铝制品模具是什么(做铝制品的模具)

铝合金轮毂模具是什么模具

是铝合金压铸模具.

铝合金车轮挤压铸造工艺

上海交通大学 洪慎章 曾振鹏

摘 要 采用挤压铸造代替压力铸造生产铝合金车轮，不仅克服了压铸件内部容易形成气孔和氧化夹杂的缺陷，而且提高了成品率及材料利用率。介绍了铝合金车轮挤压铸造的模具结构及设计参数，分析了挤压铸造的工艺参数及选择依据。

关键词：铝合金车轮 挤压铸造 模具结构

目前，国内卡丁车(类似碰碰车)都从国外进口，其中铝合金车轮是一个重要零件。过去，国外采用压力铸造生产该铸件，铸件质量差，且成品率低，劳动强度大。针对该铸件的结构特点和性能要求，如何提高其产品质量、降低原材料消耗、节约能源、提高劳动生产率及降低铸件成本，是当前生产中的关键。从研制的情况可知，采用挤压铸造代替压力铸造是今后制造铝合金车轮行之有效的工艺。

1 车轮材料、要求及铸件设计

图1所示为铝合金车轮零件图。车轮不仅有较高的性能要求，而且形状十分复杂。

图1 车轮零件图

车轮材料的化学成分(质量分数)为：1.5%～3.5%的Cu,10.5%～12.0%的Si,＜0.3%的Mg，＜1.0%的Zn，＜0.5%的Mn，＜1.3%的Fe,＜0.5%的Ni,＜0.5%的Sn，其余为Al。力学性能要求：σb＞276 MPa,σs＞115 MPa,σ＞4.4%,HB＞92。

该车轮内外形的尺寸精度较高，都应加放加工余量及余块。按挤压铸造工艺的要求，把形状复杂的车轮零件图设计如图2所示的铸件图。由该图可见，为便于从铸件内孔脱出及简化模具加工，把原来的阶梯轴孔设计成圆柱形中心孔，其直径为�φ30 mm，内壁斜度为3°〔1〕。

图2 车轮铸件图

2 模具结构及设计参数〔1〕

2.1 挤压铸造模具结构

铝合金车轮挤压铸造的模具结构如图3所示。它主要有凸模、右凹模、顶杆镶块和左凹模组成所要求的型腔。左凹模和右凹模分别固定在左凹模定模板和右凹模动模板上，左凹模定模板用螺钉紧固在下模板上，右凹模动模板经过侧缸在导柱上实施开启及闭合。

图3 车轮挤压铸造模具

1.上模板 2.凸模固定板 3.凸 模 4.导 柱 5.右凹模 6.右凹模动模板

7.垫 板 8.下模板 9.顶杆镶块 10.左凹模 11.左凹模定模板

采用2000 kN油压机改装进行挤压铸造，其工作过程是：将定量的合金熔液浇入型槽后，固定在活动横梁上的凸模以一定速度向下挤入型腔，压力达一定数值后保压；铝合金凝固后卸压，凸模通过工作缸的回程向上移动，顶杆镶块通过下顶缸从铸件内向下退出，直到全部脱离铸件之后，再用侧缸开启右凹模，取出铸件。

2.2 模具设计的主要参数

(1) 间隙 凸模与左、右凹模之间的间隙要适当。过小则因凸模与凹模的装配误差而相碰或咬住；过大则合金熔液通过间隙喷出，造成事故；或者在间隙中产生纵向毛剌，减小加压效果，阻碍卸料。合理的间隙与加压开始时间、加压速度、压力大小、工件尺寸及金属材料有关。根据实际生产经验，单边间隙取0.1 mm。

(2) 脱模斜度 合金熔液在凸模压力下凝固成铸件，冷却后紧包在凸模及顶杆镶块上。为了便于凸模及顶杆镶块脱出，故在凸模及顶杆镶块上设有3°的脱模斜度。由于铸件外形呈圆状，且分在左、右两片凹模，只要右凹模向右移动一定距离，铸件就易从左凹模取出，故不必设置脱模斜度。

