低压铸造铝合金车轮设计要点
铝合金车轮具有质量轻、能耗低、散热快、减震性好、安全可靠、外观漂亮、图案丰富以及平衡性好等优点，被整车制造企业和广大车主所青睐。
我国铝合金轮毂的生产大多采用低压铸造工艺。该工艺是在20世纪80年代后期由中信戴卡公司引进，经过20多年的发展，已经比较成熟。但真正意义上的开发设计工作是在最近几年，随着我国整车制造水平的提升，才开始与整车开发同步进行设计。
车轮设计要点
铝合金车轮的设计包括外观设计和工程设计。车轮外观要与整车外观相匹配，车轮不仅是外观件，还是重要的安全部件，因此外观设计时就必须考虑工程要求。一般情况下，在车轮进行外观设计时，工程人员也要参与，与造型设计师共同完成外观设计工作，以缩短车轮的开发周期。
现以大众车轮设计为例，具体分析低压铸造铝合金车轮设计中关注的要点。大众车轮执行德国大众标准和欧盟的设计规范，主要考虑的方面有整车造型、车轮装配、车轮生产工艺和车轮试验。
1.整车造型
车轮是整车的时尚装饰，是对整车外形设计的一种延伸，因此车轮造型作为整车造型的一部分，必须与整车的造型风格协调一致，给人以美感。
2.车轮装配
车轮最终要装配到整车上，装配时与之相配合的零部件有轮胎、平衡块、刹车鼓、安装盘、安装螺栓和气门嘴。
铝合金车轮设计时注意的装配要点如下：
（1）轮胎与铝合金车轮装配的轮胎一般情况下是无内胎的子午线轮胎，在轮胎与车轮轮辋之间形成一个封闭的空间。大众车轮的轮辋结构执行欧洲轮辋标准——ETRTO标准，该标准对轮辋各部位的结构、尺寸做出了明确规定，在车轮设计时必须严格遵守。同时，为防止车辆行驶过程中路肩石划伤车轮表面（路肩石的高度标准为150mm），要求车轮正面不能超出轮胎外侧面，一般要缩进2.5mm以上。
（2）平衡块平衡块的作用是使车轮在高速旋转下保持平衡，避免车辆在行驶过程中抖动和方向盘振动，提高车辆的舒适性。车轮设计时，要求平衡块与刹车鼓之间的间隙不小于3mm。
（3）刹车鼓在车辆行驶过程中，车轮是旋转的，刹车鼓是静止的，因此在车轮设计时要保证车轮内表面与刹车鼓之间有一定的间隙，一般控制在3mm以上。
（4）安装盘、安装螺栓安装螺栓是将车轮定位、紧固到安装盘上的零件。在车轮设计时，要考虑安装盘的尺寸，车轮与安装盘的接触面积，安装螺栓的尺寸、结构和数量，螺栓
的安装空间以及螺栓孔在车轮造型中的位置（车轮上的螺栓孔最好对应车轮的窗口部位），保证车轮安装安全可靠。
（5）气门嘴气门嘴是向轮胎和车轮轮辋形成的密封空间充气的零件。在车轮设计时要考虑气门嘴的安装位置、安装空间以及气门嘴的结构。铝合金车轮上使用的气门孔一般是
TR414或TR413橡胶气门嘴，在高级轿车上也有使用带气压传感器的气门嘴结构。若车轮使用带气压传感器的气门嘴，要保证气压传感器与轮辋之间有1mm以上的间隙。
车轮生产工艺要求
铝合金车轮的生产工艺有重力铸造、低压铸造、铸旋和锻造等。目前，我国铝合金车轮的生产主要采用低压铸造工艺，占我国铝合金车轮总量的80%以上。因此，本文重点介绍低压铸造铝合金车轮设计中应当注意的要点。
低压铸造铝合金车轮的生产主要包括熔炼、压铸、热处理、金属加工和喷涂五大工序。
1.熔炼
熔炼是将外购的铝合金锭熔化成铝液，并在其中添加Si、Mg、Ti、Sr等合金元素，改善铝合金的力学性能，为压铸工序提供合格、稳定的铝液。目前，我国铝合金车轮使用的材料是A356（欧洲称为AlSi7Mg）。其中各合金元素的质量分数为wSi =6.5%～7.5%，wMg=2.0%～4.0%，wTi= 0.03%～0.15%，wSr=0.01%～0.02%。熔炼工序提供的铝合金液的密度为2500～2600kg/m3。
2.压铸
本工序是铝合金车轮的成形工序，通过干燥的压缩空气将铝液压到金属模具中冷却成形。该工序是保证铝合金车轮综合性能的关键工序。在车轮设计时考虑的重点：
1）铝液在模具中的流动是否通畅，要实现层流，避免紊流。
2）铝液在凝固过程中是否能够实现顺序凝固，即后冷却部位的铝液补充到先冷却的部位，以保证车轮的组织结构致密，提高车轮的综合力学性能。为实现顺序凝固，在车轮造型设计时，就要求后冷却部位的铝液通流面积≥先冷却部位的通流面积，保证SA－A≥SB－B≥SC－C≥SD－D（见图1）。当车轮造型的要求不能满足时，就需要在模具设计时保证该项要求。
职业教育材料成型与控制技术专业 教学资源库 《铝合金铸件铸造技术》课程教案低压铸造参数确定 制作人：张保林 陕西工业职业技术学院
低压铸造参数确定 一、引言 低压铸造的工艺规范包括升液、充型、增压、保压结晶、卸压、冷却、延时，以及铸型预热温度、浇注温度、铸型的涂料等。 二、升液压力和升液速率 升液压力是指当金属液面上升到浇口，所需要的压力。 式中，p1——升液阶段所需压力（MPa ）； h1——金属液面至浇道的高度（cm)； ρ ——金属液密度（g/cm3 )； 10200——单位换算系数（g/N)； K ——充型阻力因数，K=1~1.5（阻力小取下限，阻力大取上限）。 在升液过程中，升液高度将随着坩埚中金属液面下降而增加。因此，所需的压力将相应增大。 金属液在升液管内的上升速度即为升液速度，升液应平稳，以有利于型腔内气体的排出，同时也可使金属液在进入浇口时不致产生喷溅。 随着压力增大，升液管中的液面升高。因此，增压速度实际上反应了升液速度。增压速度可用下式计算，即 式中，v1——升液阶段的增压速度（MPa/s ）； p1——升液压力（MPa ）； t1——升液时间（s ）。 1020011K h p ρ= 1 11t p v =
