生产案例铝合金轮毂快速熔模铸造模拟与试制

前言：对于目前的低电压、铸旋、煅造等现代化大批量生产加工工艺不适感用以人性化轮圈的制造难题，明确提出了以3D打印出轮圈砂模铸造并相互配合熟石膏型锻造的新技术新工艺。选用顶注式浇筑 控制系统设计了有关技术主要参数，从而用有限元分析仿真模拟论述了浇筑 加工工艺方法的可行性分析，最终根据熟石膏型锻造得到了铝轮毂，为散件小批量生产人性化轮圈的订制带来了新的加工工艺方式。铝轮毂关键生产工艺流程有金属材料型铝合金铸造、重力铸造等。在其中重力铸造因所生产制造铸造件安排高密度、物理性能优良、缺点少等优点被普遍关心。近些年，在轮圈轻量要求增加的情况下，选用铸造工艺改进铝轮毂的宏观机构在轮毅的生产制造中也有广泛运用；而选用重力铸造车轱辘正脸、选用热旋压加工轮圈也变成慢慢变成一种理想化的生产加工方式。实际上，无论选用以上哪一种加工工艺，均离不了成型模貝的生产制造与生产加工。因而，无论是低电压、铸旋或是煅造，均适用于轮圈的大批量化生产制造。近些年，大家对车辆的改裝激情猛增，酷炫外观设计的轮圈是这其中的关键构成部分。因为该类轮圈关键取决于突显个性化，因而这种大批量化生产工艺流程不会再适用散件小批量生产设备的生产制造。传统式的轮圈生产制造通常选用机械加工的方法，可是机械加工加工工艺又难达到商品人性化对繁杂外型的要求。因而，本科学研究拟选用3D打印出轮圈砂模铸造，从而相互配合熟石膏型锻造，根据对浇筑 体系的设计方案，锻造工艺的仿真模拟提升等制取出人性化铝轮毂商品，为人性化散件或小批量生产轮圈的生产给予一种新的方式。1轮毅顶注式浇筑 体系的设计方案根据选用三维造型设计手机软件制作轮毅的三维造型设计图，依据锻造工艺指南，设计方案顶注式浇筑 系统软件开展浇筑 ，经测算得到：充进凹模内的合金液总品质为18.2kg，浇筑 時间为10.6s，A阻≈513mm2，内直浇道截面为520mm2，因为内直浇道、横浇道与直浇道的截面选值占比为1:1.1:1.2，所得的横浇道的截面约为580mm2，直直浇道的截面约为630mm2。顶注浇筑 体系中各直浇道横截面规格见表1。表1顶注式浇筑 系统软件各直浇道横截面规格

选用顶注浇筑 可以减少充型時间，减少了直浇道的阻拦功效，降低了金属材料液充型时的温降，有利于浇冒口对铸造件厚大位置开展金属型铸，有益于完成次序凝结，降低铸造件产生缺点。图1为轮毅顶注浇筑 系统图。图1轮毅顶注浇筑 系统软件2轮毅的仿真模拟及生产制造轮毅的模拟计算中，浇筑 材料为ZL101A铝合金型材，消失模铸造环形壳原材料为α型半水熟石膏，在其中仿真模拟中熟石膏铸型缩水率设置为1.6%，铸造件网格图区划设置为2000万，溴化锂溶液的表面张力为0.914N/m，浇筑 环境温度为720℃，熟石膏铸型加热溫度为250℃，浇筑 速率为15cm/s。

铸造件充型全过程仿真模拟见图2。铸造件凝结全过程仿真模拟见图3。铸造件概残留溶体变位系数結果见图4。(a)充型10%(b)充型55%(c)充型70%

(d)充型90%(e)充型95%(f)充型100%

图2铸造件充型全过程图

(a)凝结率50%(b)凝结率75%(c)凝结率85%

(d)凝结率90%(e)凝结率95%(f)凝结率100%

图3铸造件凝结全过程图

图4铸造件残留溶体变位系数3轮圈的研发3D打印出轮毅白模及浇筑系统软件见图5。选用3D打印出技术性生产制造轮毅黄膜，打印出原材料为PS粉，打印出横截面共1237层，打印出图形界限为0.3mm，打印机喷头打印出速率为1400mm/s。打印出后的轮圈黄膜置放在45℃的石腊水溶液中侵润2次，随后将石腊浇筑 系统软件粘合在轮圈白模上，进而拼装成轮圈黄膜与石腊浇筑 体系的样子簇。

(a)3D打印出轮圈白模(b)轮圈浇筑 系统软件

图53D打印出轮毅白模及商品轮圈熟石膏铸型及铸造件见图6。根据对粘合石腊浇筑 体系的轮圈黄膜开展熟石膏注浆和培烧后，获得了熟石膏膜壳，将熟石膏膜壳置放于抽真空机中开展真空包装，在真空值低于0.02MPa的标准下开展浇筑 ，经激光切割过多的浇筑 操作系统和研磨后取得了轮圈铸造件。

（a）轮圈熟石膏铸型(b)轮圈铸造件

图6轮圈熟石膏铸型商品运用X射线数据即时显像监测系统对所制造的ZL101A轮毂铸造件开展內部视觉检测。检验位置包含工件的转盘、轮辐和轮圈位置，有关部位X射线显像见图7。从轮辐、轮圈X光显像結果由此可见，两张图的显像影象中黑与白色调衔接匀称，色调遍布清楚，影象中沒有条形分岔状况，沒有孔状或窝状小黑点，都没有发生灰白色色斑或色调错乱地区。不难看出，铸造件內部理论上针眼、铸造缺陷与缩松、裂痕等问题较少。（a）转盘X光显像图（b）轮辐、轮圈X光显像

图7X光显像图4结果（1）设计方案了顶注式浇筑 系统软件，并选用限元仿真模拟剖析了浇筑 环境温度为720℃，浇筑 速率为15cm/s，熟石膏型溫度为250℃时的充型凝结全过程及总论缺点遍布状况，结果显示该加工工艺下冒口对铸造件的金属型铸充足。

（2）选用3D打印出技术性制取轮圈砂模铸造，并在真空环境情况下开展熟石膏型浇筑 ，X射线检测说明轮圈铸造件沒有內部缺点，确认了铝轮毂选用根据3D打印出的迅速消失模铸造的可行性分析。