汽车铝合金轮毂铸造工艺研究分析

白俊 杨小艳

摘 要：我国社会在不断进步下产生了源源不断的发展活力，推动着我国现代化工业以及铸造金属业的发展。尤其是近年来，我国不断提高着汽车铝合金轮毂制造工艺水平，进一步优化和完善了汽车制造流程，同时在很大程度上提高了企业的整体经济。基于此，本文主要分析汽车铝合金轮毂铸造工艺，探究该工艺对提高我国汽车制造水平的重要性。

关键词：汽车 铝合金轮毂 铸造工艺研究

和传统轮毂工艺相比，铝合金轮毂制造工艺的原材料更加简易，其安全性更高，也能充分保障节能效果。随着近几年来我国快速发展制造业，在汽车制造业逐渐广泛应用铝合金部件，而该行业的重点任务也逐步放在加强汽车铝合金轮毂工艺方面[1]。因此，我国汽车制造企业为了能有效提高汽车加速性能，降低汽油能耗，就必须深入分析汽车铝合金轮毂铸造工艺。

1 汽车铝合金轮毂铸造工艺流程

从某种程度上来说，铝合金轮毂的精度对汽车的车型、性能有很强的依赖性，汽车车型、性能不同，自然就会造成铝合金轮毂在精度上具有較大的差异性，其中汽车轮毂的结构和种类最能体现出铝合金轮毂精度的多样化特点。传统的轮毂制造流程中并没有具体表现出针对性，这就导致汽车的多样化需求无法满足，对汽车制造发展造成了一定影响。通常来说，汽车铝合金轮毂铸造工艺无论是在内容还是工序上都较为复杂、繁琐，首先需要对铸件工艺进行分析，然后进行铸造图纸绘制，绘制完成后再对制造工装磨具进行设计;其次则是进行浇筑与热处理，然后完成检验铸件工作，检验完成后在交付铸件时，还需要进行试加工，对磨具进行修整，修整后没有出现问题还需要进行试生产，对质量进行全面评审过后就能确定工艺文件，最后完成总结归档[2]。基于现代技术发展下，汽车制造企业也需要与时俱进，在上述制造工艺中充分融入现代科学技术，最大化发挥挤压铸造方式的价值，通过有效运用半固态铸造方法完成汽车轮毂制造，进而提高铝合金轮毂铸造工艺。

2 汽车铝合金轮毂铸造工艺技术分析

2.1 选取正确铸造方法

随着近几年我国科学技术迅速发展，汽车制造业逐渐青睐汽车铝合金轮毂铸造过程中的低压铸造法，这种铸造方法不仅具有较高的性比价，还能满足汽车铝合金轮毂铸造的工艺要求。同时对企业来说，也能最大程度上节约铸造成本，因此低压铸造法在汽车制造业得到普遍应用。通常在汽车铝合金轮毂的实际铸造过程中，首先需要重点关注压缩空气，确保轮毂铸造环境洁净、干燥，然后再保温炉中添加铝液，利用压力作用，采取自上而下的方式，确保铝液能平稳地通过升液管、浇注系统，最终抵达铸造机模具型腔内[3]。其次，是把控铝液至模具型腔后的压力，保持一定的压力（20～60kPa），确保达到铸件凝固效果要求后，再释放压力。从目前低压铸造法的实际应用效果来看，能很好地促进我国轮毂制造发展，该工艺只需要利用压力就能实现良好的充型、凝固工作，填充效果较为理想，能显著提高铸件紧密性，减少缩松现象发生几率。

2.2 关键材料以及铝合金参数选择

在铝合金轮毂制造过程中，关键材料以及铝合金参数是决定该铸造工艺质量与应用效果的核心环节。因此，在确定铸造方法后，应正确配比和选择铸造材料、辅助材料等，确保材料清单具有科学性、合理性以及高效性。一般在实际铸造中会选择Mg、AI、Cu等此类具有一定硬度的铝合金属，但该类材料无法实现轮毂高度的可塑性，因此在铸造时还会结合Al、Zn和Mg系的超硬铝材料[4]。通过分析不同金属的优势得出，在铸造轮毂时还需要检验铝合金化学成分、不同元素形态等，检验完成后再实施优化配比，能显著提高铝合金轮毂优势，包括其强度、可塑性以及力学性能等，强化其使用率。