一般情况下，为了有利于型腔中气体的排出，升液速度缓慢些为好。对于铝合金，升液速度控制在5~15cm/s ，加压速度为1.27~1.75KPa/s 。 三、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。 式中，p2——充型压力（MPa ）； h2——金属液上升至铸件顶面的高度（cm)； 同样，所需的充型压力随着坩埚中金属液面下降而增大。 充型速度取决于通入坩埚内气体压力增加的速度，可按下式计算： 式中，v2——充型速度（MPa/s ）； p1、p2——分别为升液和充型压力（MPa ）； t2——充型时间（s ） 充型速度关系到金属液在型腔中的流动状态和温度分布，因而影响铸件的质量。充型速度慢，金属液充填平稳，有利于型腔中气体的排除，铸件各种温差增大。充型速度太快，充填过程金属液流不平稳，型腔中的气体来不及排除，会形成背压力，阻碍金属液充填。一旦充型压力超过背压力，会产生紊流、飞溅和氧化，从而形成气孔、表面“冻纹”和氧化夹杂等缺陷。充型太慢，对于形状复杂的薄壁铸件，尤其是采用金属型时，容易产生冷隔、浇不足等缺陷。充型速度一般应为5~10cm/s 。 四、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 10200 22K h p ρ=2 122t p p v -=
低压铸造铝合金车轮设计要点 铝合金车轮具有质量轻、能耗低、散热快、减震性好、安全可靠、外观漂亮、图案丰富以及平衡性好等优点，被整车制造企业和广大车主所青睐。 我国铝合金轮毂的生产大多采用低压铸造工艺。该工艺是在20世纪80年代后期由中信戴卡公司引进，经过20多年的发展，已经比较成熟。但真正意义上的开发设计工作是在最近几年，随着我国整车制造水平的提升，才开始与整车开发同步进行设计。 车轮设计要点 铝合金车轮的设计包括外观设计和工程设计。车轮外观要与整车外观相匹配，车轮不仅是外观件，还是重要的安全部件，因此外观设计时就必须考虑工程要求。一般情况下，在车轮进行外观设计时，工程人员也要参与，与造型设计师共同完成外观设计工作，以缩短车轮的开发周期。 现以大众车轮设计为例，具体分析低压铸造铝合金车轮设计中关注的要点。大众车轮执行德国大众标准和欧盟的设计规范，主要考虑的方面有整车造型、车轮装配、车轮生产工艺和车轮试验。 1.整车造型 车轮是整车的时尚装饰，是对整车外形设计的一种延伸，因此车轮造型作为整车造型的一部分，必须与整车的造型风格协调一致，给人以美感。 2.车轮装配 车轮最终要装配到整车上，装配时与之相配合的零部件有轮胎、平衡块、刹车鼓、安装盘、安装螺栓和气门嘴。 铝合金车轮设计时注意的装配要点如下： （1）轮胎与铝合金车轮装配的轮胎一般情况下是无内胎的子午线轮胎，在轮胎与车轮轮辋之间形成一个封闭的空间。大众车轮的轮辋结构执行欧洲轮辋标准——ETRTO标准，该标准对轮辋各部位的结构、尺寸做出了明确规定，在车轮设计时必须严格遵守。同时，为防止车辆行驶过程中路肩石划伤车轮表面（路肩石的高度标准为150mm），要求车轮正面不能超出轮胎外侧面，一般要缩进2.5mm以上。 （2）平衡块平衡块的作用是使车轮在高速旋转下保持平衡，避免车辆在行驶过程中抖动和方向盘振动，提高车辆的舒适性。车轮设计时，要求平衡块与刹车鼓之间的间隙不小于3mm。 （3）刹车鼓在车辆行驶过程中，车轮是旋转的，刹车鼓是静止的，因此在车轮设计时要保证车轮内表面与刹车鼓之间有一定的间隙，一般控制在3mm以上。 （4）安装盘、安装螺栓安装螺栓是将车轮定位、紧固到安装盘上的零件。在车轮设计时，要考虑安装盘的尺寸，车轮与安装盘的接触面积，安装螺栓的尺寸、结构和数量，螺栓
摘要 本文运用反重力铸造技术—低压铸造来对铝合金铸件带轮的铸造工艺进行方案设计，包括分型面、浇注位置的选择、各项铸造工艺参数的确定以及浇注系统的设计。根据铸件形状较复杂的特点，在进行实验浇注时设计了两个浇注方案即两个内浇道或者一个内浇道，并同时进行调压和重力铸造浇注，以方便比较。根据实际零件建立了铸件的三维模型，并用View-cast铸造模拟软件对铝合金铸件带轮的充型过程进行了模拟计算。模拟结果显示，充型过程平稳，没有明显的液相起伏、飞溅。根据数值模拟结果并结合理论分析，铸件中没有缩孔、缩松等缺陷，铸造工艺方案和浇注工艺参数的设计合理。 关键词：低压铸造；铸造工艺；实验浇注；充型过程；数值模拟
Abstract In this paper, anti-gravity casting technology, low pressure casting technology was used to complete the design of the casting of an aluminum alloy casting wheel, which include choice of Sub-surface and casting position, determining all of the parameters of the casting process, and the design of the casting system. For the complex shape of the casting, when conducting experiments was designed to use two runners and one ingate for casting in one time, and at the same time, surge and gravity casting was used to make it easier to compare. For sand shell moulding, the mode of same time freezing was generally used. Build the Three-dimensional model of the casting, then simulate and calculate the filling process of casting. Form the results, it was saw that the process was steady without apparent phase fluctuations or splash. From the result we can see that there was no defect such as shrinkage, so the design was perfect. Keywords：Low pressure die casting; casting process; experimental cast; filling process; numerical simulation.
