課程設計-汽車鋁合金輪轂的制備工藝(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 性能良好、安全性高、節省材料等優點 , 是新穎的成形技術并且發展勢頭良好。 四、汽車鋁合金輪轂生產工藝流程 、汽車鋁合金輪轂的設計開發流程 隨著家用轎車品種的增加和價格的下調 , 汽車正在成為當今中國老百姓消費的熱點產品。對汽車的要求也開始從實用和認知向汽車的審美功能過渡。人們不僅要求汽車的性能優良 , 駕駛操作方便 ,還要求汽車外觀符合自己的審美品位和身份定位。然而 , 輪轂的美觀程度對于汽車整車的形象有著很大的影響 , 如果企業沒有自己設計開發輪轂的能力 ,是很難在市場上長久立足的。因此輪轂的設計開發是企業發展的關鍵所在 , 汽車鋁輪轂進行設計開發的主要方法和流程如下圖所示。 6 7 、汽車鋁合金輪轂的生 產工藝流程 由于低壓鑄造是最基本和較經濟的生產方法 ,所以目前低壓鑄造已成為鋁合金輪轂生產的首選 ,日本的豐田汽車公司、東京輕合金制作所和美國福特汽車公司等企業均采用此工藝生產鋁合金輪轂 ,國內的鋁合金輪轂制造企業也多數采用此生產工藝。通過分析獲得高質量的汽車鋁合金輪轂的生產過程 , 選用合理的生產工藝。如下圖所示。 8 五、 鋁合金輪轂的制造技術 、普通鋁合金輪轂的生產工藝 普通鋁合金輪轂主要的生產和檢驗工藝流程是 : 配料→鋁合金熔煉→鋁液AlSr 變質 +AlTiB 細化處理→光譜鋁液成分分析→鋁液 Ar2 氣 精煉除氣→鋁液熱分析 +密度分析→低壓鑄造毛坯→毛坯 X 射線探傷→淬火 +時效連續式熱處理→ ( 材料金相及力學性能分析抽查 ) →鉆孔→車加工→立式動平衡檢驗→ ( 徑向跳動及三坐標尺寸檢驗抽查 ) →清洗→氦氣氣密性檢驗→打磨拋光→前處理→烘干→噴涂底粉→加熱固化→噴涂水性漆→加熱固化→噴涂透明粉→加熱固化→ ( 尺寸、鹽霧、耐候、碎石、漆膜厚度、十字劃格、力學性能、沖擊、彎曲疲勞、徑向疲勞等試驗抽查 ) →最終檢驗→包裝→入庫。 、鍛造鋁合金輪轂的生產工藝 鍛造鋁合金輪轂主要的生產工藝流程是 : 下料→ ( 材料金 相及力學性能分析抽查 ) → 鍛坯加熱→預鍛→成形鍛→熱處理→ ( 材料金相及力學性能分析抽查 ) →粗加工→旋壓成形→鉆孔→車加工→立式動平衡檢驗→ ( 徑向跳動及三坐標尺寸檢驗抽查 ) →清洗→氦氣氣密性檢驗→打磨拋光→前處理→ 烘干→ 噴涂底粉→ 加熱固化→ 噴涂水性漆→加熱固化→噴涂透明粉→加熱固化→( 尺寸、鹽霧、耐候、碎石、漆膜厚度、十字劃格、力學性能、沖擊、彎曲疲勞、徑向疲勞等試驗抽查 )→最終檢驗→包裝→入庫。 、鑄造和熱處理 低壓鑄造是一項要求極高的生產工藝技術 ,它是在密閉的狀態下用大約 的壓力把金屬液壓進模具 , 這樣有利于保持恒溫和排除雜質 ,保證鑄件內沒有氣孔且金屬密度均勻、強度高 ,從而有效地克服了陳舊的重力鑄造輪轂方法所造成的鑄造缺陷。在鑄造過程中 , 采用多種嚴格的鋁合金配方 (AlSi7Mg、AlSi1 AlSi11Mg、 AlSi12Mg等 ) 、嚴格控制微量元素及雜質的含量 (Fe≤%) 、采用 Al 10Sr 變質、采用 Al 5Ti 1B 細化處理、 Ar2 氣精煉除氣處理工藝 , 每一爐合金液都要在經過溫度、光譜分析、熱分析、密度當量分析等項驗證合格后方可投入使用 , 從而確保了材料及力學性能的一致性 。 