(3) 排气 在左、右两片凹模完全闭合后，合金熔液因缓慢地浇入型腔，型腔中气体可基本排出。挤压铸造时，留在凸模导向部分的少量气体，通过凸模与凹模之间的间隙排出。

(4) 模具材料 挤压铸造是在一定的压力和一定的温度下进行的，不存在像压铸模那样受到金属液的冲刷。工作压力比压铸时高，只要求模具在高温下有一定的抗压强度即可。另外，为了防止与合金熔液接触的模具表面产生热疲劳裂纹，左右凹模、凸模及顶杆镶块均采用3Cr2W8V合金模具钢制造，热处理后硬度为HRC48～52，型腔表面进行软氮化处理。

3 挤压铸造的工艺参数

挤压铸造是铸锻结合的工艺，其生产工艺过程是：合金的熔化、模具的准备(清理、预热、喷涂润滑剂)、金属的浇注、液态金属的加压、压力的保持、压力的去除及铸件的取出等。

为保证铸件质量，须合理选择工艺参数〔1～2〕。

(1) 比压 压力大小对铸件的物理力学性能、铸造缺陷、组织、偏析、熔点及相平衡等都有直接影响。所以确定成形必须的单位压力是很重要的。如果比压过小，铸件表面与内在质量都不能达到技术指标；比压过大，对性能的提高不十分明显，还容易使模具损坏，且要求较大合模力的设备。挤压铸造试验是在2 000 kN油压机上进行的。试验证明，适合于本铝合金车轮挤压铸造的比压应在50～60 MPa范围内选取。

(2) 加压开始时间 从车轮挤压铸造试验的结果来看，其加压开始时的间隔时间过长，铸件的强度及伸长率降低。现用的开始加压时间是3～5 s，较为合适。

(3) 加压速度 挤压铸造要求一定的加压速度，在可能情况下，以加压速度快一点为好。加压速度快，则凸模能很快地将压力施加于金属上，便于成形、结晶和塑性变形。但也不宜过快，否则会使部分合金熔液的表面产生飞溅及涡流，使铸件产生缺陷，以及在凸、凹模之间的间隙中流出过多的合金熔液，形成难以去除的纵向毛刺。因此，必须使凸模缓慢地压入液态金属中。由于使用的油压机工作进给速度较慢，故利用工作行程的速度进行压制。

(4) 保压时间 压力保持时间主要取决于铸件厚度，在保证成形和结晶凝固条件下，保压时间以短为好。但是保压时间过短，则铸件内部容易产生缩孔，如果保压时间过长，则会延长生产周期，增加变形抗力，降低模具使用寿命。考虑本车轮的壁厚情况，挤压铸造的保压时间选用12 s左右。

(5) 模具预热温度 模具若不预热，合金熔液注入型腔后会很快凝固，导致来不及加压；但预热温度也不能过高，否则会延长保压时间，降低生产率，同时也不利于喷涂润滑剂。对本车轮挤压铸造模具的预热温度为200～300℃，通常是用煤油喷灯进行加热。

(6) 合金浇注温度 浇注温度过高或过低都对合金成形有明显影响。过低，合金极易凝固，所需单位压力大；过高，易产生缩孔。必须指出，挤压铸造合金的浇注温度要比砂型浇注温度高。一般希望把浇注温度控制在比较低的数值，因为挤压铸造时希望消除气孔、缩孔和疏松。在浇注温度低时，气体易于从合金熔液内部逸出，极少留在金属中，易于消除气孔。此外，也可减少缩孔形成机会，同时由于浇注温度较低，金属溢出较少，可减少毛刺。对本车轮挤压铸造的浇注温度选用720～740℃为最合适。