铝合金车轮低压铸造工艺 铝合金车轮制造技术是多种多样的，而铝车轮的铸造工艺，目前主要有两种：一种是金属型重力铸造，一种是低压铸造。我们主要是做汽车铝合金车轮，制造工艺采用的是低压铸造。我们教材面向的对象主要是我们公司的员工，所以对工艺技术的介绍是有针对性的，介绍的方法也是不一样的。 1 低压铸造原理 低压铸造是将铸型放在一个密闭的炉子上面，型腔的下面用一个管(叫升液管)和炉膛里的金属液相通。如果在炉膛中金属液面上加入带压力的空气，金属液会从升液管中流入型腔。待金属液凝固以后，将炉膛中的压缩空气释放，未凝固的金属从升液管中流回到炉中。控制流入炉膛空气的压力、速度,就可以控制金属流入型腔中的速度和压力，并能让金属在压力下结晶凝固，压力一般不超过 1 ㎏/㎝2。这种工艺特点是铸件在压力下结晶，组织致密，机械性能好；低压另一个特点就是用一个升液管将铸型直接和炉膛连通，在压力的作用下，直接浇注铸型，不用冒口，浇口也很小。所以金属的利用率高。 2 低铸汽车铝合金轮的工艺特点 汽车铝合金车轮的结构特征：汽车铝合金车轮有大有小，有正偏距，有负偏距，有二片式，有三片式，都是圆形铸件，轮缘是均匀壁厚，面积比较大，轮辐比较厚，轮辐和轮缘交接处热节都比较大。而铝轮毂的浇注系统只有一个小浇口，没有冒口。轮辐多半作为横浇道，但是轮辐的位置是由轮毂的结构所决定的，不是由铸造工艺的设计者来决定的。因此偏距小，或负偏距车轮，会让铸造工艺设计者很头痛。然而轮毂的正面为装饰面，一般要求较高，要求精加工、车亮面、抛光、电镀，而低压铸造正好可以把轮毂的正面放在下模，放在浇口的旁边，在压力下结晶，得到致密的组织。使得低压铸造轮毂正面加工以后，表面质量，表面光洁度都比较好。 3 汽车铝轮低压铸造工艺设计 工艺设计之前，轮毂设计之初，需考虑与轮毂相关的几个基本内容。首先要正确的计算结构强度，这是影响到它生产出来以后安全使用的问题，另一个重要问题是否方便于铸造工艺，是否有利于机加，抛光和电镀，是否有利于减少废品降低成本，提高铸件整体质量，设计一款美观的车轮是不能不考虑它的铸造、加工工艺性的。 4 汽车铝轮低压铸造模具设计 模具设计之前工艺方案是重大的原则问题，方案错了，整个模具设计将全功尽废，如果设计不当，不从铸造工艺角度上去考虑，会极大地影响铸造厂去生产出完美的致密的铸件来。所以在确定模具的设计方案之前，要请专家和现场工作者进行评审。根据产品结构的特点（要注意完全符合顺序凝固条件的产品结构是很少的）评审出一个能创造顺序凝固条件的模具设计方案。模具设计者要深黯与之相关的铸造设备和铸造工艺，设计者要多到现场去请现场的工作者指导。动手设计时要对以下方面进行考虑： a在轮毂的零件图上画出轮毂各部份的加工余量； b在上下模和型芯各个部位，需要考虑适当的拔模斜度； c为了考虑铸件的顺序凝固，对铸件壁厚要通过“补贴”调整圆角，减小热节等措施来尽量符合“壁厚梯度”原则，还要在铸件补缩的距离上给予适当的壁厚考虑，在必要的地方要考虑风冷或水冷，总之整个模具从轮缘到浇口要创造一个顺序凝固的温度场。 d铸型的排气，特别在大平面或死角部分； e在铸件的凸台部份考虑是否用铜块，增加冷却速度；
摘要采用挤压铸造代替压力铸造生产铝合金车轮，不仅克服了压铸件内部容易形成气孔和氧化夹杂的缺陷，而且提高了成品率及材料利用率。介绍了铝合金车轮挤压铸造的模具结构及设计参数，分析了挤压铸造的工艺参数及选择依据。 关键词：铝合金车轮挤压铸造模具结构 目前，国内卡丁车(类似碰碰车)都从国外进口，其中铝合金车轮是一个重要零件。过去，国外采用压力铸造生产该铸件，铸件质量差，且成品率低，劳动强度大。针对该铸件的结构特点和性能要求，如何提高其产品质量、降低原材料消耗、节约能源、提高劳动生产率及降低铸件成本，是当前生产中的关键。从研制的情况可知，采用挤压铸造代替压力铸造是今后制造铝合金车轮行之有效的工艺。 1车轮材料、要求及铸件设计 图1所示为铝合金车轮零件图。车轮不仅有较高的性能要求，而且形状十分复杂。 图1车轮零件图 车轮材料的化学成分(质量分数)为：1.5%～3.5%的Cu,10.5%～12.0%的Si,＜0.3%的Mg，＜1.0%的Zn，＜0.5%的Mn，＜1.3%的Fe,＜0.5%的Ni,＜0.5%的Sn，其余为Al。力学性能要求：σb＞276 MPa,σs＞115 MPa,σ＞4.4%,HB＞92。 该车轮内外形的尺寸精度较高，都应加放加工余量及余块。按挤压铸造工艺的要求，把形状复杂的车轮零件图设计如图2所示的铸件图。由该图可见，为便于从铸件内孔脱出及简化模具加工，把原来的阶梯轴孔设计成圆柱形中心孔，其直径为 φ30 mm，内壁斜度为3°［1］。
图2车轮铸件图 2模具结构及设计参数［1］ 2.1挤压铸造模具结构 铝合金车轮挤压铸造的模具结构如图3所示。它主要有凸模、右凹模、顶杆镶块和左凹模组成所要求的型腔。左凹模和右凹模分别固定在左凹模定模板和右凹模动模板上，左凹模定模板用螺钉紧固在下模板上，右凹模动模板经过侧缸在导柱上实施开启及闭合。 图3车轮挤压铸造模具 1.上模板 2.凸模固定板 3.凸模 4.导柱 5.右凹模 6.右凹模动模板 7.垫板8.下模板9.顶杆镶块10.左凹模11.左凹模定模板 采用2000 kN油压机改装进行挤压铸造，其工作过程是：将定量的合金熔液浇入型槽后，固定在活动横梁上的凸模以一定速度向下挤入型腔，压力达一定数值后保压；铝合金凝固后卸压，凸模通过工作缸的回程向上移动，顶杆镶块通过下顶缸从铸件内向下退出，直到全部脱离铸件之后，再用侧缸开启右凹模，取出铸件。 2.2模具设计的主要参数
