La industria de las llantas de aleación de aluminio de China comenzó relativamente tarde. A fines de la década de 1980, apareció la primera empresa de fabricación de llantas a escala moderna. A principios de la década de 1990, aparecieron fábricas de llantas de aleación de aluminio en Guangdong. Posteriormente, muchas de ellas tienen una fuerza considerable y una industria privada a gran escala. el capital entra en esta industria.

A partir de 2010, la tasa de carga de las llantas de aleación de aluminio para los automóviles chinos ha estado cerca del 70%, y con el crecimiento de la demanda personalizada, las llantas no solo tienen funciones prácticas como parte del vehículo, sino que también siguen la innovación de su superficie. tecnología de tratamiento Y la riqueza de la forma se convierte en una especie de decoración, y luego se convierte en una plataforma para mostrar la personalidad de uno.

Las llantas de aleación de aluminio (y las llantas de aleación de aluminio y magnesio) se están convirtiendo cada vez más en la tendencia de desarrollo futuro debido a su peso liviano, apariencia hermosa, buena absorción de impactos y disipación de calor.

1. Descripción general del método de fabricación de llantas de aleación de aluminio

Hay dos procesos de producción principales para llantas de aleación de aluminio, fundición y forja.

En comparación con las ruedas fundidas, la estructura metalográfica de las ruedas forjadas son granos rotos y estructuras forjadas, mientras que estas últimas son granos dendríticos y estructuras como fundidas. En comparación, el molde para ruedas forjadas es mucho más caro que la fundición, y también es más difícil abrir el molde, pero las propiedades mecánicas de las ruedas forjadas son 30% -50% más altas y el precio correspondiente es mucho más alto; desde La perspectiva de la tecnología de producción, el uso del proceso de fundición es más fácil de producir en masa, el precio es bajo y la demanda del mercado es mayor.

Además, también hay fabricantes individuales que utilizan métodos de ensamblaje de hilado y soldadura para dar forma. El método de hilado consiste en fundir una parte del cubo de la rueda con un margen correspondiente y luego utilizar el método de extrusión para formarlo. Esto requiere equipos y líneas de producción especiales, que se usan menos en China; el método de ensamblaje de soldadura generalmente solo moldea o Los radios y llantas forjados se enrollan con bobinas perfiladas, y luego los radios y llantas se sueldan al buje, lo que puede reducir en gran medida el peso y el costo de producción, pero el proceso es más complicado y Japón es bastante maduro en esta tecnología.

2. Proceso de fundición del cubo de rueda de aleación de aluminio

La fundición de ruedas formadoras es el principal método de producción utilizado por la mayoría de los fabricantes de ruedas de aleación de aluminio. Los métodos de fundición comúnmente utilizados incluyen principalmente fundición por gravedad, fundición a baja presión, fundición por compresión y fundición oxigenada.

(1) La fundición por gravedad se basa en la gravedad del aluminio fundido para llenar el molde. Este método es relativamente simple y las condiciones del equipo no son altas, pero la estabilidad de la producción es pobre. El campo de temperatura durante la solidificación del aluminio fundido es fácil Se ve afectado por condiciones externas y se produce encogimiento.Defectos de fundición como, cavidad de encogimiento, alta intensidad de mano de obra de los trabajadores, malas propiedades mecánicas del producto, pero bajo costo, por lo que algunas empresas aún lo utilizan cuando producen ruedas de menor tamaño.

(2) En la actualidad, como método principal de producción de cubos de rueda de aleación de aluminio, la fundición a baja presión consiste en llenar el molde a una presión más baja (generalmente 20-60 kPa). Después de llenar el molde, la presión se mantiene durante un período de tiempo, y luego se libera la presión y se abre La Figura 1 muestra el proceso específico de tomar piezas de un molde. Este método de producción puede producir ruedas de alta calidad en grandes cantidades. El proceso de solidificación de aluminio líquido se lleva a cabo bajo presión, por lo que la tasa de calificación del producto y la tasa de utilización de aluminio líquido son altas. La máquina de fundición a baja presión tiene un alto grado de Automatización e intensidad de trabajo relativamente baja. La eficiencia de producción es alta y el costo es ligeramente más alto que el de la fundición por gravedad.

