近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)外低壓鑄造設(shè)備和工藝發(fā)展很快，五花八門(mén)，各有優(yōu)缺點(diǎn)。國(guó)外進(jìn)口低壓機(jī)價(jià)格一般為國(guó)產(chǎn)機(jī)的810倍，當(dāng)然在質(zhì)量和性能上比國(guó)產(chǎn)機(jī)要優(yōu)越，但在關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題上，國(guó)產(chǎn)機(jī)性能和低壓鑄造工藝完全可以達(dá)到和接近國(guó)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(lái)參加國(guó)內(nèi)許多車(chē)圈廠建設(shè)和試制的經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)，參考國(guó)外設(shè)備和工藝，對(duì)提出低壓鑄造鋁合金車(chē)圈若干技術(shù)問(wèn)題予以討論。
低壓鑄造設(shè)備（1）低壓鑄造機(jī)為了水平開(kāi)模需要，都具有安裝在定模板上的水平芯缸。由于車(chē)圈結(jié)構(gòu)特殊，特別是摩托車(chē)車(chē)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(kāi)模后一段行程再抽芯，因此用于摩托車(chē)鋁合金車(chē)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(guó)內(nèi)低壓機(jī)對(duì)此問(wèn)題考慮較少。由于車(chē)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(chē)，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(guó)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(zhǎng)對(duì)鑄件不利。采用坩堝密封則要用鑄鐵或鑄鋼坩堝，長(zhǎng)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(guó)內(nèi)開(kāi)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(jí)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(guó)外低壓保溫爐采用爐體密封且可以不開(kāi)大蓋，在專(zhuān)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(kāi)。
低壓及差壓鑄造特種鑄造及有色合金2002年壓鑄專(zhuān)刊無(wú)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(guó)外低壓機(jī)保溫爐如德國(guó)的KurTZGroup，GIMACo無(wú)不采用可控硅技術(shù)于保溫電爐，國(guó)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(lái)國(guó)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(duì)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(jí)，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(jí)干燥，再引入一定容積儲(chǔ)氣罐。
（7）液面加壓裝置。目前國(guó)內(nèi)液面加壓裝置有很多種，但有一個(gè)問(wèn)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(lái)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?jī)H20m/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(cè)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(chē)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(qǐng)國(guó)內(nèi)同行高度重視。
摩托車(chē)車(chē)圈低壓鑄造模具設(shè)計(jì)，摩托車(chē)車(chē)圈的鑄件工藝性審定由于低壓鑄造車(chē)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(guò)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(chē)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(chǎng)。
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(chē)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(zhuān)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(chē)圈要用數(shù)控車(chē)床加工，加工余量單面不超過(guò)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(xiāo)，以避免高溫時(shí)咬死。可設(shè)計(jì)方形導(dǎo)柱和開(kāi)口銷(xiāo)套。銷(xiāo)與銷(xiāo)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(gòu)買(mǎi)國(guó)外設(shè)備時(shí)可同時(shí)購(gòu)買(mǎi)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?cè)谠O(shè)計(jì)車(chē)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(lái)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(chē)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(guò)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?lài)娡苛希葌＞撸苛弦膊痪鶆颍３ｉ_(kāi)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(chē)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(guó)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?cè)谝好婕訅貉b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(guó)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(zhǎng)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(jí)水平。
近年來(lái)低壓鑄造鋁合金輪圈，特別是摩托車(chē)用鋁合金輪圈發(fā)展很快。國(guó)內(nèi)建廠超過(guò)百余家，但真正能在技術(shù)上過(guò)關(guān)、批量生產(chǎn)達(dá)10萬(wàn)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(wèn)題，停產(chǎn)或轉(zhuǎn)產(chǎn)。其根本原因恐怕在于對(duì)低壓鑄造中深層次問(wèn)題缺乏了解和研究，倉(cāng)促上馬又倉(cāng)促下馬。應(yīng)對(duì)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)。
