铸造铝合金轮毂低压模具设计

我国的铝合金轮毂工业起步较晚， 20世纪80年代末，出现了**个具有现代规模的轮毂制造企业——戴卡轮毂制造有限公司， 90年代初，在广东出现了南海中南铝合金轮毂有限公司，随后有不少具有相当实力和规模的民营资本进入此行业。

截止2010年，我国轿车的铝合金轮毂的装车率已接近70%，而且随着个性化需求的增长，轮毂不仅作为整车的一个零部件而具有实用功能，更随其表面处理技术的革新和造型的丰富，成为一种装饰，进而成为展现自我个性的平台。

铝合金车轮（及铝镁合金车轮）以其所具有的轻量化、美观、良好的减震性和散热性等优点，越来越成为未来的发展趋势。

铝合金轮毂的主要生产工艺有两种，铸造和锻造。

锻造轮毂与铸造轮毂相比，其金相组织是破碎晶粒与锻态组织，而后者是枝晶状晶粒与铸态组织。相较而言，锻造车轮的模具比铸造贵得多，也更难开模，但锻造车轮的力学性能要高30%～50%，相应价格也要高很多；从生产工艺来看，采用铸造工艺更容易大量生产，且价格低廉，市场需求量更大。

另外，也有个别厂家使用旋压法和焊接组装法成形。旋压法是将轮毂的一部分铸出，并留出相应的余量，然后再采用挤压的方法成形，这需要专用的设备和生产线，在国内使用的较少； 焊接组装法一般只铸造或锻造轮辐，轮辋用成型卷材卷制，然后将轮辐、轮辋焊接成轮毂，可大大减轻重量，降低生产成本，但工艺较复杂，日本在该技术方面已经相当成熟。

铸造法成形轮毂是大多铝合金轮毂生产企业所用的主要生产方法。常用的铸造方法主要有重力铸造、低压铸造、挤压铸造及充氧铸造等。

（1）重力铸造是依靠铝液自身的重力进行充型，这种方法相对较简单，设备条件要求不高，但生产稳定性差，铝液凝固过程中温度场易受外界条件影响，出现缩松、缩孔等铸造缺陷，工人劳动强度高，产品的力学性能较差，但成本低，因而在生产较小尺寸轮毂时仍有一些企业在使用。

（2）目前，低压铸造作为铝合金轮毂生产的主要方法，是在较低压力（一般在20～60kPa）下充型，充型完成后，进行一段时间的保压，然后泄压，开模取件，具体过程如图1所示。这种生产方法可大批量生产较高质量轮毂，铝液凝固过程是在压力下进行，因而产品合格率、铝液利用率均较高，低压铸造机自动化程度较高，工人劳动强度相对较低，生产效率高，成本比重力铸造稍高。

（3）挤压铸造也称液态锻造，是一种集铸造和锻造特点于一体的工艺，其中又分为复合挤压铸造、正挤压铸造、两次挤压铸造等多种形式。共同特点是：除金属模具外，还要有突模冲头、模具顶出杆，一般要在冲头上施加7000N左右的压力进行铸造，铸件表面光洁、金相组织、各种力学性能接近于锻件。其工艺方法是采用液压式压力机把比合金熔点高5～l0℃的铝熔体压入铸模，并对凝固中的熔体施加高压(p≥100MPa)，速度约5mm／s，通过加压结晶使共晶体与枝晶充分破碎，可生产出高致密度、无气孔的铝轮毂，力学性能可提高l5％以上，但技术难度大、效率低。

（4）最近，国外出现无气孔压铸新工艺（充氧压铸法），但只有美国、日本等国开始应用于生产。