(3) La fundición por compresión, también llamada forja líquida, es un proceso que integra las características de la fundición y la forja, que se divide en múltiples formas, como la fundición por compresión compuesta, la fundición por compresión positiva y la fundición por compresión doble. La característica común es: además del molde de metal, también hay un punzón y una varilla de expulsión del troquel. Generalmente, se aplica una presión de aproximadamente 7000N al punzón para la fundición. La superficie de la fundición es lisa, la estructura metalográfica , y varias propiedades mecánicas están cerca de las forjas. El método del proceso es utilizar una prensa hidráulica para presionar la masa fundida de aluminio con un punto de fusión de 5-10 �?más alto que la aleación en el molde de fundición, y aplicar alta presión (p�?00MPa) a la masa fundida solidificada a una velocidad de aproximadamente 5 mm / s. La cristalización por compresión hace que el eutéctico y las dendritas se rompan por completo, y puede producir ruedas de aluminio no porosas de alta densidad. Las propiedades mecánicas se pueden mejorar en más del 15%, pero la tecnología es difícil y la eficiencia es baja.

(4) Recientemente, ha aparecido en el extranjero un nuevo proceso de fundición a presión sin porosidad (método de fundición a presión oxigenada), pero solo Estados Unidos, Japón y otros países han comenzado a utilizarlo en la producción.

En tercer lugar, el diseño del molde del proceso de fundición a baja presión.

El proceso de fundición a baja presión es ahora el principal proceso de producción utilizado por los principales fabricantes de ruedas de aluminio. Tiene muchas ventajas y es generalmente aceptado por muchos fabricantes. El componente central del proceso, el diseño y desarrollo de moldes de fundición a baja presión, es eficaz para los productos de la empresa. La producción a bajo costo tiene el impacto más importante.

1. Factores que afectan el rendimiento de las piezas fundidas mediante el proceso de fundición a baja presión

En el proceso de fundición a baja presión, los factores que pueden tener una influencia importante en la velocidad de formación y pasadas de las piezas fundidas incluyen:

(1) El diseño de molde de baja presión razonable del molde de baja presión puede desbloquear el canal de alimentación en el proceso de fundición, producir un buen y rápido efecto de solidificación secuencial y realizar la solidificación desde el extremo distal hasta la dirección del elevador hasta el en la mayor medida posible para evitar la aparición de defectos de fundición Mejorar la eficiencia y los beneficios de la producción.

(2) Máquina de fundición a baja presión La máquina de fundición a baja presión es un factor que no se puede ignorar. Una buena máquina de fundición a baja presión se puede controlar automáticamente de acuerdo con los parámetros especificados en todas las etapas del proceso de fundición, lo que reduce en gran medida la inestabilidad de El proceso de producción Por ejemplo, la máquina alemana GIMA es un modelo mejor.

(3) Revestimiento de la superficie del molde El revestimiento de la superficie del molde tiene funciones importantes como la resistencia al choque térmico, la facilidad de desmoldeo y la mejora de la calidad de la superficie de la pieza fundida. El tipo, tamaño de partícula y grosor del revestimiento por pulverización en la superficie del molde afectará directamente el rendimiento de la fundición.

(4) La temperatura inicial del molde. Todos los moldes deben precalentarse antes de pasar a la producción en línea. Generalmente, la temperatura de precalentamiento del molde es adecuada para alcanzar los 400-450 ° C. Si la temperatura del molde es demasiado baja o demasiado alta, se destruirá el campo de temperatura razonable del molde y será difícil formar la pieza fundida o la tasa calificada será baja.

(5) Ciclo de producción El llamado ciclo de producción se refiere al período de tiempo requerido para producir una pieza fundida. Este debe ser un proceso de ciclo básicamente fijo, que incluye sujeción del molde, levantamiento de líquido, aumento de presión, retención de presión, alivio de presión, reducción de temperatura y La toma del molde, la duración total del proceso y la distribución del tiempo de cada etapa afectarán en mayor medida los cambios de campo de temperatura del molde, afectando así la producción estable de piezas fundidas.

(6) Temperatura exterior La temperatura exterior a menudo cambia con el cambio de estaciones. La producción en un área de fábrica abierta es más susceptible a la interferencia de la temperatura exterior. Los parámetros del proceso que hacen que la producción sea estable en verano ya no son aplicables en invierno.

