铝合金车轮挤压铸造工艺
段素娟
保定市立中车轮制造有限公司，河北 保定 071000
摘要：挤压铸造技术对促进我国汽车行业的发展有重大意义，它是实现车轮行业可持续发展的核心技术，可大大加快产业结构优化调整，实现由传统重力铸造和低压铸造后加工向更节能、高效的挤压铸造成型转变，从而有效带动产业升级，有效缩小与国际同行业的差距。该项目不仅具有良好的经济和社会效益，而且还能够为汽车行业节能减排、促进产业结构和产业布局的调整提供新的战略思路。
关键词：铝合金；车轮挤压；铸造工艺 中图分类号：TG292 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2016)04-0226-02
1 导言
随着汽车产量和保有量的增加，汽车在给人们出行带来方便的同时，也产生了油耗、安全和环保三大问题。各国政府都提出了相应的措施，并制定条令法规，包括：油耗法规、安全法规和排放法规。汽车轻量化是满足上述三个法规的有效手段和方法，而车轮的轻量化则是最直接最有效的途径之一。铝车轮挤压铸造工艺是目前实现车轮轻量化最重要的新型制造技术。
2 铝合金车轮的挤压铸造工艺研究
2.1 开发思路
采用低压双边浇和立式挤压工艺相结合的生产方式， 可以通过吸取两种工艺各自的优点来实现提升整个车轮的机械性能，从而取得最优良的产品性能，实现高品质﹑轻量化的最终目标。该项目是目前投资最少，性价比最高，最适合推广应用的新型铝合金车轮制造技术。使用该技术生产的车轮具有轻量化、高强度的特点，可实现比普通铸造车轮质量轻10-20%，且挤压后的车轮所需精加工余量少，节约能源。
利用一套低压双边浇铸造机，设计出低压双边浇模具；同时购置立式挤压机并开发出合理的立式挤压工艺，二者工艺相结合生产出达到性能要求的低压双边浇立式挤压铝合金车轮产品。在低压双边浇工艺的基础之上，采用立式挤压新工艺进行生产，可使铝合金车轮轮辋的抗拉强度、屈服强度延伸率，都要比传统铸造工艺生产的车轮有所提高，而重量可以较普通车轮有所减少，达到节约成本的目的。
2.2 挤压铸造工艺研究
挤压工艺是一种综合了模具设计、铸造、挤压、拉伸、弯曲、环轧、横轧和滚挤等工艺特点的少切削加工的先进工艺。该工艺将铸造专用毛坯用顶模顶紧在挤压机上模上，由主轴带动上模和坯料旋转，同时挤压轮从毛坯一侧将坯料挤压在旋转的上模上，使坯料产生逐点连续的塑性变形，实现了更高的粒子紧密度，从而获得材料结构致密、强度高的铸造热挤压毛坯车轮。
在挤压生产线上，挤压机都采用机器人自动上下料。机器人可以实现旋转、伸缩、夹持功能，机器人直接夹持毛坯，可以实现与冲压设备连线、同步节拍生产。我公司使用日本 SPINDL 公司生产的VW2210EX 型挤压主机，设备采用三轮强力挤压方式，代表着当今世界最先进的挤压技术 。三条生产线从毛坯预热、装载、挤压、卸载、转移完全实现了自动化，生产效率大大提高。
我公司在挤压过程中使用的是强力挤压中的一种特殊的挤压方式——分层错距挤压，是指多个旋轮在周向相互错开而在径向又依次使毛坯厚度减薄的挤压过程。这种挤压方式可以在一道次挤压过程中完成多道次挤压，提高了生产效率，同时由于对材料变形区增加了约束致使工件直径精度得到了提高（如图1：三个旋轮示意图）。毛坯的设计主要依据体积不变的原则，按道次安排同时考虑挤压效率等因素，挤压前后直径的变化也应该考虑。
2.2.1 铸造毛坯工艺控制
