金属型重力铸造铝合金轮毂漏气问题的解决方案

1、    金属型重力铸造铝合金轮毂漏气问题的解决方案    刘东华 段述兰【摘要】针对筋条呈网状的铝合金轮毂（ 简称网状轮毂） 生产中常见的漏气缺陷，分析这种漏气缺陷产生的原因，并根据日常工艺整改的经验，提出相应的解决措施。【关键词】 铝合金； 网状轮毂； 漏气； 改善中国大陆地区铝合金轮毂的制造技术是多种多样的，目前主要采用的方式有金属型重力铸造、金属型低压铸造、锻旋三种生产工艺。由于使用金属型重力铸造方式生产铝合金轮毂，铸造投资少、生产周期短而被普遍采用，在铝合金轮毂的制造过程中， 轮毂质量基本上决定于轮毂铸件毛坯的质量，由于铸造毛坯的缺陷引起的铝合金

2、轮毂漏气已成为众多厂商面临的一致难题，根据在南海安驰铝合金车轮有限公司工作过程中的经验，铝合金轮毂漏气，在轮毂报废率中占据了绝大部分，因此，本文重点是讲述金属型重力铸造合金轮毂漏气问题的解决方案，提高铝合金轮毂的合格率，降低生产成本，提高企业的市场竞争力。一、金属型重力铸造合金轮毂漏气的原因分析及解决方案：重力铸造铝合金轮毂漏气的原因有很多，但我们认为，主要的原因有以下几点，下面我们就重力铸造铝合金轮毂漏气的原因进行分析，并制定相应的解决方案：（一）、a356铝液精炼、除气不够彻底，导致待浇注铝液存在氧化夹杂和含气量超标，密度低于2.63g/cm3，导致铸件组织存在缩孔或缩松而漏气。具体可以通

3、过测氢仪抽真空取样来对比。解决办法：1、加料要严格按照炉料工艺配比进行，所有炉料要保持清洁干燥，以减少铝液熔炼过程中产生氧化夹渣和含气量。新料与回炉料的比例1：1。2、与铝液接触的工具必须清理干净，经预热后喷上涂料，并烘干涂料至淡黄色使用。这样既可避免腐蚀工具给铝液增铁，也可延长工具寿命。3、熔化时间尽可能要短，熔化过程加强搅拌，以加快热交换，防止铝液熔池局部过烧，熔化炉气温度要控制在8001000。4、铝液熔化过程中，炉气、熔炉本身及未清洁、干燥彻底的炉料都会产生大量的氧化夹渣和氢气，要浇铸产品，必须对熔化炉内的铝液进行精炼净化处理。主要精炼方式有炉内单管喷吹式喷粉精炼，利用用纯度位99.9

4、99%的氮气或氩气，把精炼剂喷吹到铝液里面，达到精炼的效果，具体方式和原理见下图。目前国内外采用的精炼剂主要是碳和氧化剂为主的混合溶剂，其主要反应为：4nano3+5c 2na2co3+2n2 +3co2其原理为精炼过程，氢原子向精炼气泡（氮气、氩气及二氧化碳）表面转移，从溶解状态转为吸附状态；在吸附层中氢原子生成氢分子（氢气），氢分子从吸附表面脱离进入精炼气泡内，精炼气泡浮上铝液表面进入空气中，达到精炼的效果。为了减少铝液的氧化和吸氢，精炼时铝液的温度控制在760±10之间，精炼、扒渣后再转入保温炉5、通过保温炉，对精炼后的铝液进行静止处理，调整铝液化学成分至a356的范围内并把铝

5、液温度控制在740±10之间。6、在保温炉的前炉分为两个区，分别是除气区和取水区，在除气区定期投入铝锶合金进行变质处理，并使用旋转除气法进行除气，利用高速旋转的转子将通入的氮气和氩气打散成小气泡，均匀分布在铝液中，使受到搅动不断聚集长大的浮渣被上浮气泡捕捉，上浮到液面上；铝液中的氢原子也被吸附于氮气或氩气气泡表面形成氢分子，随气泡一起上浮被带离铝液散发到空气中或在液面上烧掉，从而达到提升铝液密度至2.63g/cm3以上，除气温度控制在730±10之间，铝液浇注温度控制在705±10之间。旋转除气法综上所述，为了使浇注铝液达到合格状态，必须严格按照工艺要求执行，对炉

6、料、铝液温度、精炼、除气、变质处理都要严格控制，才能使铝液达到工艺要求，才能减少铸件中产生缩孔或缩松而漏气的风险。（二）、浇注过程不平稳或模具浇注系统设计不合理，充型浇注过程发生卷气，导致铸件内部产生气孔、氧化夹杂等缺陷。解决办法：1、使用过滤网，平稳浇注。在侧模浇口和缓冲包位置放置纖维过滤网，对铝液进行过滤，浇注过程根据轮型的大小来控制舀水量，浇包口距浇杯口的高度必须小于80mm。并先快速充满浇注系统，充型时必须平稳浇注，不能断流，浇口杯始终处于充满状态。当冒口处有2/3高度的铝水时停止浇注，然后取出过滤网并计时再补缩浇口，浇注过程要遵守慢、快、慢的节拍进行，。2、修改侧模的浇注系统结构：把

7、单浇口改为双浇口，好处有两点，第一，加大了入水口的截面积，是铝液充型过程更平稳，第二，使轮辋充型过程温度分布更加均匀，利于后期凝固过程的补缩。（三）、模具铸造工艺设计结构不合理，导致铸件凝固过程补缩不顺畅，产生缩孔、缩松等缺陷。解决办法：1、调整模具下模冷却系统的冷却顺序和冷却时间，铸造周期设定为250s，分流锥从180s开始，通70s结束；小环风从60s开始，通190s结束；中环风从100s开始，通30s结束；浇口风从10s开始，通240s结束；上模风盒从10s开始，通240s结束.大环风不用。2、上模增加补缩通道，加大中央冒口通过轮辐到热节缺陷部位的补缩。二、 生产验证以南海安驰铝合金车轮有限公司型号1116-15x6.0轮毂为例， 把实际生产中的一套模具按照新的工艺方案进行改进， 改进前后早、中、夜三班生产， 每班生产量为80件， 统计出7天内产品的漏气率对比， 如表1所示。可见， 模具改进后， 轮毂的漏气率大大降低。三、 小结模具改进前， 网状轮毂因铸造缺陷引起的漏气率高达30%50%， 生产中还需要采用其他工艺措施弥补。通过对铝合金熔炼工艺、