2006年年会专刊
铝合金车轮低压铸造凝固过程的控制
曾昭军1 宫林松1 杨波2杨莉莉2张虎2
(1．中信集团秦皇岛戴卡轮毂制造有限公司2．北京航空航天大学)
摘 要 讨论了传统铝合金车轮低压铸造工艺存在的问题，介绍了增强铝合金车轮低压铸造凝固过程可控性的工艺措施
及实际使用效果，包括模具型腔内铝液液位自动检测和控制、根据凝固顺序要求测量和控制模具上不同点的温度、风水交
叉冷却等新的车轮凝固过程控制方法。
关键词：低压铸造；汽车车轮；铝合金车轮；凝固控制
自2002年开始，中信集团秦皇岛戴卡轮毂制造有段、充型段和升压段，并和之后的保压凝固冷却段构成
限公司和北京航空航天大学合作进行了低压铸造液面 一个完整的车轮充型和凝固过程(见图1)。根据低压
压力计算机控制系统改造项目，实现了对低压铸造铝液 铸造工艺的设计原则，在升液和充型阶段，应选取保证
充型速度的精确控制，充分发挥出低压铸造工艺充型平 铝液在升液管和模具型腔中的流态为层流的最大增压
稳、补缩压力增大这两大特殊优势，大大减轻了夹杂、冷 速度；在升压阶段，应选取设备能够提供的最大增压速
隔等铝液充型阶段产生的铸造缺陷，提高了复杂铸件的 度。拐点的位置通常是由工艺技术人员按照低压铸造
成形性能和补缩能力¨，2J。 机的结构和经验确定，原则上升液段到充型段、充型段
铝合金低压铸造汽车车轮包括铝液充型和凝固冷 到升压段拐点的压力值应分别略低于铝液进入型腔时
却两个阶段。传统的铝合金车轮低压铸造充型过程是 的压头、略大于铝液到达型顶时的压头。
依靠控制铝液液面压力模拟控制铝液上升的速度和位 |
升藏县 壳型段 ， }压丧 保压段
置，很难精确控制各个阶段铝液的具体位置，同时，由于 ‘—》 '日
铝合金车轮的形状特征(轮辐薄、轮毂和轮辐轮圈的连
接处厚)决定了铸件不易形成顺序凝固、有效补缩通道 ．1’ ‘＼
变短，易产生飞边、冷隔、缩孔缩松等铸造缺陷。所以，
在成功实现了对低压铸造铝液充型速度的有效控制和 ／ ～
平稳充型的基础上，通过控制模具温度和模具冷却强度
实现对铸件凝固顺序的有效控制，增大有效补缩通道和 图1 典型的铝合金车轮低压铸造增压曲线
凝固速度；通过实时检测模具型腔内铝液液位实现对铝 由于受模具温度、铝液粘度、流通管道的阻力、排气
液充型过程和升压补缩阶段的精确控制，增强低压铸造 阻力、铝液运动惯性和保温炉内压缩空气的可膨胀性等
工艺的补缩能力和可控性，有助于进一步减少缩孔缩松 因素的影响，铝液的运动速度和压头与保温炉内液面压
等铸造缺陷，细化晶粒组织，提高铸件的致密度和综合 力的增压速度和压力大小之间并不存在确切的对应关
力学性能，满足大型复杂薄壁车轮铸件的成型性和综合 系，而由于炉内铝液液面的不断降低而引入的补偿压力
安全性能要求。 的存在，更增大了铝液压头和液面压力之间的不确定
本研究通过大量的试验，总结出模具型腔内铝液液 性。升液段到充型段拐点的压力值过小，即影响到生产
位自动检测和控制、根据凝固顺序要求测量和控制模具 效率，又可能导致升液管喉管处冻结；拐点的压力值过
上不同点的温度、风水交叉冷却等新的车轮凝固过程控 大，可能导致充型初期产生夹杂或冷隔"』。充型段到
制方法，提高了造
