鋁合金車輪新型低壓鑄造機(jī)保溫爐開發(fā)

劉雲(yún)峰

摘要：以AlSi7Mg鋁合金鑄造車輪為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)比低壓鑄造用傳統(tǒng)單室保溫爐與新型雙室保溫爐產(chǎn)品鑄造生產(chǎn)及報(bào)廢情況，研究了新型鑄造機(jī)雙室爐在鋁合金車輪鑄造生產(chǎn)工藝中的重要作用。研究結(jié)果表明：與傳統(tǒng)低壓鑄造用單室保溫爐相比較，新型雙室保溫爐鑄造生產(chǎn)的亮面制程產(chǎn)品綜合報(bào)廢率平均低約1.82%，其中輪輻亮面部位夾渣報(bào)廢率平均低約1.77%;雙室保溫爐中鋁液溫度隨時(shí)間波動(dòng)小。

Abstract： Taking AlSi7Mg aluminum alloy casting wheels as research object， by comparing the production and scrap of traditional single-chamber and advanced double-chamber holding furnaces for low pressure casting， the important role of the new double-chamber furnace for the casting of aluminum alloy wheels was studied. The results indicate that compared with the traditional single-chamber holding furnace for low-pressure casting， the scrap rate of bright-faced products produced by the casting of the new double-chamber holding furnace is about 1.82% lower， among them， the scrap rate of slag inclusion on the bright face of spokes is about 1.77% lower; The temperature of the aluminum liquid in the double-chamber holding furnace fluctuates little with time.

關(guān)鍵詞：雙室保溫爐;報(bào)廢率;亮面夾渣

Key words： double-chamber holding furnace;scrap rate;slag inclusion on bright surface

0 ?引言

隨著現(xiàn)代汽車行業(yè)的快速發(fā)展，以及世界各國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)方面的愈加重視，人們對(duì)于汽車用零部件有了更高層次的要求，其中輪轂作為汽車主要部件之一，其輕量化已通過(guò)鋁合金制造實(shí)現(xiàn)[1-2]。推動(dòng)這一變化的一個(gè)主要因素就是鋁合金車輪低壓鑄造技術(shù)的開發(fā)，使得鋁合金這種材料的美觀大方、輕便省油、伸縮性良好、彈性好以及良好的熱傳導(dǎo)性等優(yōu)勢(shì)開始充分體現(xiàn)出來(lái)，目前鋁合金輪轂已基本取代了鋼制輪轂[3-4]。

在所有鋁合金輪轂鑄造生產(chǎn)工藝中，低壓鑄造已成為其鑄造生產(chǎn)的主要方法，其以經(jīng)濟(jì)優(yōu)惠、能源耗費(fèi)低，生產(chǎn)效率高等優(yōu)勢(shì)受到了廣泛的應(yīng)用與推廣[5-7]。但事實(shí)上低壓鑄造并非表面理解的那樣簡(jiǎn)單，它是一個(gè)橫跨化學(xué)、力學(xué)、物理等多學(xué)科的一門綜合應(yīng)用型學(xué)科，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，有諸多的問(wèn)題需要識(shí)別、解決。

現(xiàn)今汽車款式多樣，外觀要求越來(lái)越高，其輪轂外觀要求也隨之提高。越來(lái)越多的輪轂外觀造型設(shè)計(jì)更加復(fù)雜、且亮面產(chǎn)品逐漸增多，這對(duì)低壓鑄造鋁合金輪轂工藝提出了更高的要求。新型鑄造機(jī)雙室保溫爐采用加液室和加壓室分開設(shè)計(jì)，二者之間通過(guò)堵塞棒實(shí)現(xiàn)鋁液少量多次定量加入，從而實(shí)現(xiàn)鋁液靜置功能、鋁液溫度控制精度更高和生產(chǎn)效率更高等諸多優(yōu)點(diǎn)，產(chǎn)品鑄造生產(chǎn)過(guò)程更加穩(wěn)定，切合當(dāng)代鋁合金汽車輪轂低壓鑄造行業(yè)的發(fā)展。

1 ?雙室保溫爐與單室保溫爐對(duì)比

圖1為雙室保溫爐結(jié)構(gòu)，其分為加液室和加壓室，加液室進(jìn)行鋁液補(bǔ)充，加壓室負(fù)責(zé)將鋁液通過(guò)升液管輸送到模具型腔。兩個(gè)保溫室之間有通道連接，由堵塞棒進(jìn)行控制。

單室保溫爐：鋁液補(bǔ)充及鋁液輸送均在一個(gè)保溫室內(nèi)進(jìn)行。

表1為新型雙室保溫爐與單室保溫爐設(shè)計(jì)理念對(duì)照表，從表中可以看出，與傳統(tǒng)單室保溫爐相比較，新型雙室保溫爐具有鋁液補(bǔ)充方便、鋁液溫度控制均一及鋁液靜置功能的優(yōu)勢(shì)，利于低壓鑄造生產(chǎn)。