铝合金车轮低压铸造工艺 目录 铝合金车轮低压铸造工艺 1 低压铸造工艺 1.1 低压铸造原理 1.2 低铸汽车铝合金轮的工艺特点 1.3 汽车铝轮低压铸造工艺设计 1.4 汽车铝轮低压铸造模具设计 1.5 铝轮低压铸造工艺过程 1. 模具检查 2. 模具喷砂 3. 模具的准备 4. 模具涂料 5. 涂料性能和配比 6. 涂料的选择 7. 模具的预热和喷涂 1.6 开机前的准备工作 1. 保温炉的准备 2. 陶瓷升液管的准备 3. 设备和工艺工装的准备
1.7 铝车轮低压铸造液面加压规范 1. 加压规范的几种类型 2. 铝车轮低压铸造加压规范的设定 3. 设计铝轮低铸加压曲线的步骤 4. 铝轮低铸工艺曲线实例 1.8 铸件缺陷分析，原因及解决办法 1. 疏松（缩松）的形成与防止 2. 缩孔的形成与防止 3. 气孔的形成与防止 4. 针孔的形成与防止 5. 轮毂的变形原因及防止 6. 漏气的产生原因及防止 7. 冷隔（冷接，对接），欠铸（浇不足，轮廓不清）的形成与防止 8. 凹（缩凹，缩陷）的形成与防止 铝合金车轮低压铸造工艺 铝合金车轮制造技术是多种多样的，而铝车轮的铸造工艺，目前主要有两种：一种是金属型重力铸造，一种是低压铸造。我们主要是做汽车铝合金车轮，制造工艺采用的 是低压铸造。我们教材面向的对象主要是我们公司的员工，所以对工艺技术的介绍是有针对性的，介绍的方法也是不一样的。 1 低压铸造工艺 1.1 低压铸造原理 低压铸造是将铸型放在一个密闭的炉子上面，型腔的下面用一个管(叫升液管)和炉膛里的金属液相通。如果在炉膛中金属液面上加入带压力的空气，金属液会从升液管中
力和低 pressure casting and high pressure castinLo 低压铸造是液体金属在压力作用下充填型腔，以形成铸件的一种方法。由于所用的压力较低，所以叫做低压铸造。其工艺过程是：在密封的坩埚（或密封罐）中，通入干燥的压缩 空气，金属液在气体压力的作用下，沿升液管上升，通过浇口平稳地进入型腔，并保持坩 埚内液面上的气体压力，一直到铸件完全凝固为止。然后解除液面上的气体压力，使开液 管中未凝固的金属液流坩埚，再由气缸开型并推出铸件。 Low pressure casting is a method of molten metal fills the cavity under the pre ssure and then forms the casting .due to the pressure is not high ,so it is cal led low pressure casting .The technical process is : in the hermetic crucible ( or sealed pot ) injecting the dry compressed air ,molten metal under the effect of gas pressure goes up along the pipe then through the gate placidly run into the cavity ,then keep the gas pressure upper the liquid in the crucible until the casting solidification totally .then remove the gas pressure to make the un freezing metal in the pipe for opening run back into the crucible and at the same time use the cylinder open cavity to detrusion the casting . 低压铸造独特的优点表现在以下几个方面： The unique characteristics of low pressure casting performed as below : 1．液体金属充型比较平稳； Molten metal full the cavity smoothly. 2．铸件成形性好，有利于形成轮廓清晰、表面光洁的铸件，对于大型薄壁铸件的成形更为有利； The forming property is good and in favor of forming the edge shapeness and sur face bright and clean .It is favorable for the large casting parts with thin se ction casting 3．铸件组织致密，机械性能高； The tissue of casting is densification ,and mechanical behavior is high . 4．提高了金属液的工艺收得率，一般情况下不需要冒口，使金属液的收得率大大提高，收得率一般可达 90％。 低压铸造独特的优点表现在以下几个方面： The unique characteristics of low pressure casting performed as below : 1．液体金属充型比较平稳； Molten metal full the cavity smoothly. 2．铸件成形性好，有利于形成轮廓清晰、表面光洁的铸件，对于大型薄壁铸件的成形更为有利； The forming property is good and in favor of forming the edge shapeness and sur
