铝合金轮毂是钢质轮毂的换代产品,它具有质量轻、导热快、美观华贵、节能安全等优点,目前国内外已广泛应用于轿车及其它轻型客车上。随着我国汽车工业的快速发展以及国外配件需求量的增加,市场容量十分可观。目前国内外制造铝合金轮毂的方法主要分为两大类:一类是锻造法,其中国外最先进的工艺是由连铸工序和三个锻造工序组成,该法虽然质量好,但成品率只有50%左右,价格昂贵。另一类是铸造法,分重力铸造和低压铸造。重力铸造法产品中缩孔、疏松、气孔等缺陷严重,机械强度低,成品率低,国外已经淘汰。目前国内外大多采用低压铸造法,该法产品质量和成品率都有一定提高,但工艺复杂,设备投资太大,从国外引进年产30万件的设备需投资亿元以上。采用液态模锻法,使铝合金在高压下结晶,并在结晶过程中产生一定量的变形,消除了缩孔、疏松、气孔等缺陷,产品既具有接近锻件的优良机械性能,又有精铸件一次精密成型的高效率、高精度,且投资大大低于低压铸造法。
二、轮毂的工艺特点及工艺关键
轮毂是一个类似一个较浅的杯形件,壁较薄,壁厚基本均匀,轮缘直径较大,高度适中,基本适合液态模锻工艺。制造的主要困难在于采用直接液态模锻法时,轮缘与原浇注液面之间容易形成较深的冷隔,必须采取措施避免。
影响工件内部结晶质量及力学性能的关键是温度场与应力场的控制,而影响温度场的因素又较多,因此必须通过试验和计算找到比较理想的温度&MDash;—时间曲线。而应力场直接关系到工件中缩孔、疏松、气孔等缺陷的消除,必须确定合适的应力场分布,为获得高质量的工件打下基础。
三、模具设计及成形条件的确定
考虑到工件表面可能出现夹杂等缺陷,厚度尺寸必须留有一定的机加工余量,所以在零件图厚度尺寸上单边加放0.5mm,并取拔模斜度1.5°,绘出锻件图。以该图为依据设计模具。根据工件的结构特点,必须采取直接液态模锻法,凹模采取垂直分型面,以便工件出模。采用垂直分模就必须有水平方向锁紧装置,考虑到设备条件限制,因此采用锥形护环锁紧装置,见图2中件3。工作时,在件4、6、8组成的凹模中浇注金属后,上模下行,件3首先压紧件4、8形成锁模,随后凸模6加压成形,保压后,凸模6随上模上行,件3在弹簧作用下仍压紧4、8,以便凸模脱模,弹簧压紧力应大于凸模脱模力,最后件2带动件3上行,件4、8分开取出工件。由于是试验模具,导向主要靠设备导向。合模行程由加压力控制,这样可能会给轮辐部分厚度尺寸带来误差,但并不影响试验效果却大大简化了定量浇注装置。