近幾年來，國內(nèi)外低壓鑄造設(shè)備和工藝發(fā)展很快，五花八門，各有優(yōu)缺點(diǎn)。國外進(jìn)口低壓機(jī)價(jià)格一般為國產(chǎn)機(jī)的810倍，當(dāng)然在質(zhì)量和性能上比國產(chǎn)機(jī)要優(yōu)越，但在關(guān)鍵技術(shù)問題上，國產(chǎn)機(jī)性能和低壓鑄造工藝完全可以達(dá)到和接近國外低壓鑄造水平。筆者在本文中并不就一般低壓鑄造原理和技術(shù)進(jìn)行研討，只是根據(jù)近幾年來參加國內(nèi)許多車圈廠建設(shè)和試制的經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)，參考國外設(shè)備和工藝，對提出低壓鑄造鋁合金車圈若干技術(shù)問題予以討論。
低壓鑄造設(shè)備（1）低壓鑄造機(jī)為了水平開模需要，都具有安裝在定模板上的水平芯缸。由于車圈結(jié)構(gòu)特殊，特別是摩托車車圈尺寸大，為保證鑄件不變形，要求水平芯能夠隨低壓機(jī)動(dòng)模板一起運(yùn)動(dòng)，在開模后一段行程再抽芯，因此用于摩托車鋁合金車圈的低壓鑄造機(jī)most好將水平芯缸固定在動(dòng)模板上。
（2）模具快速定位與裝夾，國內(nèi)低壓機(jī)對此問題考慮較少。由于車圈鑄造工藝的特殊性，模具重達(dá)1t以上，模具必須預(yù)熱、噴涂料、烘烤，模溫高達(dá)300350e，因此熱模具快速定位與裝夾固定成為一個(gè)難題。筆者在幾家試制工廠中，自行設(shè)計(jì)裝夾模具小車，定位和裝夾一付1t重模具，在15min內(nèi)可以完成，澆注第一件。
（3）低壓機(jī)保溫爐密封。目前國內(nèi)有采用電爐爐體密封（采用石墨坩堝或整體打結(jié)爐襯，如J453，石墨坩鋁水，功率60kW），也有采用坩堝密封（如LPN低壓機(jī)，由于采用石墨坩堝或打結(jié)爐襯，可防止鋁合金增鐵，且坩堝不必頻繁清理、噴刷涂料，優(yōu)化了生產(chǎn)條件。但爐膛內(nèi)空間較大，要有相應(yīng)液面加壓裝置，否則鑄造時(shí)增壓時(shí)間拖長對鑄件不利。采用坩堝密封則要用鑄鐵或鑄鋼坩堝，長時(shí)間保溫容易造成鋁合金增鐵，且每個(gè)班次都要清理和更換坩堝。目前國內(nèi)開始采用鑄鐵坩堝內(nèi)膛覆以碳化硅陶瓷，可防止增鐵，也不必每班清理噴刷涂料，實(shí)為一個(gè)進(jìn)步。坩堝密封容積小，300kg級坩堝，總?cè)莘e不到0.12m3，增壓速度快，有利提高鑄件質(zhì)量。國外低壓保溫爐采用爐體密封且可以不開大蓋，在專用加料口增補(bǔ)鋁水。
（4）保溫電爐電控方式有二位式繼電器控制（一般用一只XCT-101或XMT加一個(gè)繼電器即可）和可控硅自動(dòng)調(diào)壓保溫（一般采用一只TA091電子調(diào)節(jié)器和一只ZK03可控硅調(diào)壓器加可控硅即可）。雖然后者比較優(yōu)越，不僅控溫精確，而且省電，并避免前者繼電器頻繁接通和斷開。
低壓及差壓鑄造特種鑄造及有色合金2002年壓鑄專刊無錫江南冶金工具廠設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的可控硅電控柜質(zhì)量較好，幾乎不發(fā)生任何故障。國外低壓機(jī)保溫爐如德國的KurTZGroup，GIMACo無不采用可控硅技術(shù)于保溫電爐，國內(nèi)廠家應(yīng)盡快將可控硅調(diào)壓控溫技術(shù)應(yīng)用于低壓機(jī)保溫爐上。