由于挤压工艺所用的毛坯与普通铸造工艺所铸的毛坯不同，在工艺控制上也就不同，传统铸造毛坯具有了车轮成品的全部要素，轮辋已成型，厚度一般控制在8-12mm ，轮辋没有冷却系统（有时还需要保温），通过模具的自然散热，即可达到冷却效果，获得较好的内在组织。而低压双边浇立式挤压工艺所需的毛坯，不具备成型轮辋，为轮辋预留部分毛坯厚度在15-25mm ，按原有工艺生产，内在组织明显下降，
226 2016年4期
缩松严重，即使挤压后也不能达到性能要求。针对此种情况，项目组在上模和边模分别设置了冷却水道，通过水冷工艺，解决轮辋缩松的问题，提高毛坯内在品质，使轮辋性能达到挤压后的产品要求。
图1 三个旋轮示意图
2.2.2 毛坯定位面加工
毛坯在挤压之前必须先加工与旋模定位进行配合，使在挤压过程中，将毛坯同心地适当装夹在适当的芯模，达到挤压后壁厚均匀一致。因毛坯需尾顶顶紧在挤压机芯模上，故尾顶模具还需随工件造型而设计，达到压紧且不压伤工件，而芯模则是根据最终品轮辋结构尺寸来设计制作。因该产品材料是选用铸造A356材料，该材料铸造流动性好但延展性差，故需要对模具和工件采取加热，采用热挤压，故温度的控制和加热方式是铸旋工艺最关键点。热旋设备的主轴转速与旋轮步进关系以及压轮之间的进给配合要靠数控系统自动控制旋轮运动轨迹，按规定的形状轨迹作运动，为了保证稳定的生产节拍，工件上下必须采用全自动机械手来完成工件装卡和转移。
挤压机采用三个滚轮对毛坯墩分刀进行挤压，利用主轴以及旋轮的高速旋转对毛坯墩的轮辋进行挤压，改变轮辋的金相组织，从而增加轮辋的机械性能。
2.2.3 预加工
铸造好的毛坯在挤压之前要进行一次机加工，主要是加工出在挤压机上的定位面和去除毛坯表面的毛刺，精确挤压等体积变形用料，确定变形比，以获得轮辋最佳机械性能。
2.2.4 挤压
（1）模具设计：挤压模具的改进：挤压模具的设计与铸造模具设计有一个重要的不同之处，在铸造模具表面相交的面形成交线时，只要相交面脱模斜度合适即可，铝液便会很好地凝固在模具表面成形。而挤压模具相交面不允许有明显的相交线，而且两个相交面在沿轴线方向夹角不能超过5度，这是因为相交线在模具上相当于一个支点，而旋轮越过相交线继续向模具表面挤压毛坯料时易形成杠杆原理，将相交线前已挤压成形的轮辋撬起，形成鼓包。（2）模具温度：模具预热到200-250℃是最佳状态，正常连续生产时模具的温度由工件带给热量并保持在这个温度范围内，不用再加热。在每次生产开始前用天然气对模具加热40分钟，进行预热。（3）确定毛坯预热温度及预热炉节拍设定：温度设定为375±5℃，预热炉节拍设定为1件/145s。（4）确定挤压数控程序：槽底位置是挤压开始阶段，又由于此处有气门孔斜面，旋轮对此处的挤压力度要够；而内轮缘处是挤压的一个死角，旋轮在此处的施力过程不是向下压，而是要向上抬起，造成此处挤压力不足，挤压程序须根据不同轮型，来选择增大这两处压力，提高这两处的机械性能。（5）铸造热挤压车轮制造过程中车轮的变形过程图2-1至2-4所示：
图2-1 低压铸造热挤压工艺的铸墩示意图
图2-4 铸造热挤压铝合金车轮成品图
3 结论
挤压铸造工艺技术在保持铝合金车轮款式多变的前提下，提高了车轮材料力学性能和强度，解决车轮轻量化后的性能问题，实现车轮整体性能，同时减重20%以上，使铝合金车轮的制造技术提高了一大步，极大地带动了各行业进行节约生产成本，是车轮轮行业发展的一个里程碑，满足主机厂在中高端市场对车轮“大直径、高强度、轻量化”的要求，具有较好的生产应用价值和市场推广价值。
参考文献
[1]赵玉涛编. 铝合金车轮制造技术[M].北京：机械工业出版社，2004.