第一节概述 在二十世纪初期，国外开始研究并应用低压铸造工艺，同时期，英国https://www.doczj.com/doc/0a10133559.html,ke登记了第一个低压铸造专利，主要用于巴氏合金的铸造。法国人制定了用于铝合金和铜合金的计划，并首先在铝合金铸造生产中得到推广使用。 第二次世界大战爆发后，随着航空工业的发展，英国广泛地采用低压铸造生产技术要求较高的航空发动机的气缸等轻铝合金铸件，并采用金属性低压铸造，大量生产高硅铝合金铸件。北美的汽车工业和电机工业又广泛采用金属型低压铸造生产汽缸、电机转子等重要铸件。这样，低压铸造工艺迅速扩散到通用机械、纺织机械、仪表和商业产品的领域。 我国从五十年代开始研究低压铸造，但发展一直比较缓慢。随着汽车工业的发展，和大量新技术的采用，在上世纪末和本世纪初，低压铸造在我国得到快速发展，国产低压铸造机的功能和性能，及使用的稳定性和可靠性已经接近或达到国际先进水平，被大量用于汽车轮毂、汽车缸盖等铸件的生产。 第二节低压铸造原理及特点 低压铸造是使液体金属在压力作用下充填型腔，以形成铸件的一种方法。由于所用的压力较低，所以叫做低压铸造。其工艺过程如下：在装有合金液的密封容器（如坩埚）中，通入干燥的压缩空气，作用在保持一定浇注温度的金属液面上，造成密封容器内与铸型型腔的压力差，使金属液在气体压力的作用下，沿升液管上升，通过浇口平稳地进入型腔，并适当增大压力并保持坩埚内液面上的气体压力，使型腔内的金属液在较高压力作用下结晶凝固。然后解除液面上的气体压力，使开液管中未凝固的金属液依靠自重流回坩埚中，再开型并取出铸件，至此，一个完整的低压浇铸工艺完成。低压铸造工艺过程演示如下： 低压铸造过程动画演示
低压铸造独特的优点表现在以下几个方面： 1．低压铸造的浇注工艺参数可在工艺范围内任意设置调整，可保证液体金属充型平稳，减少或避免金属液在充型时的翻腾、冲击、飞溅现象，从而减少了氧化渣的形成，避免或减少铸件的缺陷，提高了铸件质量； 2．金属液在压力作用下充型，可以提高金属液的流动性，铸件成形性好，有利于形成轮廓清晰、表面光洁的铸件，对于大型薄壁铸件的成形更为有利； 3．铸件在压力作用下结晶凝固，并能得到充分地补缩，故铸件组织致密，机械性能高； 4．提高了金属液的工艺收得率，一般情况下不需要冒口，使金属液的收得率大大提高，收得率一般可达90％。 5．劳动条件好；生产效率高，易实现机械化和自动化，也是低压铸造的突出优点。 6．低压铸造对合金牌号的适用范围较宽，基本上可用于各种铸造合金。不仅用于铸造有色合金，而且可用于铸铁、铸钢。特别是对于易氧化的有色合金，更显示它的优越性能，即能有效地防止金属液在浇注过程中产生氧化夹渣。 7．低压铸造对铸型材料没有特殊要求，凡可作为铸型的各种材料，都可以用作低压铸造的铸型材料。与重力铸造和特种铸造应用的铸型基本相同，如砂型（粘土砂、水玻璃砂、树脂砂等）、壳型、金属型、石墨型、熔模精铸壳型、陶瓷型等都可应用。总之，低压铸造对铸型材料要求没有严格限制。 第三节低压铸造工艺设计
4．真空灌浆 为提高浆料的充填能力，应在真空条件下灌浆。 5．熔模脱除和石膏型烘干 6. 石膏型焙烧 石膏型焙烧的主要目的是去除残留于石膏型中的模料、结晶水以及其它发气物，同时完成石膏型中一些组成物的相变过程，使其体积稳定。常见的焙烧工艺见图3。焙烧炉可用天然气炉、电阻炉。 图3 石膏型焙烧工艺 7．合金熔炼及浇注 (1) 合金熔炼 石膏型精密铸造以铝合金为主，一般适用于砂型铸造的铝合金亦能用于石膏型精铸，其中以铝硅类合金用得最多。为获得优质的铝铸件，一定要采用最有效的精炼除气工艺和变质处理方法。 (2) 浇注工艺参数 金属液的浇注温度和石膏型温度两者应合理配合，以取得优良铸件质量，石膏型温度可控制在150～300℃之间，铝合金浇注温度一般可低于其它铸造方法，控制在700℃左右，对大型薄壁铸件浇注温度可适当提高。 8.铸件清整 对大型复杂薄壁铝精铸件必须进行大量细致的清理、修补和校正等工作。 8.低压铸造 8.1概述 低压铸造是便液体金属在压力作用下充填型腔，以形成铸件的一种方法。由于所用的压力较低，所以叫做低压铸造。其工艺过程（见图1）是：在密封的坩埚（或密封罐）中，通入干燥的压缩空气，金属液2在气体压力的作用下，沿升液管4上升，通过浇口5平稳地进入型腔8，并保持坩埚内液面上的气体压力，一直到铸件完全凝固为止。然后解除液面上的气体压力，使开液管中未凝固的金属液流坩埚，再由气缸12开型并推出铸件。
图1 低压铸造的工艺示意图 1一保温炉2一液体金属3一坩埚4一升液管5一浇口6一密封盖7一下型8一型腔9一上型10一顶杆11一项杆板12一气缸13一石棉密封垫 低压铸造独特的优点表现在以下几个方面： 1．液体金属充型比较平稳； 2．铸件成形性好，有利于形成轮廓清晰、表面光洁的铸件，对于大型薄壁铸件的成形更为有利； 3．铸件组织致密，机械性能高； 4．提高了金属液的工艺收得率，一般情况下不需要冒口，使金属液的收得率大大提高，收得率一般可达90％。 此外，劳动条件好；设备简单，易实现机械化和自动化，也是低压铸造的突出优点。 8.2低压铸造工艺设计 低压铸造所用的铸型，有金属型和非金属型两类。金属型多用于大批、大量生产的有色金属铸件，非金属铸型多用于单件小批量生产，如砂型，石墨型，陶瓷型和熔模型壳等都可用于低压铸造，而生产中采用较多的还是砂型。但低压铸造用砂型的造型材料的透气性和强度应比重力浇注时高，型腔中的气体，全靠排气道和砂粒孔隙排出。 为充分利用低压铸造时液体金属在压力作用下自下而上地补缩铸件，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．用加工裕量调整铸件壁厚，以调节铸件的方向性凝固； 3．改变铸件的冷却条件。
( 安全管理 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 火车车轮锻造工艺分析(最新 版) Safety management is an important part of production management. Safety and production are in the implementation process