設計獨特的“斜插式”低壓鑄造模具 , 通過帶有模具溫度控制的全自動鑄造設備的精密冷卻控制 , 確保高效率地鑄造出尺寸精確高品質的鑄件 , 并且輪轂的表面光滑細膩 ； 隨后的連續式熱處理過程 ( 淬火 +時效 )， 確保能夠生產制造出高品質的毛坯 ； 鑄件要 100%經過 X 射線探傷檢測 , 合格的毛坯作為下一步深加工的坯件備用。為了減輕工人的勞動強度 , 毛坯均采用自動傳輸系統輸送。 、機加工 機加工采用先進的 CNC 全自動加工生產單元加工輪轂 , 生產線自動上下工件 , 采用自動傳輸系統向各 個生產工位輸送工件 , 加工過程是“干切”。加工時采用獨特的螺栓孔定位夾緊系統和先鉆后車的生產工藝順序 , 車床一次裝夾即可完成輪轂內外部的加工 , 車床主軸轉速達 3000rpm, 這不但提高了生產效率 , 而且還提高了中心孔的精度、螺栓孔的位置精度 , 確保了輪轂的同軸度精度和動平衡性能這兩項行駛動力學中最重要的性能。“干切”技術是環保型的干式機加工技術 , “干切”這種干式機加工技術避免了過去機加工時切削液的回收處理系統和廢液排放問題 , 也避免了切削液對機床的腐蝕 , 確保了對環境的保護 , 使得鋁屑的熔化回收更加簡潔 方便、回收率高 , 降低了制造成本。當然 ,“干切”這種干式機加工方式對刀具的要求比較高 ,為了避免刀具積屑 , 刀具要采用壓縮空氣冷卻。為了增加輪轂外觀的精致感 , 有些產品使用金剛石刀具精加工輪轂的 9 正外表面 ( 輪輻表面 ) , 可使輪轂具有獨特而明亮的金屬表面的光澤 , 產品外觀表現的更加精致高雅。 、打磨拋光 為了確保輪轂的外觀質量 , 每一個加工過的輪轂都要在去毛刺機上經過打磨后 , 再由工人進行精心的打磨拋光 , 將工件的鑄造表面打磨拋光的光滑平整 , 有的產品還要經過獨特的“球體拋光” , 以確保輪轂外在質量與內 在質量更加完美的結合和統一 , 體現出產品的精致。 、涂裝 輪轂是在先進和環保的涂裝自動生產線采用高級靜電噴槍和高速 (20210rpm 以上 )旋杯噴槍進行噴涂 , 涂層厚度均勻、色彩光澤均勻 ,不但噴涂質量好 , 而且節省涂料。涂料采用汽車廠認可的環保型粉質和水性涂料。輪轂在噴涂之前先進行前處理 , 使之形成一層化學轉化膜 , 這樣可以提高涂料的附著性能 , 前處理是采用環保型的無鉻化處理。涂層的噴涂順序是 : 噴底粉 →噴水性漆 →噴透明粉 , 每噴一層涂層都要進行一次加熱固化處理 , 并進行相關的性能試驗 。少量也有噴兩層或一層的 , 但效果稍差一些。 、檢驗與包裝 成品進行最終檢測，主要是 gt測輪轂的表面質量是否符合客戶要求，各種附件是否齊全等。其后對 成 品進行包裝，對 OEM用戶采用木托架的大包裝，而對最終零售用戶單只紙箱包裝。 六、 汽車鋁合金輪轂的各種制備工藝 、鑄造法 鋁合金輪轂的鑄造法成形具有適應性強、品種多樣、生產成本較低的優點 , 已經成為生產鋁合金輪轂最普遍的方法 , 在全世界的鋁合金輪轂中 ,采用鑄造法生產的占 80%以上 . 、金屬型重力鑄造法 常壓下 , 液體金屬靠重力作用充填金 屬鑄型而獲得鑄件的一種鑄造方法 , 也是一種古老的鑄造方法。由于金屬液在金屬鑄型中冷卻速度較快 , 因而鑄件比砂型鑄造的組織致密 , 該法工序簡單 , 設備投資少 , 生產成本較低 , 適用于中小規模生產。但此方法生產的鋁輪轂內部質量較差 , 縮孔縮松嚴重 , 澆注過程中氧化膜和熔渣等夾雜物易卷入鑄件 ,有時也會卷入氣體而形成氣孔缺陷 , 同時金屬液的收得率也較低。國外鋁輪轂生產此工藝已趨于淘汰 , 但國內有一些廠家仍在采用此工藝。 