚀，损伤的须用相应的焊条补焊后，修复成原样，并打磨光滑。对型腔面有铝蚀的小凹坑，必须用砂纸打磨，不留痕迹。装配模具时，检查冷却系统各路（水、风）管（通水、通风）状况良好，不得有漏风，漏水堵塞现象。对冷却管内因污垢而缩小通道的现象，一定要除垢处理后方可使用，以免影响冷却效果。装配下模时，铁浇口套须装到位，各连接固定螺栓拧紧，陶瓷浇口必须安装正，并卡紧，装到位，接口处须用高温水泥或用氧化锌粉抹光滑，不得有松动现象。铁浇口套必须完好，无腐蚀、粘铝、变形等现象。4.模具涂料在有色金属铸造行业里，使用金属型的地方，在它的型腔里，分型面都要使用涂料。就我们铝轮毂低压铸造的铸型而言，涂料有如下作用：(1).防止铝合金对型腔的腐蚀，增加铸型的寿命，起着保护模具的作用；(2).防止铝合金粘结在型腔或分型面上，使生产能连续快速进行；(3).调节顺序凝固的温度场，创造无缩松的铸件；(4).涂料使型腔里有一层隔热的保护组织，使金属液易于平稳地流入广大型腔，增加金属液的流动性，增加金属液的填充性能；(5).金属液往型腔里填充时，涂料能包容一些型腔和金属中析出的一些气体，减少气孔；(6).减薄局部热节处的涂料或采用快冷涂料，可以减少或消除局部的热节处的缩松；(7).保温涂料可延缓浇口的冷却速度，涂料是当前唯一可用的法宝；(8).涂料有利于脱模，特别是石墨涂料DYCOTE11#涂料，可以减少飞边的产生和粘铝。5.涂料[FS:PAGE]性能和配比我们使用的涂料基本上是深圳派瑞克有限公司研制的DY08（39#），DY05（34#）。涂料都是水基耐磨性涂料，是以隔热性的无机晶质材料及粘结剂为主要成份，经特殊工艺制成的糊状，经调配喷涂以后在模具表面形成一层保护组织，DY08（39#）由于颗粒特别细及耐热性能良好，有较强的粘附性，常用其为打底涂料。DY05（34#）是一种含有高效保温材料的涂料，通过调整喷涂不同的厚度，可使模具形成合理的金属结晶的温度场，有利于金属的顺序凝固，此涂料常作为铸型的面料。上述两种涂料是两种功能互补的涂料，两者配合使用才能发挥最佳的效果。6.涂料的选择涂料的选择应考虑如下事项：(1).涂料的粘结力：涂料应具有一定的粘附强度，能牢固地粘附在金属型的表面上，在充型时铝液的冲刷和剧烈的温度变化下不开裂，不脱落；(2).涂料的颗粒度：涂料的颗粒度越细，铸件的表面越光洁，脱模阻力越小，但涂料的排气性差；(3).涂料的流动性：涂料应有足够的流动性，便于喷涂于型腔表面，或涂刷于型腔表面；(4).涂料的导热性：根据工艺要求，往往型腔表面的不同部位喷不同的涂料，调节铸件的顺序凝固；(5).涂料的配比：39#涂料；一份39#原液加4份水，将涂料和水加入搅拌桶搅拌8??10分钟。34#涂料：一份34#原液3份水，将涂料和水按比例加入搅拌桶，搅拌8??10分钟。如图2所示。涂料的配比应注意如下事项：①.配制好的涂料使用时间不超过8小时。②.涂料稀释的浓度需要在实践中积累。涂料太浓，涂层容易喷厚，表面粗糙和结疤。涂料太稀，型腔不容易上涂料。以广州必达新技术研究有限公司的涂料为例，DY05（34#）涂料稀释至波美度20??30为宜；DY08（39#）涂料稀释至波美度25??28为宜。7.模具的预热和喷涂将准备好的模具送入加热炉内进行加热至350??400℃，保温3小时以上，然后再进行喷涂操作。模具从炉中取出来，用砂纸或钢丝刷清理干净型腔表面的烟尘脏物，然后用风枪喷净模具表面的灰尘。喷涂料的时候要求模具温度范围在180??250℃之间，不能低于170℃；如果模具温度较低，水份不容易挥发，涂料易积水，涂料的粘附力差，涂料易脱落，影响铸件质量。如图4所示。图3模具的预热图4喷涂料除涂料的成份外，喷涂的方法也很重要，喷涂方法是否恰当，对涂层质量产生影响，进而也影响铸件质量和铸件合格率。喷涂料的喷枪咀距喷涂表面距离230??，喷咀太近，涂料容易堆积，涂层易积水，喷嘴太远，涂料粘结不牢。涂层最好是3??5层叠加式的薄层组成，，而不是1??2层厚涂料组成，通常情况下，涂层的厚度为0.07??0.2??。喷涂时一定要平稳，要成雾状，不断的移动，不能喷一喷停一停。上、下、侧模先用39#涂料作为底层涂料，34#涂料作为面层涂料起主要保温作用，上模由内到外，侧模由下到上，按照顺序凝固的要求控制厚度，一般距离浇口越远的部位涂料的厚度越薄。下模无特殊要求不允许喷34#涂料。1.6开机前的准备工作下图是工艺装配图，开机前必须处理好下面几道工序；1.保温炉的准备(1).保温炉在使用以前，要缓慢升温烘烤，分阶段进行升温。耐火材料筑成的保温炉，低温烘烤阶段，温度150??300℃，烘烤时间不得少于一周，将保温炉内的水份烘干。加入铝水以前，保温炉应加热到680??750℃。图5铝轮毂低压浇铸工艺装配图(2).保温炉在加入铝液以前，必需清理炉门，把炉膛中的残渣清理干净，不得有杂物，氧化渣和熔渣。(3).保温炉如不生产（≤7天）不准断电，超过24小时不用时，须将铝液舀空。设定于400??500℃之间保温。过节假日（≤7天），将保温炉断电，再次开机生产时[FS:PAGE]要提前三天通电保温。(4).开机前要检查保温炉的密封情况，不得有漏气。2.陶瓷升液管的准备升液管是铝液充型的通道，也是铸件补缩通道，升液管的好坏对低压铸造工艺的实现有重要影响。(1).新的陶瓷升液管在使用以前应检查是否漏气，漏气的升液管不能使用。(2).升液管在使用前，必须用天然气枪加热到200??300℃方可放入低压机保温炉内，升液管法兰盘下面必需垫好石棉垫圈,小心地将升液管放入保温炉内，以防铝液溅出伤人。如图7所示。(3).正在使用的陶瓷升液管最好每天清理一次熔渣。(4).升液管的长度，升液管装到炉上以后，图5升液管的预热其下端离炉底不应小于50??100??，因为保温炉底部沉积有非金属熔渣，距离太近时容易在充型时将沉积在底部的非金属熔渣卷入铸型。其沉积的熔渣主要是氧化铝,还有Si、Ca、Ba、等夹杂物。(5).升液管的直径应比模具浇口的直径大，才能达到良好的补缩效果。有些厂轮毂只在15″左右，已经改用内径φ80mm的升液管，效果很好。我们工厂生产的主要是18″??28″的大轮毂，更应该及早改用φ80mm的升液管和浇口套。对充型时增加流量，保压时增加补缩效果是有好处的。参考图5。