2.3 浇筑尺寸确定

在完成上述流程后，其次需要注重的就是浇筑尺寸，包括确定和加工制作模型尺寸、确定型腔尺寸、控制壁厚、设计排气系统等。首先铝合金轮毂铸造模分为三部分，上模、下模以及侧模，前两者一般采用的热作模具钢，后者采用的模具钢一般为35CrMo或QT400。在型腔尺寸确定中，需要按照加工余量，以及冷却顺序渐变度进行具体分析，严格把控型腔上部厚度，确保上下部的增厚偏差在0.5～1mm之间[5]。铸件在凝固过程中，最重要的就是控制壁厚，一般壁厚会根据轮毂部位不同，而表现出不同的厚度以及凝固时间。因此在铸件凝固过程中，就需要确定轮毂每一个部位的壁厚，这样才能确保有效把控冷却强度，提高其科学性。如，最后的冷却部位一定要是中间铸口部位，这部分在轮毂边缘部件中是最薄的，一般壁厚应控制在1.5～1.8之间，加快其冷却凝固速度。最后是排气系统设计，其也是轮毂浇筑过程中的重点环节，因此需要有效分析排气系统。在排气系统中最重要的就是排气槽以及排气塞质量，设计时应在模芯周围设置V型排气槽，保持0.8～1mm范围的深度，同时还需要严格把控其间隔距离，尽量控制在5mm范围内[6]。此外，还需要确保排气系统的科学性，因此这就需要重视上模芯组件以及分流锥，紧密结合两者之间的工作，可将排气槽长度增设0.4mm，同时设置0.1～0.2mm的推杆间隙，确保其能配合排气塞工作，为排气效果、浇筑工序有效性提供一定保障。

2.4 重视热处理工艺

随着我国的科学技术发展，虽然铝合金轮毂铸造工艺有了一定进步，但是在实际铸造过程中，依然存在部分问题，最明显的表现就是在热处理工艺中。一般热处理环节对操作具有较高的科学性要求，若达不到一定的操作科学性，就会出现释放变形、淬火变形等问题，这种变形会严重影响热处理工作，对整体铸造效果造成不良影响。因此，我国汽车制造业在铝合金轮毂制造过程中需要高度重视热处理工序，降低铝合金材料发生变形的可能性[7]。这就需要专业技术人员根据铝合金材料特征，具体分析铝合金材料变形原因，在热处理工艺环节中采取针对性措施，有效遏制淬火尺寸变形的问题，进而从根源上提高铸造质量。为了能保证在热处理工序中的科学性以及有效性，在实际铸造过程中就需要注意以下几点。首先，需要全面分析热处理过程中的固溶温度，提高其科学性，确保能顺利开展热处理工序。其次，严格把控铝合金成本，把控一定的固溶温度（530～540℃），这样能最大程度上保证不会破坏铝合金性能，在铸件过程中，也不会受到高温带来的氧化反应。最后则是需要严格把控淬火延续时间，保持时间在30s左右，可有效避免因温度过低，铝合金发生缩变。相关技术人员需要根据材料特点，具体分析淬火水温，保持在50～70℃之间，这样才能不会破坏到材料结构以及性能，确保能顺利开展铝合金轮毂铸造。

3 汽车铝合金轮毂铸造的必要性分析

从实际发展来看，铝合金轮毂铸造工艺对汽车生产具有重要的价值，铝合金轮毂在实际应用中具有较多的优势，如节能减排、简易轻便、能影响车辆制动能量的需求，提高汽车加速功能、降低油耗等等，有效实现了环境保护的目的[8]。此外，汽车铝合金轮毂的散热功能较快，具有优良的减震性能，可通过高度分离轮胎与铝合金材料实现减震，不仅能为用户提供更加舒适的驾驶体验，还有利于增加汽车使用寿命。最后，铝合金轮毂的铸坯不具备较高的强度，可加工以及纹路绘制铝合金材料，不仅能优化铸造工艺，还有利于机械性能增强，进而提供利用率，实现促进汽车轮毂工艺发展，提高我国汽车制造水平。

4 结语

综上所述，通过具体分析、探究汽车铝合金轮毂铸造工艺，不仅能促进汽车轮毂提高轻量化、美观化优势，还能扩大轮毂直径、增强轮毂强度，具有重要的实际研究价值。为了能优化汽车制造流程，提高汽车整体性能，汽车制造企业就需要重点研究汽车铝合金轮毂铸造工艺，在有效把控铸造成本的基础上，全面化发展该方面的铸造工艺。在实际铸造工程中，不仅需要紧跟时代发展，与时俱进，在广泛应用低压铸造方式时，还需要严格把控浇筑尺寸，确保其能符合铸造工程的标准要求，同时优化热处理工艺，确保能最大化发挥汽车铝合金轮毂铸造效果。

参考文献：

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[2]魏剑，张永坚，高浩.铝合金汽车轮毂低压铸造的数值模拟[J]. 三明学院学报，2020，037（002）：46-51.

[3]李莎.铝合金轮毂低压铸造的热处理工艺及其性能分析[J]. 工业加热，2020（8）：20-22.

[4]魏剑、吴龙、曾师尊. 铝合金轮毂有限元分析及优化设计[J]. 青岛大学学报（工程技术版），2020，v.35;No.137（03）：79-84.

[5]范珍康，郭欢.汽车铸铝轮毂低压铸造技术分析[J].科技创新导报，2019，016（020）：83-84.

[6]赵雷，吴国瑞，陈学武. 铝合金轮毂加压铸造技术探讨[J]. 世界有色金属，2019，517（01）：167+169.

[7]陈鹤.探析汽车铝合金轮毂低压铸造工艺研究[J].世界有色金属，2018（3）：270-271.

[8]楼华山，王大红，楼江燕，等.高性能A356铝合金轮毂开发技术研究进展之一——炉内精炼净化技术[J].特种铸造及有色合金，2020，v.40;No.326（05）：47-52.