(7) Otros factores accidentales Estos factores incluyen la sujeción de aluminio en el molde, lo que prolonga el tiempo de enfriamiento del alivio de presión, la máquina se descompone para el mantenimiento y la pintura en aerosol. La ocurrencia de estas condiciones afectará la temperatura del molde y afectará la producción normal de piezas fundidas.

2. Diseño de molde de baja presión

El diseño de molde razonable es la parte más importante para lograr una alta eficiencia y un alto beneficio. Al diseñar moldes de baja presión, se deben considerar factores como el gradiente del molde, el grosor de la pared del molde, la distribución del sistema de enfriamiento, etc., así como la influencia de las características de forma del cubo de la rueda en el rendimiento de la fundición. Después de un análisis exhaustivo y una configuración razonable , se puede lograr el efecto del doble de esfuerzo.

(1) Determinación del gradiente del molde Aquí el gradiente se refiere a la tendencia de la cavidad del borde del molde a aumentar de delgada a gruesa de arriba a abajo, y esta tendencia cumple con los requisitos de solidificación secuencial. Como se muestra en la Figura 2, el vertido y los elevadores de básicamente todos los moldes de baja presión se abren en el medio del cubo, y los radios se alimentan al entorno y se solidifican secuencialmente desde la parte más alejada y más delgada hasta el elevador, y el El grosor es más hacia el tubo ascendente. Cuanto más grande es, puede garantizar que haya un mejor canal de alimentación para el aluminio líquido durante la solidificación. El tamaño de la cavidad de la llanta aumenta gradualmente de 8,78 mm, 9,14 mm, 9,9 mm a 10,32 mm, lo que cumple con los requisitos de pendiente.

El tamaño de la cavidad de la llanta, sobre la base de la formación estable, cuanto más pequeña mejor, lo que puede reducir la cantidad de procesamiento, retener partes más densas de la estructura cristalina y evitar fugas de aire debido a contracción, contracción y otros defectos. Y al mismo tiempo, aumente la tasa de utilización del aluminio fundido y reduzca el peso de la pieza en bruto.

Al determinar el grosor y la pendiente de la llanta, el ancho de la llanta es otro factor que debe tenerse en cuenta. Cuanto mayor sea la anchura de la llanta, cuanto más lejos esté la contrahuella, más apropiado aumentar el grosor y la pendiente de la pared de la llanta.

(2) Espesor de la pared del molde Como se muestra en la Figura 2, la cavidad del molde está cerrada por el molde inferior, el molde superior y el lateral El espesor de la pared del molde se refiere al espesor de estas tres partes.

En la etapa inicial del proceso de llenado, la disipación de calor de la fundición es principalmente conducción de calor, es decir, el propio molde absorbe calor y la cantidad de absorción de calor depende de la calidad del molde (la absorción de calor está directamente relacionada con la calidad del material bajo la premisa de que el aumento de temperatura del molde es fijo. Proporcional), el molde se calienta y absorbe calor, y el líquido de aluminio se enfría y disipa el calor. Cuando los dos alcanzan un equilibrio térmico, el método de disipación de calor basado en la conducción y la disipación de calor básicamente se detiene. En esta etapa, debido a la rápida conducción y disipación de calor, y a la gran diferencia de temperatura entre el molde y el aluminio fundido, el aluminio fundido tiene un efecto de enfriamiento durante la solidificación. En este momento, la estructura solidificada en la superficie exterior del la fundición es densa y las propiedades mecánicas son buenas. A partir de esta situación, aumentar el grosor de la pared del molde puede obtener un efecto de enfriamiento a relativamente largo plazo, obteniendo así una capa de tejido de alta calidad con un grosor mayor.

El molde superior y el lateral forman la llanta de la rueda. Debido a que la llanta en sí tiene un espesor pequeño, un espesor de pared de molde demasiado grueso puede causar un calentamiento y enfriamiento desigual en toda la llanta, lo que da como resultado defectos de fundición. Por lo tanto, el grosor de los moldes superior y lateral es principalmente para garantizar la resistencia del molde, teniendo en cuenta los factores de formación del borde y, según la experiencia general, el grosor de la pared del molde superior es de 25-30 mm, y el molde lateral mide unos 30 mm.