[2]王祖德. 中国汽车车轮生产现状及展望[J].汽车与配件，2001（23）：21.
[3]姜晋庆，张铎编. 结构弹塑性有限元分析法[M].北京：宇航出版社，1990.
图2-2 粗加工后的铸墩示意图
图2-3 铸造热挤压成形示意图
传递和共享。
3.3 身份认证技术的处理
身份认证技术是当前的新型技术，对信息的保护更具有安全性能，主要是通过对个人信息进行确定和鉴别的过程来实现，在进行验证的过程中采取确认对象的形式来对对象进行有效性和真实性的分析，身份认证的形式可以有效的防止个人信息的篡改和伪造。当前的计算机运用最多的就是参数口令和加入表示符方式的形式来进行个人身份验证，对个人信息事先进行录入，在进行信息验证。例如，客户要想购物，首先需要下载相关的软件，会出现一个被验证的数字标识，即我们常见的“数字证书”，这个数字证书主要是我们在购物时的一个身份证明，并且这个证明书是唯一的，不可与其他软件共同使用。该证书会与自然用户连接在一起，主要包括个人信息中的单位和姓名等一系列个人资料。要想实现购
物必须要通过实际身份的合法性来得到实现，因此来建立密保通信的功能。
4 结束语
当前，我国的电子商务在计算机技术的发展的依托下，有了非常跨越式的发展，进入到了一个崭新的格局中。但是在计算机技术的应用过程中仍然存在着一些问题，需要相关人员不断的加强技术创新，从而更好地促进其发展。
参考文献
[1]谢光. 移动数据库技术在电子商务中的应用探讨[J].数字技术与应用，2015，12：229.
[2]俞晓妮. 虚拟现实技术在现代电子商务中的应用分析[J].科技传播，2015，23：119+100.
[3]周钧. 计算机网络在电子商务中的应用探究[J].中国商论，2015，25：77-79.
2016年4期 227
铝合金车轮挤压铸造工艺
段素娟
保定市立中车轮制造有限公司，河北 保定 071000
摘要：挤压铸造技术对促进我国汽车行业的发展有重大意义，它是实现车轮行业可持续发展的核心技术，可大大加快产业结构优化调整，实现由传统重力铸造和低压铸造后加工向更节能、高效的挤压铸造成型转变，从而有效带动产业升级，有效缩小与国际同行业的差距。该项目不仅具有良好的经济和社会效益，而且还能够为汽车行业节能减排、促进产业结构和产业布局的调整提供新的战略思路。
关键词：铝合金；车轮挤压；铸造工艺 中图分类号：TG292 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2016)04-0226-02
1 导言
随着汽车产量和保有量的增加，汽车在给人们出行带来方便的同时，也产生了油耗、安全和环保三大问题。各国政府都提出了相应的措施，并制定条令法规，包括：油耗法规、安全法规和排放法规。汽车轻量化是满足上述三个法规的有效手段和方法，而车轮的轻量化则是最直接最有效的途径之一。铝车轮挤压铸造工艺是目前实现车轮轻量化最重要的新型制造技术。
2 铝合金车轮的挤压铸造工艺研究
2.1 开发思路
采用低压双边浇和立式挤压工艺相结合的生产方式， 可以通过吸取两种工艺各自的优点来实现提升整个车轮的机械性能，从而取得最优良的产品性能，实现高品质﹑轻量化的最终目标。该项目是目前投资最少，性价比最高，最适合推广应用的新型铝合金车轮制造技术。使用该技术生产的车轮具有轻量化、高强度的特点，可实现比普通铸造车轮质量轻10-20%，且挤压后的车轮所需精加工余量少，节约能源。