2 ?試驗(yàn)條件及方法

本研究使用A356鋁合金作為原材料，使用低壓鑄造工藝進(jìn)行生產(chǎn)。本次試驗(yàn)內(nèi)容：選取5款亮面制程鋁合金車輪產(chǎn)品作為研究對(duì)象，其生產(chǎn)工藝為：鋁液熔煉—鑄造—熱處理—機(jī)加工—涂裝。各選取一臺(tái)新型雙室保溫爐鑄造機(jī)臺(tái)與一臺(tái)傳統(tǒng)單室保溫爐鑄造機(jī)臺(tái)進(jìn)行同款產(chǎn)品鑄造生產(chǎn)，其使用的鋁液處理工藝、后序加工工藝及檢測(cè)方法及使用設(shè)備均一致。對(duì)比內(nèi)容包括：①兩種結(jié)構(gòu)保溫爐加壓室鋁液溫度隨時(shí)間變化情況對(duì)比;②同款產(chǎn)品不同類型機(jī)臺(tái)鑄造生產(chǎn)效率對(duì)比;③同款產(chǎn)品不同類型機(jī)臺(tái)鑄造生產(chǎn)產(chǎn)品報(bào)廢情況對(duì)比;④同款產(chǎn)品不同類型機(jī)臺(tái)鑄造生產(chǎn)產(chǎn)品材料機(jī)械性能對(duì)比。

3 ?結(jié)果與分析

3.1 不同結(jié)構(gòu)保溫爐對(duì)鋁液溫度的對(duì)比

表2為兩種結(jié)構(gòu)保溫爐正常生產(chǎn)時(shí)其加壓室鋁液溫度變化情況，鋁液溫度設(shè)定均為700℃。從表中可以看出，雙室保溫爐中鋁液溫度隨時(shí)間變化波動(dòng)幅度小，其內(nèi)鋁液溫度穩(wěn)定，更利于低壓鑄造生產(chǎn)。

雙室保溫爐有加液室進(jìn)行溫度預(yù)控制，每2-3個(gè)鑄造周期結(jié)束后，加液室向加壓室自動(dòng)補(bǔ)充鋁液，避免了一次性大量鋁液補(bǔ)充導(dǎo)致的溫度大幅波動(dòng)問(wèn)題。

3.2 產(chǎn)品報(bào)廢對(duì)比

表3為兩種結(jié)構(gòu)保溫爐同款輪型生產(chǎn)報(bào)廢對(duì)比情況，從表中可以看出，雙室保溫爐鑄造機(jī)臺(tái)生產(chǎn)的亮面制程產(chǎn)品綜合報(bào)廢率明顯低于單室保溫爐鑄造機(jī)臺(tái)，平均低約1.82%。產(chǎn)生此結(jié)果的原因主要有以下幾點(diǎn)：

①鋁液補(bǔ)充：?jiǎn)问冶貭t需要等待爐膛泄壓完成后方可加液，有時(shí)會(huì)影響鑄造節(jié)拍，造成工件報(bào)廢，而雙室保溫爐隨時(shí)可以進(jìn)行鋁液補(bǔ)充;

②溫度控制：雙室保溫爐加壓室溫度波動(dòng)小，利于鑄造連續(xù)生產(chǎn)的穩(wěn)定性;

③亮面夾渣：表4為驗(yàn)證輪型后序輪輻亮面區(qū)域夾渣報(bào)廢情況，從表中可以得出，雙室保溫爐機(jī)臺(tái)生產(chǎn)產(chǎn)品輪輻夾渣報(bào)廢率明顯低于單室爐機(jī)臺(tái)，平均低約1.77%，說(shuō)明雙室保溫爐對(duì)鋁液靜置功能及少量多次定量補(bǔ)充鋁液的方式減少了雜質(zhì)進(jìn)入模具型腔的幾率。

3.3 產(chǎn)品材料性能對(duì)比

表5為B產(chǎn)品材料性能情況，從表中可以看出，兩種結(jié)構(gòu)保溫爐鑄造機(jī)臺(tái)生產(chǎn)的產(chǎn)品輪輻部位、內(nèi)、外輪緣部位的材料性能無(wú)明顯差異，說(shuō)明保溫爐結(jié)構(gòu)對(duì)產(chǎn)品的使用性能無(wú)明顯的影響。

4 ?結(jié)論

①正常生產(chǎn)過(guò)程中，新型雙室保溫爐加壓室中鋁液溫度波動(dòng)小，波動(dòng)幅度一般在設(shè)定值±2℃之間，利于低壓鑄造生產(chǎn)的穩(wěn)定性;②新型雙室保溫爐的應(yīng)用對(duì)降低亮面制程產(chǎn)品報(bào)廢率有明顯效果，其主要是通過(guò)鋁液靜置及少量多次定量補(bǔ)充鋁液的方式減少鋁液中雜質(zhì)進(jìn)入模具型腔的幾率，從而降低輪輻亮面區(qū)域夾渣報(bào)廢率實(shí)現(xiàn)的;③新型雙室保溫爐的應(yīng)用對(duì)產(chǎn)品的使用性能無(wú)明顯的影響。④新型雙室保溫爐除成本外，其各方面使用性能要高于單室保溫爐，可用于中、高端客戶產(chǎn)品的試制開發(fā)及生產(chǎn)。

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