El molde inferior y el molde superior forman los radios del buje. La resistencia de los radios es muy importante para la rueda. Según la experiencia general, si se aumenta el grosor del molde inferior, se debe obtener una capa de enfriamiento más profunda, por lo que mejorando las propiedades mecánicas de los radios. Esto ha sido probado y verificado. Elija una rueda con radios más anchos y gruesos, diseñe el grosor del molde inferior a 45 mm y produzca un total de 50 piezas de prueba, que son difíciles de formar durante el proceso de fundición, y la inspección por rayos X de los radios y la llanta tiene grandes orificios de contracción. Después del tratamiento térmico de 50 piezas, las propiedades mecánicas del producto semiacabado no aumentaron como se esperaba, y fueron básicamente las mismas que las del tipo de muela similar producido con espesor de pared convencional. Durante el ensayo de hermeticidad posterior al mecanizado se produjeron un gran número de desperdicios y hubo 27 fugas de aire, las fugas de aire se distribuyeron en varias partes de la llanta, existían grandes orificios de escoria en la unión de los radios y la llanta.

Después del análisis, el grosor excesivo de la pared del molde acelera la velocidad de enfriamiento general de las nervaduras (el molde inferior absorbe más calor), lo que hace que el canal de alimentación desde la contrahuella hasta la llanta se bloquee prematuramente. Debido a una alimentación insuficiente, los radios y la llanta Están en fase Hay grandes orificios de contracción en la junta y la contracción de la llanta provoca una grave estanqueidad al aire.

Después de experimentar el método de disipación de calor dominado por la disipación de calor por conducción, el método de enfriamiento cambia a convección y radiación. Debido a que el molde inferior es demasiado grueso, es desfavorable para la disipación de calor del aluminio fundido. El efecto de enfriamiento del sistema de enfriamiento del molde inferior sobre el aluminio fundido también se debilita. Es decir, en el proceso de enfriamiento posterior, el exterior Los factores de enfriamiento afectan el campo de temperatura interna del buje. La influencia se debilita, de modo que el control de la forma razonable del buje de la rueda se debilita correspondientemente, y la parte de la nervadura tiene una tendencia a engrosarse y segregarse en el proceso de enfriamiento posterior, por lo tanto debilitando la fuerza de la costilla.

Por lo tanto, no es aconsejable un grosor de molde de fondo excesivamente grande, y luego el grosor de la pared del molde de fondo del molde se reduce a 25 mm, y el problema anterior se resuelve básicamente. Al seleccionar el grosor de la pared del molde de fondo, la consideración principal es facilitar el control del campo de temperatura interna por las condiciones de enfriamiento externas, por lo tanto, el grosor de la pared del molde de fondo es generalmente de 20-25 mm.

(3) Sistema de enfriamiento El sistema de enfriamiento ocupa un lugar muy importante en el diseño del molde, el enfriamiento adicional afecta el campo de temperatura del molde, que es el factor clave para el control posterior para lograr la solidificación secuencial.

Generalmente, la refrigeración se divide en tres modos: refrigeración por aire, refrigeración por agua y refrigeración mixta aire-agua. Independientemente del método de enfriamiento, se puede lograr un mejor enfriamiento. El método de enfriamiento por agua tiene una velocidad de enfriamiento rápida, que puede mejorar las propiedades mecánicas del cubo hasta cierto punto, pero es necesario resolver el problema de agrietamiento de la tubería de enfriamiento debido a la frecuente expansión y contracción térmica. El proceso de soldadura de tuberías requiere requisitos más altos.

El enfriamiento por aire es un método de enfriamiento común. Como se muestra en la Figura 2, los conductos de aire de enfriamiento se dividen en conductos de aire del molde superior, conductos de aire del molde inferior y conductos de aire del molde lateral. Los orificios de los conductos de aire se pueden perforar para las piezas individuales que requieren un enfriamiento fuerte. Pase el conducto de aire al molde y acérquese a la cavidad para un mejor efecto de enfriamiento.