（5）低壓鑄造機(jī)的升液管和保溫套。目前升液管價(jià)廉物美的應(yīng)數(shù)球鐵升液管。在球鐵升液管內(nèi)外噴涂料，每班更換一次，壽命比鋼質(zhì)升液管好。近來國內(nèi)發(fā)展復(fù)合陶瓷升液管（江蘇建湖），升液管內(nèi)徑不用涂料，但外徑還要涂料，是一大進(jìn)步，且價(jià)格也不算貴。目前，大多數(shù)廠已不用電阻絲作保溫套的加熱元件，而采用高溫電熱管或繩形加熱器，使保溫套加熱溫度可穩(wěn)定在（6）氣體干燥和儲(chǔ)氣罐是絕對必要的。不少地方廠家忽視氣體干燥，引起鋁合金針孔度升級，力學(xué)性能下降。且使液面加壓裝置中的澆鑄閥，換向閥生銹，發(fā)生故障。氣體干燥可用生石灰或氯化鈣或硅膠加脫脂棉二級干燥，再引入一定容積儲(chǔ)氣罐。
（7）液面加壓裝置。目前國內(nèi)液面加壓裝置有很多種，但有一個(gè)問題是各種液面加壓裝置設(shè)計(jì)者所忽視的，也是most難解決的。那就是設(shè)計(jì)的各種加壓方案（曲線）只能在控制臺(tái)上實(shí)現(xiàn)，壓縮空氣被引入保溫爐或坩堝內(nèi)就完全不是預(yù)先設(shè)計(jì)的加壓曲線了，鋁合金液體也不能按原來設(shè)想升液、充型和增壓、保壓。most主要原因在于：1穩(wěn)壓閥和大流量減壓閥流量不足（SQJ-01型大流量減壓閥most大流量僅20m/h）。o管路阻力較大。？保溫爐內(nèi)空間容積較大。
筆者曾用幾家液面加壓裝置結(jié)合不同保溫爐進(jìn)行實(shí)際測量，在保溫爐內(nèi)引出氣壓表和記錄儀試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)爐內(nèi)氣壓到達(dá)控制臺(tái)上壓力指數(shù)時(shí)分別延時(shí)330s，用一組曲型數(shù)據(jù)繪制圖1.
關(guān)于爐內(nèi)實(shí)際增壓速度較慢這一點(diǎn)被大多數(shù)人所忽視。低壓鑄造件出現(xiàn)眾多缺陷，也少有人考慮增壓不及時(shí)的這一因素，甚至在車圈鑄件上被迫加上冒口等等都與增壓不及時(shí)有直接關(guān)系。筆者提請國內(nèi)同行高度重視。
摩托車車圈低壓鑄造模具設(shè)計(jì)，摩托車車圈的鑄件工藝性審定由于低壓鑄造車圈的合金液總是從輪轂中心引入，經(jīng)輪輻，流向輪輞，在流動(dòng)中合金液不斷損失熱量，自然會(huì)形成一定溫度梯度。但若輪輞壁厚（加上加工量）大大超過輻板壁厚，就不能形成輪輞而most先凝固，輻板隨后凝固，輪轂再凝固，most后由保溫套中鋁液補(bǔ)縮輪轂的順序凝固方式。一般輪輞設(shè)計(jì)厚度控制在55.5mm，加上加工量控制在6.57mm內(nèi)，輻板壁厚6mmmost好。
模具的選材和壁厚為保證車圈順序凝固，模芯（輻板位置）可采用球鐵QT-600-3，球鐵導(dǎo)熱性較差，導(dǎo)熱率約為25W/（m#e）。
而形成輪輞的四塊外滑板可采用45號(hào)鋼，導(dǎo)熱率約為50W/（m#e）。輪轂部分采用3Cr2W8V耐熱鋼，其導(dǎo)熱率只有45號(hào)鋼的一半。在模芯處（輻板位置），模具壁厚要減薄，以減少模具蓄熱能力，提高該處模溫，以形成順序凝固所需溫度場。
排氣、冷鐵和冒口低壓鑄造時(shí)由下至上升液、充型，有利排氣。模具上應(yīng)相應(yīng)設(shè)計(jì)各種排氣設(shè)施。頂出桿直徑上留0.1mm間隙；分型面、抽芯滑塊上加工0.10.15mm深的排氣道。憋氣的地方設(shè)計(jì)可方便拆裝清理的排氣塞，再加上適當(dāng)涂料，模溫可保證鑄件完全充型，不出現(xiàn)氣窩、欠鑄等缺陷。為防止局部縮孔、縮裂，可設(shè)計(jì)適當(dāng)冒口和冷鐵，也可將此處涂料刮掉，加速冷卻。