火车车轮锻造工艺分析(最新版) 铁路交通是我国运输系统的重要组成部分，在国民经济和社会发展过程中，铁路运输扮演着不可替代的重要角色。我国一直以来都十分重视铁路运输的发展。最近几年以来，随着以高铁为代表的新型铁路运输技术的应用，我国铁路运输朝着高速、重载方向发展，车轮在复杂的运行工况和恶劣的工作条件下，受到来自于速度效应和制动方式的双重影响，对其耐磨性、强韧性以及抗疲劳性提出了更高的要求。但是我国现有的车轮锻压生产技术，还不能完全满足铁路运输发展对火车车轮质量的要求。尤其是我国高速列车的车轮，在车轮的制造中，还存在废品率较高的现象。因此，笔者认为，研究火车车轮锻压生产工艺，提高我国火车车轮锻压生产技术水平，制造优质火车车轮，对于降低我国火车整车生产成本，促进铁路运输的发展，有十分重要的现实意义。 1.火车车轮概述。
1.1.我国火车车轮形制特征简析 火车车轮是火车整车零件中的一个关键组成部分，是火车机车生产中技术较高的环节之一。由于火车的种类繁多，工作环境和机车构造也不尽相同，所以火车车轮的结构形式和形制特征也多种多样。一般由轮毂、轮辋、辐板三个部分组成。 火车车轮属于典型的金属塑性成形产品，常常会出现多种内部和外部缺陷。比较常见的有偏心缺陷、组织和填充不完全等缺陷。所以车轮生产中对锻压技术要求较高。 1.2.我国现行车轮生产工艺。 当前包括我国在内的世界各国普遍采用模锻——轧制法（又称整体辗钢车轮生产法）进行火车车轮锻造生产，这一方法主要采用模锻和轧制扩径两个主要步骤来完成车轮主体的成形。和铸造法相比较，该法所生产的车轮内在质量要好很多，与全模锻制造法相比，该法的优点在于对模锻设备的要求较低。全世界有20多个生产厂家，虽然各自的生产工艺有其独有特点，但是总体来说从流程来讲可以分为三个主要步骤：预成型及成型、轧制扩径和压弯冲孔。通过初
Q [y职业教育材料成型与控制技术专业 教学资源库 《铝合金铸件铸造技术》课程教案 低压铸造参数确定 制作人：张保林 陕西工业职业技术学院
低压铸造参数确定 一、引言 低压铸造的工艺规范包括升液、充型、增压、保压结晶、卸压、冷却、延时，以及铸型预热温度、浇注温度、铸型的涂料等。 二、升液压力和升液速率 升液压力是指当金属液面上升到浇口，所需要的压力。 =0PK/ P l 「/10200 式中，pl――升液阶段所需压力（MPa）; hl――金属液面至浇道的高度（cm）； P ――金属液密度（g/cm3 ）; 10200――单位换算系数（g/N）; K――充型阻力因数，K=1~1.5 （阻力小取下限，阻力大取上限）。在升液过程中，升液高度将随着坩埚中金属液面下降而增加。因此，所需的压力将相应增大。 金属液在升液管内的上升速度即为升液速度，升液应平稳，以有利于型腔内气体的排出，同时也可使金属液在进入浇口时不致产生喷溅。 随着压力增大，升液管中的液面升高。因此，增压速度实际上反应了升液速度。增压速度可用下式计算，即 t i 式中，v1――升液阶段的增压速度（MPa/s）; pi——升液压力（MPa）; ti――升液时间（s）。
一般情况下，为了有利于型腔中气体的排出，升液速度缓慢些为好。 对于铝合金，升液速度控制在 5~15cm/s,加压速度为1.27~1.75KPa/s 三、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。 =hjK / P 2「 10200 式中，p2——充型压力（MPa ）; h2 金属液上升至铸件顶面的高度（cm ）; 同样，所需的充型压力随着坩埚中金属液面下降而增大。 充型速度取决于通 入坩埚内气体压力增加的速度，可按下式计算： t 2 式中，v2――充型速度（MPa/s ）; pl 、p2――分别为升液和充型压力（MPa ）; t2——充型时间（s ） 充型速度关系到金属液在型腔中的流动状态和温度分布，因而影响铸 件的质 量。充型速度慢，金属液充填平稳，有利于型腔中气体的排除，铸 件各种温差增大。充型速度太快，充填过程金属液流不平稳，型腔中的气 体来不及排除，会形成背压力，阻碍金属液充填。一旦充型压力超过背压 力，会产生紊流、飞溅和氧化，从而形成气孔、表面“冻纹”和氧化夹杂 等缺陷。充型太慢，对于形状复杂的薄壁铸件，尤其是采用金属型时，容 易产生冷隔、浇不足等缺陷。充型速度一般应为 5~10cm/s 。 四、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 P 2 一 P l V 2
1、目的和范围 1.1规范锶变质汽车车轮低压铸造的操作工艺。 1.2本规程适用于铝合金轮毂低压铸造工序。 2、流程 3、生产前准备 3.1设备准备 3.1.1保温炉在使用前，要逐步分阶段升温至700～720℃。 3.1.2将预热好的升液管小心装入保温炉，并密封紧固。 3.1.3检查铸造机油路、油缸及冷却有无漏油，温控、液压系统工作是否正常。 3.1.4低压机供气压力不低于0.4Mpa ，供水压力不低于0.35Mpa 。 3.1.5低压机供气的压缩空气的露点≤－45℃。 3.2工具量具准备 3.2.1涂料按比例配比好，使用前要充分搅拌，配比后超过八小时禁止使用。 3.2.2检查烤模器通风要均匀，否则应修理或更换。 3.2.3涂料喷枪须先检查有无泄漏，有泄漏的喷枪严禁使用。 3.2.4专用检验器具是否齐备，有无损坏。 3.2.5扁铲、铁棒、铝锤、钢丝刷、烤枪、取件夹、过滤片、钢印等工具须准备齐全。 3.3文件准备 3.3.1工艺规程须准备好。 3.3.2低压模具使用跟踪卡，压铸监控记录表、低压铸造工艺卡片、作业准备验证表是否准备齐全。