、金屬型低壓鑄造法 低壓鑄造是用干燥、潔凈 的壓縮空氣將保溫爐中的鋁液自下而上通過升液管和澆注系統平穩地上壓到鑄造機模具型腔中 , 保持一定壓力 (一般為 20~ 60 kPa)直到鑄件凝固后釋放壓力。因在壓力下充型和凝固 , 所以充填性好 , 鑄件縮松少 ,致密性高。該法中 , 坩堝表面的氧化膜不會被破壞 , 與其它鑄造方法比較 , 氣孔和夾渣缺陷少 , 產品內部質量好。由于低壓鑄造利用壓力充型和補充 , 大大簡化了澆冒系統的結構 , 使金屬液收得率大大提高 , 一般可達 90%, 而金屬型重力鑄造僅 40%— 60%。目前低壓鑄造已成為鋁輪轂生產的首選工藝 , 日本的豐田汽車公司 、東京輕合金制作所、美國福特汽車公司的 W iru廠和 Amcast工業有限公司的WW heelTek分公司等均采用此工藝生產鋁輪轂 , 國內的鋁合金輪轂制造企業多數也采用此工藝生產 , 現有數十家企業用低壓鑄造工藝生產鋁合金汽車及摩托車輪轂。低壓鑄造法的缺點是鑄造時間較長 , 加鋁料、更換模具費時間 , 設備投 10 資大 , 低壓鑄造機使用的升液管成本較高且易損壞。但是較采用其它鑄造方法生產的同類產品重量減少了 15%, 機加工切削量由原來的 2— 3mm減少到 ,輪轂價格降低了 10%。 、壓力鑄造法 壓力鑄造 使液態金屬在高壓作用下以極高的速度充填型腔 , 并在壓力作用下凝固而獲得鑄件。該工藝生產的鑄件組織致密 , 力學性能好 ,強度和表面硬度較高 , 鑄件的尺寸精確、表面光潔。但傳統壓鑄工藝生產的鋁輪轂最大的缺點是不能通過熱處理來進一步提高性能 , 由于液體金屬充型速度極快 ,型腔中氣體很難完全排除 , 常以氣孔形式存留鑄件中 ,這些鑄件孔隙中氣體在熱處理過程中會發生膨脹 , 使得鑄件 “ 起泡 ” 。 為使壓鑄件也能適用于汽車保安件 , 近年來出現無氣孔壓鑄新工藝 , 最有代表的是充氧壓鑄法。充氧壓鑄法是使壓室和壓型型腔內的金屬液相間的空 間充氧置換 , 并在高速高壓下進行壓鑄 , 當液體金屬充填時 , 一方面排氣槽排出氧氣 , 另一方面噴散的鋁液與未排出的氧氣發生反應 , 形成氧化鋁小微粒 , 這種 A l2O3質點顆粒細小 , 約在 1m以下 , 其質量占鑄件總質量的 %— %,不影響力學性能和加工性能 , 并分散在鑄件內部 , 使鑄件內不產生氣孔。用充氧壓鑄法生產的鑄件 , 可進行固溶處理和焊接。與傳統壓鑄法相比 , 充氧壓鑄具有以下特點 :消除或減少了壓鑄件內部氣孔 , 提高了鑄件致密度 ； 充氧壓鑄件比普通壓鑄件鑄態強度可提高 10%,伸長率增加 30%— 50%。 并可對充氧壓鑄件進行熱處理進一步提高力學性能 , 熱處理后強度能提高 30% 以上 ,伸長率增加 80%— 100%,屈服極限及沖擊韌性也有顯著提高 ； 充氧壓鑄件可在 200— 300的環境中工作 ； 充氧壓鑄對合金成分燒損甚微 ； 充氧壓鑄需附加充氧控制裝置 ,給壓鑄型充氧不但消耗氧氣 , 也會增加壓鑄循環時間 , 這將使充氧壓鑄件比普通壓鑄件的成本要高 10%— 15%。但對質量要求較高的鑄件 ,采用充氧壓鑄后降低了鑄件廢品率和減少了質量控制費用 , 綜合起來考慮 , 成本反而可以降低。 、擠壓鑄造法 擠壓鑄造也稱為液態模鍛 , 是一 種集鑄造和鍛造特點于一體的新工藝 , 該工藝是將一定量的金屬液體直接澆入敞開的金屬型內 , 通過沖頭以一定的壓力作用于液體金屬上 , 使之充填、成形和結晶凝固 , 并在結晶過程中產生一定量的塑性變形。擠壓鑄造充型平穩 , 沒有湍流和不包卷氣體 ,