縮尺與加工余量縮尺與加工量設(shè)計(jì)不當(dāng)不僅造成鑄件肥厚，影響下一步機(jī)械加工，更主要會(huì)影響鑄件順序凝固次序，造成各種鑄造缺陷。車圈在全金屬模中低壓鑄造，收縮嚴(yán)重受阻，故縮尺比一般鋁合金金屬型鑄造時(shí)偏小。根據(jù)輪特種鑄造及有色合金2002年壓鑄專刊圈結(jié)構(gòu)和尺寸不同，縮尺一般為0.4%0.8%左右。加工余量考慮到車圈要用數(shù)控車床加工，加工余量單面不超過1mm，一般0.70.8mm為好。此外還要考慮涂料2.5低壓鑄造模具由于溫度高、尺寸大且動(dòng)靜模有較大溫度差，動(dòng)模與靜模之間一般不能使用圓銷，以避免高溫時(shí)咬死。可設(shè)計(jì)方形導(dǎo)柱和開口銷套。銷與銷套材料應(yīng)采用GCr15和40Cr，以提高耐磨性。
模具應(yīng)設(shè)計(jì)有冷卻和加熱裝置，并預(yù)埋熱電偶配合計(jì)算機(jī)控制，購買國外設(shè)備時(shí)可同時(shí)購買這方面模具設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件。
目前，我們在設(shè)計(jì)車圈低壓鑄造模具時(shí)，僅根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)、鑄件凝固順序要求、合金流動(dòng)路徑，采用不同導(dǎo)熱率材料，利用鑄件蓄熱能力，設(shè)計(jì)模具的不同壁厚，甚至局部施放冷鐵和冒口來實(shí)現(xiàn)鑄件順序凝固，取得健全的鑄件。
低壓鑄造鋁合金車圈工藝，模溫與涂料由于輪圈尺寸大、壁薄（58mm），模具表面溫度模具在鑄造前應(yīng)仔細(xì)噴砂、清理、預(yù)熱、噴涂料，并在350e溫度下加熱23h以上。從烘爐中取出到安裝在低壓機(jī)上鑄造第一件之間時(shí)間不應(yīng)超過30min，方能保證首件成功。有的工廠將冷模具裝在低壓機(jī)上，用柴油噴槍燒，再噴涂料，既傷模具，涂料也不均勻，常常開始時(shí)45件都不成功，此法不可取。
加壓曲線的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)由于摩托車輪圈直徑大（406456mm），所以必須設(shè)計(jì)成如圖1所示的急速加壓曲線。但由于國內(nèi)液面加壓裝置實(shí)際上不能實(shí)現(xiàn)12s內(nèi)在保溫爐內(nèi)急速增壓到保壓壓力，我們在液面加壓裝置上略作修改，從氣源另辟一條直通保溫電爐的氣道，它由可調(diào)穩(wěn)壓閥、25.4mm（1in）管路、壓力繼電器和電磁閥組成。在充型完成后由此管道大流量供氣以達(dá)到急速增壓目的。
目前輪圈大都采用ZL101A（相當(dāng)于美國A356.0和日本Ac4CH）。合金要嚴(yán)格控制Fe<0.2%，以保證合金在各種狀態(tài)下的延伸率。其次可以考慮應(yīng)用各種變質(zhì)劑細(xì)化初生相和共晶體。可長效細(xì)化共晶硅，還大大細(xì)化初生相A-Al.從低倍金相樣品上，看到合金液經(jīng)5h保溫后針孔度仍維持在1級水平。
近年來低壓鑄造鋁合金輪圈，特別是摩托車用鋁合金輪圈發(fā)展很快。國內(nèi)建廠超過百余家，但真正能在技術(shù)上過關(guān)、批量生產(chǎn)達(dá)10萬只/年以上廠家不足10家。有的廠家嫌低壓鑄造工藝復(fù)雜，又盲目轉(zhuǎn)向擠壓鑄造。
有的在擠壓鑄造上又遇到種種問題，停產(chǎn)或轉(zhuǎn)產(chǎn)。其根本原因恐怕在于對低壓鑄造中深層次問題缺乏了解和研究，倉促上馬又倉促下馬。應(yīng)對低壓鑄造設(shè)備、模具設(shè)計(jì)和制造及低壓鑄造工藝有全面認(rèn)識(shí)，深入細(xì)致做點(diǎn)工作，才能真正搞好鋁合金輪圈的研制和生產(chǎn)。