3.4模具准备 3.4.1调整模具及限位，要求无错模，限位到位。 3.4.2开合模具检验运行是否自如,顶杆顶出.复位是否正常. 3.4.3试压过滤片合适：合模后与分流锥有1～2mm的间隙3.4.4将模具烘烤至380～450℃。 3.5铝液准备 3.5.1铝液化学成分符合表一要求。 表一：保温炉内的化学成份 3.5.2测氢密度≥2.45g/CM3。 3.5.3铝液温度在685℃-710℃范围内。 3.5.4保温炉加铝水前、后必须扒渣，加完铝水前，清理保温炉内铝液的浮渣、炉壁挂渣、升液管和热电偶保护套侧面的渣要清干净；加铝后用漏铲将铝液表面的浮渣轻扒至炉门口，再将渣扒到铝渣槽内，严禁在炉内上下翻动铝液扒渣。 3.5.5合格铝液在保温炉内储存时间≤4小时，超过4小时要求重新检测保温炉内铝液化学成份和含氢量，达到要求，才可使用；否则禁止使用。 4、铸造操作 4.1根据工艺卡片要求调整参数 4.2调机合格正常生产时，每个铸件须放过滤片，过滤片须平放，不得放歪。 4.3铸造过程中随时检查模具涂料情况，涂料严重脱落或表面严重粗糙不平，应及时下机处理模具。 4.4模具连续生产不得超过9个班次，达到9个班次时，必须停机拆模，由模修班重新清理准备；
邢台职业技术学院毕业论文 汽车铝轮毂低压铸造缺陷的成因及预防 专业模具设计与制造 班级模具081 姓名于建兵 学号080003040122 指导教师史红军 日期2011年6月
邢台职业技术学院毕业论文任务书
摘要 低压铸造生产过程中，铸件经常存在一些缺陷，如：气孔、缩孔、缩松、夹渣等，这些缺陷产生的原因不单纯是浇注工艺问题，而是由一种或几种原因相互作用并不断变化时产生的，本文针对具体缺陷提出相应的预防措施。 关键词：低压铸造；缩孔；缩松；气孔；夹渣；冷隔。
目录 摘要………………………………………………………………………………… 第一章绪论………………………………………………………………………… 1.1课题背景…………………………………………………………………… 第二章低压铸造原理及工艺流程…………………………………………… 2.1低压铸造工艺流程包括…………………………………………………… 2.2铝车轮低压铸造加压规范的设定…………………………………………第三章缩孔与缩松缺陷……………………………………………………………… 3.1缩孔与缩松缺陷的形成机理………………………………………………… 3.2 缩孔与缩松缺陷的预防方法…………………………………………………第四章气孔缺陷……………………………………………………………………… 4.1 气孔缺陷的分类……………………………………………………………… 4.2 气孔缺陷的形成机理…………………………………………………………… 4.3 气孔缺陷的预防方法…………………………………………………………
参考文献 [1]陈亭楠.现代企业文化[M].北京：企业管理出版社，2003,25-31. [2]张云初，王清, 陈静. 让企业文化起来[M]. 深圳：海天出版社，2003,13-25. [3]侯大年.数字电子技术[M].北京：电子工业出版社，2002,21-23. [4]李庆春.铸型形成理论基础[M].北京：机械工业出版社，2001,39-53. [5]宫克强.特种铸造[M].北京：机械工业出版社，2003,25-30. [6]王宵峰，王波，赵振伟.汽车车轮结构强度分析[J].汽车研究，2002,(4):95-101. [7]高军.整体式锻造铝合金车轮及其发展[J].汽车工艺与材料，2001,(5):15. [8]王祝堂.中国的再生铝工业[J].中国资源综合利用，2002（9）：30-38.
辞谢 走的最快的总是时间，来不及感叹，大学生活已近尾声，随着本次毕业论文的完成，将要划下完美的句号。 经过五个多月的构思与设计，在谢亚青老师的精心指导和安排下，本毕业论文已经完成。但是由于时间比较仓促，加上本人工作经验的不足。因此，在分析问题、解决问题时显得不够严密、完善，还需要正在以后的工作中不断完善。 在临近毕业之际，我还要借此机会向给予我诸多教诲和帮助的各位老师表示由衷的谢意，感谢他们的辛勤栽培。不积跬步何以至千里，各位任课老师认真负责，在他们的悉心帮助和支持下，我能够很好的掌握和运用专业知识，我相信这些所学知识在以后的工作中会得到应用的。 这次毕业论文的完成，很感谢谢亚青老师，因为论文是在谢亚青老师的悉心指导下完成的，谢老师指引我毕业论文写作的方向和架构，并对本论文初稿进行逐字批阅，指正出其中误谬之处，使我有了思考的方向，她的严谨细致、一丝不苟的作风，将一直是我工作、学习中的榜样。还有衷心感谢我的班主任吴老师，在生活中给我很多关心和帮助，教育我们很多为人处事之道。这些都是在我以后的路中有很大帮助的。 我还要感谢各位同学以及我的各位室友，在学校的这段时间里，你们给了我很多的帮助，在此我表示深深地感谢你们，是你们让我们的寝室充满快乐与温馨，愿我们以后的人生都可以充实、多彩与快乐、工作顺利。
低压铸造作业指导书 一、岗位要求 1.1、要正确穿戴劳保用品。 1.2、铸造工对现场使用的设备、模具、砂芯、工具进行检查确认。 1.3、每班浇注的前两件操作者自检，自检内容包括外观质量（是否存在明显缺陷）、冒口高度、模具状态、是否断芯等，遵照检验标准进行自检，首检自检合格要填写首末件对比记录。 二、低压铸造设备及要求 2.1、检查低压机的使用状态是否良好及设备漏气和电路、凝固时间是否符合工艺。 2.2、铝水是否合格，浇注温度是否在工艺允许的铸造范围，变质时间是否超过工艺要求。 2.3、检查模具的使用状态是否良好，活块是否齐全好用，模温是否符合工艺要求，各附属装置（水冷、加热器）是否齐全、且可以正常使用。 2.4、检查砂芯是否合格。 三、低压作业顺序及注意事项 3.1、坩埚第一次加铝时坩埚温度升温到800度左右，把处理好的铝液转移到低压保温炉内。