铝合金轮毂低压铸造数值分析及模具设计

韩 超

（1.秦皇岛中秦渤海轮毂有限公司，河北秦皇岛 066010；2.河北省轻合金车轮工程技术研究中心，河北秦皇岛 066010）

1 低压铸造铝合金轮毂

铝合金轮毂的制造工艺直接决定其产品的性能，轮毂的主要生产方法有铸造和锻造，铸造方法包括金属重力铸造、低压铸造和压力铸造等。截止到当前，国内铝合金轮毂的生产主要方法依然是低压铸造，该方式具有低成本、高质量的特点，约占总产量的80%；其次是简单重力铸造，约占总产量的10%。部分生产工艺提供了更好的产品，但由于成本和技术限制，尚未广泛用于商业用途。

2 合金轮毂低压铸造数值分析

实现轮毂结构设计标准的基础是稳定的制造过程。如图1所示模拟和分析了铸铁中液态金属的流动和固化的热传递状态，并提供了变速场、应力场等多项参数，为分析轮毂结构提供重要的理论基础。该示例是以616 ℃的液相温度和556 ℃的固相温度为基础的A356 铝合金制成的，上模具、下模具和四个侧模具的材料为H13 型钢，轮毂低压铸造合金液体的铸造温度为720 ℃，铸造模具预热至350 ℃。经过五个循环，铸模的温度在每个铸造循环结束时没有显著变化，这意味着铸造过程是稳定的，整个循环需要大约300 s，压实压力约为0.95 MPa。

图1 低压铸造循环过程

低压成型结构复杂，需要对模具强制冷却。在低压铸造厂中，强制冷却介质通常是压缩空气和水，通过热对流传递热量。在整个冷却过程中，模具的背面温度可以达到300～400 ℃，型腔的表面温度可以达到450～500 ℃，并且辐射高，在模具与模具之间建立了接触关系。……