La clave para enfriar es determinar la posición de enfriamiento apropiada, la secuencia de enfriamiento y la intensidad de enfriamiento. Como se muestra en la Figura 2, la disposición de las tuberías de aire de enfriamiento y el principio de disposición de las tuberías de aire de enfriamiento del molde inferior son: frente a las nervaduras y enfriamiento centralizado la brida del cubo Los puntos calientes donde los discos y los radios se encuentran con la llanta; el diseño del conducto de aire del molde superior es similar al del molde inferior, mientras que el molde lateral es generalmente solo para agregar conductos de aire a la unión de los radios y la llanta. El control de la secuencia e intensidad de enfriamiento es el control de la secuencia de enfriamiento encendido y el flujo de aire del conducto de enfriamiento en una unidad de tiempo, que determina la secuencia de enfriamiento y el grado de eliminación de calor en una unidad de tiempo. Esto juega un papel vital para garantizar el enfriamiento secuencial y también es la tarea más importante del ajuste de procesos en el sitio.

Para la maquinaria de fundición de ruedas más avanzada de la actualidad, el flujo de enfriamiento por aire se puede controlar de manera precisa y automática, de modo que se pueda garantizar la estabilidad del proceso para asegurar la estabilidad de la calidad del producto.

(4) Contornos del diseño del molde para diferentes ruedas de forma frontal. Las diferentes formas de la parte delantera de las ruedas causarán grandes diferencias en el número, ancho, grosor, etc. de los radios. Por lo tanto, el campo de temperatura de todo el proceso de fundición Ser bastante diferente También hay diferentes efectos al alimentar la boca hasta el borde y las orejas. Al diseñar el molde, se debe analizar en detalle la situación específica.

Cuarto, investigación prospectiva sobre la influencia del diseño de moldes de baja presión

El diseño de la matriz de baja presión para llantas de aleación de aluminio fundido se ve afectado por muchos factores, y muchos factores son difíciles de analizar y controlar cuantitativamente, como la influencia de diferentes formas frontales de llanta. Debido a la demanda de productos diversificados, existen miles de tipos de modelado, y solo podemos tener un plan de diseño empírico desde el nivel macro, pero a menudo debido a diferencias sutiles, el proceso de moldeo será muy diferente. Por esta razón, es posible que el molde diseñado deba someterse a múltiples cambios y verificaciones para cumplir con los requisitos de producción en masa. Esto prolongará el ciclo de desarrollo y provocará un mayor desperdicio.

Con el desarrollo de la tecnología informática, el desarrollo secundario basado en la plataforma de software tridimensional puede simular el proceso de fundición de llantas de aleación de aluminio. Después de que se determinan todas las condiciones externas, se puede simular el llenado y solidificación del aluminio fundido. Mostrar lo posible defectos y partes correspondientes de la rueda en bruto producida en las condiciones correspondientes, proporcionan una referencia directa para el diseño del molde y llevan a cabo la mejora y optimización del diseño del molde. Este proceso de "diseño �?simulación �?mejora" puede repetirse hasta que se logre un resultado satisfactorio.

La aplicación de software de computadora y la producción real en el sitio son particularmente importantes. La determinación de muchos parámetros debe estar conectada con las condiciones reales de producción para reproducir verdaderamente el proceso de producción. A este proceso de integración con la fábrica real lo llamamos "internalización". El éxito o el fracaso de la aplicación "interna" determina el éxito o el fracaso de la aplicación de software, porque la situación real de cada planta de producción es muy diferente y el uso del software es significativo solo cuando cumple con las condiciones reales de la fábrica.

Conclusión

La producción de llantas de aleación de aluminio es un proceso tecnológico, intensivo en capital y relativamente complejo. Con el rápido desarrollo de la tecnología informática y la aparición continua de diversas tecnologías avanzadas, se están integrando gradualmente en la investigación y el desarrollo y la producción real de aluminio. llantas de aleación., Y el uso de una computadora para simular el proceso de solidificación del cubo de la rueda en el molde desempeñará un papel rector vital en el diseño del molde y la optimización del desarrollo del producto después de que se hayan perfeccionado suficientes factores de influencia. En términos de tratamiento de superficies metálicas, procesos como la galvanoplastia al vacío se están aplicando gradualmente en China. Por lo tanto, el diseño de moldes de baja presión debe estar orientado a un alcance más amplio para enfrentar los desafíos de procesos más avanzados, introducir más, absorber más y crear los máximos beneficios en la mejora continua.

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