在转移时小心烫伤。 3.2、保温炉铝液高度低于坩埚20cm，然后把预先制作好的石棉垫上面，盖子装上，并用螺丝固定好。 3.3、放入升液管时，升液管一定要干燥。放升液管时一定用铁丝扎住，用于车吊起，每放进一段停留10分钟，不可一下放入，以防升液管潮湿引起铝液爆炸。 3.4、把保温炉推进铸造机内，把炉子升起，把升液管接头放置在升液管上端，后把模具安装好，螺丝不可松动，在吊模具时要注意安全。 3.5、在烤模前顶杆一定要撑起，再用烤枪把模具烤至300度左右，用空气枪吹去模具上的杂物，开始喷涂，把配好的涂料装好在涂料枪内，对准模具90度垂直喷涂。喷涂后用烤枪加热先用小火烤3-5分钟，后用大火烤至模具铸造温度，（按照作业标准数）。 3.6、开始铸造，铸造前要调整好工艺参数，要检查空气压力是否符合要求，要用空气枪把模具内的杂物吹出（由内往外吹）铸造第一个产品不要放置过滤网，保压时间60秒，冷却时间为200秒。第二个产品要放置过滤网，放过滤网时不准放偏、一定要放到冒口底部。参数按照铸造标准书铸造。 3.7、取出产品，要认真自检，冒口不可有空洞。如有冒口不实，要适当延长保压时间及降低铝液温度，如有冒口断在模具内，要适当缩短保压时间。延长冷却时间。产品要通过品质人员确定方可生产。有问题（如顶杆、料点、拔铝等）情况，要进行处理，处理不好寻找车间主任处理。没问题的继续下一轮生产。取产品前一定要先放置过滤网，方可把铸件从模具上取下。每生产一模要真实填写铸造日报。 四、低压铸造清理 4.1、低压铸造连续生产7天，把保温炉推出，打开保温炉盖子，把坩埚内的铝渣进行清理及升液管和升液管接头更换。
低压铸造机技术方案书 一、序言 1.1设计目标 低压铸造机是铝合金低压铸造的通用设备，可广泛应用于汽车、摩托车、纺织机 械与航空航天等工业中铝合金铸件的生产。本技术方案是为了采用低压铸造机完成本公司铝合金模具浇铸使用而设计。 1.2设计原则 安全，稳定，可靠，有效 1.3设计依据和参考标准 主要依据了国家统计局、国家商务部、国家发改委、国务院发展研究中心、中国 海关总署、低压铸造机行业相关协会、国内外相关刊物的基础信息以及低压铸造机行 业专业研究单位等公布和提供的大量资料。 1.4适用范围 本方案适用于本公司所有使用铝合金铸件的低压灌浇注产品。 二、需求分析 2.1技术现状 我国低压铸造机技术经过几十年研究与发展，在结构，原理，功能上基本接近进 口机水平，在国内汽车缸盖生厂商已经得到用户认可，但国产机同进口机相比在外观、铸造工艺、机械精度、自动控制及算法等精细方面还是有所差距。 本公司产品在经过一至五代液压铸造机的基础上采用电控系统来完成铝合金模型 的铸造过程，有待于进一步试验和使用验证。
2.2需求 针对公司目前产品现状，需完成采用电控设计的低压铸造机来实现铝合金浇铸的过程，达到降低生产成本，提高铸件质量和满足生产安全，提高生产率，提升自动化程度的目的需求。 三、硬件系统技术方案设计 低压铸造机原理是将熔融的金属液加入密闭的保温炉内，用液面加压系统给密封的保温炉充一定的干燥的压缩空气，使保温炉内的金属液通过升液管缓慢注入金属模型腔，在压力作用下结晶成形，再经过自动开模并取件，完成低压铸造工艺过程。 3.1整体系统设计 系统架构主要由数据采集处理系统和通信系统构成。采集处理系统在主控系统采用PLC的基础上主要由以下几部分：炉温控制系统，液面加压系统，开合模及顶出系统，模具冷却系统，型腔温度及液面检测系统，人机界面，操控面板，工艺参数采集系统和报警系统组成。其中，型腔液面检测与液面加压系统共同构成闭合回路。主控通过工业以太网交换机与服务器/客户端建立联系，进行数据通讯。 图1 主系统搭建框图
二、工艺技术方案 1、工艺流程图 （1）熔炼工序 （2）造型工序 本项目采用先进的脱箱造型工艺进行造型。其技术先进性表现在： ①较高的设备精确度：成形件尺寸及形位精度高，为后续采用高效数控加工提供了理想毛坯。可保证错箱误差小于0.1mm，铸件对机加工的要求降低到了最低值，能够最大限度的节约原材料。 ②最佳的造型方式：可以比较方便、快捷地做出过去很难做出的结构件，从而为新产品开发提供了有力的制造技术支持。 ③高效的生产能力：先进的PLC程序优化了所有机械系统、液压
系统的功能。铸造生产方式高效率、高智能化、高柔性、清洁和集约化。 ④原料的再利用：回收型砂、废砂，将新、旧砂混合用于造型。 1）震压式脱箱造型工艺 震压式脱箱造型工艺流程如下： 脱箱造型线用粘土砂砂处理工艺如下： （3）后处理工序 用冒口去除机清理冒口，对废料和废砂进行回收利用；抛丸清理机对产品进行抛丸处理，定期检查抛丸粒度，使产品表面光洁；对铸件进行打磨处理后送到机械加工工段，经加工形成最终产品；用塑料纸密封保存，放入包装箱入库。 三、生产设备选择 1、设备选型原则
选择的工艺流程是否先进合理，很大程度上取决于选用的设备状况。机器设备的质量和性能，对企业的生产能力、产品质量、原辅材料及公用工程单耗等方面都有直接的影响。购置设备的费用，在生产成本中也占有相当的比重。因此，选择什么样的设备，必须慎重考虑，设备选型应遵循先进、经济、实用的原则，综合考虑投入和产出的关系。 （1）技术上先进，经济上合理 选用的设备同工厂的生产规模相适应，并且能达到工艺要求，确保产品质量。在选择设备时，尽量坚持选用连续化和自动化程度较高的机器设备，以降低工人的劳动强度和提高劳动生产率；同时还要容易保养和维修，公用工程（水、电等）单耗要低。 （2）安全可靠 在选择机器设备时，坚持选用经过生产实践考验合格的产品。避免选用那些技术上不够成熟或未经技术鉴定和生产考验的机器设备。 （3）设备选型必须符合国家能效指标。 2、主要生产设备 生产设备选用国内外先进设备，并使装备水平在满足生产要求的前提下达到国内先进水平。 主要生产设备一览表