利用一套低压双边浇铸造机，设计出低压双边浇模具；同时购置立式挤压机并开发出合理的立式挤压工艺，二者工艺相结合生产出达到性能要求的低压双边浇立式挤压铝合金车轮产品。在低压双边浇工艺的基础之上，采用立式挤压新工艺进行生产，可使铝合金车轮轮辋的抗拉强度、屈服强度延伸率，都要比传统铸造工艺生产的车轮有所提高，而重量可以较普通车轮有所减少，达到节约成本的目的。
2.2 挤压铸造工艺研究
挤压工艺是一种综合了模具设计、铸造、挤压、拉伸、弯曲、环轧、横轧和滚挤等工艺特点的少切削加工的先进工艺。该工艺将铸造专用毛坯用顶模顶紧在挤压机上模上，由主轴带动上模和坯料旋转，同时挤压轮从毛坯一侧将坯料挤压在旋转的上模上，使坯料产生逐点连续的塑性变形，实现了更高的粒子紧密度，从而获得材料结构致密、强度高的铸造热挤压毛坯车轮。
在挤压生产线上，挤压机都采用机器人自动上下料。机器人可以实现旋转、伸缩、夹持功能，机器人直接夹持毛坯，可以实现与冲压设备连线、同步节拍生产。我公司使用日本 SPINDL 公司生产的VW2210EX 型挤压主机，设备采用三轮强力挤压方式，代表着当今世界最先进的挤压技术 。三条生产线从毛坯预热、装载、挤压、卸载、转移完全实现了自动化，生产效率大大提高。
我公司在挤压过程中使用的是强力挤压中的一种特殊的挤压方式——分层错距挤压，是指多个旋轮在周向相互错开而在径向又依次使毛坯厚度减薄的挤压过程。这种挤压方式可以在一道次挤压过程中完成多道次挤压，提高了生产效率，同时由于对材料变形区增加了约束致使工件直径精度得到了提高（如图1：三个旋轮示意图）。毛坯的设计主要依据体积不变的原则，按道次安排同时考虑挤压效率等因素，挤压前后直径的变化也应该考虑。
2.2.1 铸造毛坯工艺控制
由于挤压工艺所用的毛坯与普通铸造工艺所铸的毛坯不同，在工艺控制上也就不同，传统铸造毛坯具有了车轮成品的全部要素，轮辋已成型，厚度一般控制在8-12mm ，轮辋没有冷却系统（有时还需要保温），通过模具的自然散热，即可达到冷却效果，获得较好的内在组织。而低压双边浇立式挤压工艺所需的毛坯，不具备成型轮辋，为轮辋预留部分毛坯厚度在15-25mm ，按原有工艺生产，内在组织明显下降，
226 2016年4期
缩松严重，即使挤压后也不能达到性能要求。针对此种情况，项目组在上模和边模分别设置了冷却水道，通过水冷工艺，解决轮辋缩松的问题，提高毛坯内在品质，使轮辋性能达到挤压后的产品要求。
图1 三个旋轮示意图
2.2.2 毛坯定位面加工
毛坯在挤压之前必须先加工与旋模定位进行配合，使在挤压过程中，将毛坯同心地适当装夹在适当的芯模，达到挤压后壁厚均匀一致。因毛坯需尾顶顶紧在挤压机芯模上，故尾顶模具还需随工件造型而设计，达到压紧且不压伤工件，而芯模则是根据最终品轮辋结构尺寸来设计制作。因该产品材料是选用铸造A356材料，该材料铸造流动性好但延展性差，故需要对模具和工件采取加热，采用热挤压，故温度的控制和加热方式是铸旋工艺最关键点。热旋设备的主轴转速与旋轮步进关系以及压轮之间的进给配合要靠数控系统自动控制旋轮运动轨迹，按规定的形状轨迹作运动，为了保证稳定的生产节拍，工件上下必须采用全自动机械手来完成工件装卡和转移。
挤压机采用三个滚轮对毛坯墩分刀进行挤压，利用主轴以及旋轮的高速旋转对毛坯墩的轮辋进行挤压，改变轮辋的金相组织，从而增加轮辋的机械性能。
2.2.3 预加工
铸造好的毛坯在挤压之前要进行一次机加工，主要是加工出在挤压机上的定位面和去除毛坯表面的毛刺，精确挤压等体积变形用料，确定变形比，以获得轮辋最佳机械性能。
2.2.4 挤压
