汽车铝合金轮毂的挤压铸造技术简介 - 半固态铝合金 挤压铸造
汽车铝合金轮毂的挤压铸造其工艺过程是:在专业的立式挤压铸造机上,模具合型后,挤压料筒给汤后悬挂于模具上,挤压冲头自下而上,以高压低速的方法将料筒内的金属溶液挤压进入模具型腔,完成高压填充后,继续施加强大压力(最大可达到100MPA以上),对金属溶液的冷却收缩过程进行高压补缩,使得铸件内部不能产生气孔、缩孔和缩松。并且由于在高压下破坏了晶枝的生长,而形成破碎状晶枝,使得得到的轮毂,在抗拉强度,延伸率和表面硬度等力学性能方面都有很高品质。
挤压铸造独特的优点表现在以下几个方面:
1.料筒是上下垂直的,液体金属自然与空气分开,冲头自下而上进行充型不会包裹气体,而且使得型腔和料筒中金属液上方的空气可以通过模具上的排气口排出;采用慢速充型,使得空气有时间排出。这样就解决了气孔的问题。
2.液体金属充型平稳;采用金属模,铸件成形性好,有利于形成轮廓清晰、表面光洁的铸件,表面精度比较高,减少了加工的工作量。
3.在金属液凝固时施以高压,进行高压补缩,并破坏晶枝的生长,解决了铸件的缩孔和疏松铸件组织致密,力学性能很高;包括抗拉强度,延伸率,和表面硬度等。
4.劳动条件好;全过程均可实现自动化生产,配备给汤机,喷雾机,取件机器人后,生产的稳定性大幅提高,操作人员劳动强度大幅降低。
挤压铸造模具
汽车铝合金轮毂的挤压铸造所用的模具采用金属型耐高压模。为充分利用汽车铝合金轮毂的挤压铸造时铝液在压力作用下自上而下地按顺序补缩,在进行工艺设计时,应考虑使铸件远离浇口的部位先凝固,让浇口最后凝固,使铸件在凝固过程中通过浇口得到补缩,实现顺序凝固。常采用下述措施:
1.浇口设在铸件的厚壁部位,而使薄壁部位远离浇口;
2.用加工余量调整铸件壁厚,以调节铸件的方向性凝固;
3.改变铸件的冷却条件。
对于特殊的铸件,用上述一般措施又难于得到顾序凝固的条件时,可采用一些特殊的办法,如在铸件厚壁处进行局部冷却,以实现顺序凝固。
汽车铝合金轮毂的挤压铸造工艺
挤压铸造的工艺规范包括净化、充型、增压、饱压、模具预热温度、浇注温度,以及模具的涂料等。
(1)净化
铝合金溶液在融化后,进行浇注前应该进行清渣、除气,每天清除坩锅底部的结晶和沉淀物。
(2)充型压力和充型速度
充型压力是指使金属液充型上升到铸型顶部所需的压力。挤压铸造中由系统提供15MPA的压力,经由蓄能器放大后经冲头作用到铝合金液上,对金属液进行高压充型和补缩。在充型阶段,金属液面上的升压速度就是充型速度。采用高性能电磁比例流量阀控制系统液压油的流速,整个过程可以分成任意十段,在每一段都可以采用任意速度,从而实现挤压过程的全控制。
(3)增压和增压速度
金属液充满型腔后,再继续增压,使铸件的结晶凝固在一定大小的压力作用下进行,这时的压力叫结晶压力。结晶压力越大,补缩效果越好,最后获得的铸件组织也愈致密。但通过结晶增大压力来提高铸件质量,不是任何情况下都能采用的。
(4)保压时间
型腔压力增至结晶压力后,并在结晶压力下保持一段时间,直到铸件完全凝固所需要的时间叫保压时间。如果保压时间不够,铸件未完全凝固就卸压,型腔口部的金属液将会全部或部分空压凝固,造成铸件疏松报废:如果保压时间过久,则浇口完全凝固,对于剪断冒口造成困难和出型困难,故生产中必须选择一适宜的保压时间。
(5)铸型温度及浇注温度
汽车铝合金轮毂挤压铸造对金属型的工作温度就有一定的要求。金属型的工作温度一般控制在280~400C,浇注薄壁复杂件时,可高达400~520C。
关于汽车铝合金轮毂的挤压铸造铝液的使用温度,实践证明,在保证铸件成型的前提下,应该是愈低愈好。
(6)涂料
如用金属型低压铸造时,为了提高其寿命及铸件质量,必须刷涂料;涂料应均匀,涂料厚度要根据铸件表面光洁度及铸件结构及铸件的冷却方向来决定。
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