（1）模具设计：挤压模具的改进：挤压模具的设计与铸造模具设计有一个重要的不同之处，在铸造模具表面相交的面形成交线时，只要相交面脱模斜度合适即可，铝液便会很好地凝固在模具表面成形。而挤压模具相交面不允许有明显的相交线，而且两个相交面在沿轴线方向夹角不能超过5度，这是因为相交线在模具上相当于一个支点，而旋轮越过相交线继续向模具表面挤压毛坯料时易形成杠杆原理，将相交线前已挤压成形的轮辋撬起，形成鼓包。（2）模具温度：模具预热到200-250℃是最佳状态，正常连续生产时模具的温度由工件带给热量并保持在这个温度范围内，不用再加热。在每次生产开始前用天然气对模具加热40分钟，进行预热。（3）确定毛坯预热温度及预热炉节拍设定：温度设定为375±5℃，预热炉节拍设定为1件/145s。（4）确定挤压数控程序：槽底位置是挤压开始阶段，又由于此处有气门孔斜面，旋轮对此处的挤压力度要够；而内轮缘处是挤压的一个死角，旋轮在此处的施力过程不是向下压，而是要向上抬起，造成此处挤压力不足，挤压程序须根据不同轮型，来选择增大这两处压力，提高这两处的机械性能。（5）铸造热挤压车轮制造过程中车轮的变形过程图2-1至2-4所示：
图2-1 低压铸造热挤压工艺的铸墩示意图
图2-4 铸造热挤压铝合金车轮成品图
3 结论
挤压铸造工艺技术在保持铝合金车轮款式多变的前提下，提高了车轮材料力学性能和强度，解决车轮轻量化后的性能问题，实现车轮整体性能，同时减重20%以上，使铝合金车轮的制造技术提高了一大步，极大地带动了各行业进行节约生产成本，是车轮轮行业发展的一个里程碑，满足主机厂在中高端市场对车轮“大直径、高强度、轻量化”的要求，具有较好的生产应用价值和市场推广价值。
参考文献
[1]赵玉涛编. 铝合金车轮制造技术[M].北京：机械工业出版社，2004.
[2]王祖德. 中国汽车车轮生产现状及展望[J].汽车与配件，2001（23）：21.
[3]姜晋庆，张铎编. 结构弹塑性有限元分析法[M].北京：宇航出版社，1990.
图2-2 粗加工后的铸墩示意图
图2-3 铸造热挤压成形示意图
传递和共享。
3.3 身份认证技术的处理
身份认证技术是当前的新型技术，对信息的保护更具有安全性能，主要是通过对个人信息进行确定和鉴别的过程来实现，在进行验证的过程中采取确认对象的形式来对对象进行有效性和真实性的分析，身份认证的形式可以有效的防止个人信息的篡改和伪造。当前的计算机运用最多的就是参数口令和加入表示符方式的形式来进行个人身份验证，对个人信息事先进行录入，在进行信息验证。例如，客户要想购物，首先需要下载相关的软件，会出现一个被验证的数字标识，即我们常见的“数字证书”，这个数字证书主要是我们在购物时的一个身份证明，并且这个证明书是唯一的，不可与其他软件共同使用。该证书会与自然用户连接在一起，主要包括个人信息中的单位和姓名等一系列个人资料。要想实现购
物必须要通过实际身份的合法性来得到实现，因此来建立密保通信的功能。
4 结束语
当前，我国的电子商务在计算机技术的发展的依托下，有了非常跨越式的发展，进入到了一个崭新的格局中。但是在计算机技术的应用过程中仍然存在着一些问题，需要相关人员不断的加强技术创新，从而更好地促进其发展。
参考文献
[1]谢光. 移动数据库技术在电子商务中的应用探讨[J].数字技术与应用，2015，12：229.
[2]俞晓妮. 虚拟现实技术在现代电子商务中的应用分析[J].科技传播，2015，23：119+100.
[3]周钧. 计算机网络在电子商务中的应用探究[J].中国商论，2015，25：77-79.
2016年4期 227