(7) 润滑剂 润滑剂的作用是保护模具，提高铸件表面质量和便于从模具内取出铸件。采用机油石墨润滑剂，即5%的200～300目的石墨粉加入到95%机油中，搅拌均匀即可。用喷枪喷涂在模具型腔表面上，其厚度为0.05～0.1 mm，过厚会影响铸件表面质量。

(8) 冷却 挤压铸造卸压后，一般应立即脱模，故铸件的出模温度较高。为了防止高温的铸件空冷时在薄壁与厚壁的交界处产生裂纹，应将出模后的铸件立即放入砂堆中，待冷却到150℃以下时再取出空冷。

4 结 论

在汽车、摩托车及自行车等交通工具零件生产中，世界各国逐渐用铝合金代替钢质材料的系统工程研究是今后长时间需要解决的问题。铸造技术和热锻技术有机结合，形成先进的挤压铸造成形工艺，在技术上和经济上明显优于压力铸造工艺。它特别适合于形状复杂、带有多孔或台阶形状类零件的成形，是一种具有较宽的适用性、较大推广价值及很有发展前途的工艺。

铝合金轮毂模具是什么模具 轮毂是什么铝合金做的

是铝合金压铸模具，或者挤压铸造模具，采用挤压铸造代替压力铸造生产铝合金车轮，不仅克服了压铸件内部容易形成气孔和氧化夹杂的缺陷，而且提高了成品率及材料利用率。

车轮材料的化学成分(质量分数)为：1.5%～3.5%的Cu,10.5%～12.0%的Si,＜0.3%的Mg，＜1.0%的Zn，＜0.5%的Mn，＜1.3%的Fe,＜0.5%的Ni,＜0.5%的Sn，其余为Al。力学性能要求：σb＞276 MPa,σs＞115 MPa,σ＞4.4%,HB＞92。

塑料模具和铝合金模具的区别

塑料模具和铝合金模具，两者基本上是大同小异。两者都是型腔模具，两者都有进料的水嘴，浇道，型腔，顶杆，推板，动模、定模。都是要把熔融的原料以一定的压力快速的注入型腔里形成产品。不过，一个原料是塑料，一个原料是铝料。制作两者模具的所使用的钢材是不同的，注塑模具所使用的钢材是：40 CrMnMo 7 预硬塑胶模具钢、中碳钢或45 钢香港称为王牌钢、S-136 X42 Cr 13（不锈钢）、 X 36 Cr Mo 17（预硬不锈钢）等；铝压铸模具所使用的钢材是：3Cr2W8V钢、5Cr4Mo3SiMnVAl、6Cr4Mo3Ni2WV、4Cr3Mo3W4VNb耐热模具钢。

做铝制品模具一般用什么样的刀具

如果你所说的铝制品模具是压铸模的话，压铸模具常使用的材料是3Cr2W8V。切削加工该材料使用一般常用的YT15刀具就可以。如果你所说的是用铝材制作的模具，则切削加工铝材常用的刀具是YG类的刀具，比如：YG3X、YG6等。

铝合金压铸模具的结构组成有哪些

压铸模具由两部分组成，分别是覆盖部分与活动部分，它们结合的部分则被称为分型线。在热室压铸中，覆盖部分拥有浇口，而在冷室压铸中则为注射口。熔融金属可以从这里进入模具，这个部位的形状同热室压铸中的注射嘴或是冷室压铸中的注射室相匹配。活动部分通常包括推杆以及流道，所谓流道是浇口和模腔之间的通道，熔化的金属通过这个通道进入模腔。覆盖部分通常连接在固定压板或前压板上，而活动部分则连接在可动压板上。模腔被分成了两个模腔镶块，它们是独立的部件，可以通过螺栓相对容易地从模具上拆下或安装。

模具是经过特别设计的，当打开模具后铸件会留在活动部分内。这样活动部分的推杆就会把铸件给推出去，推杆通常是通过压板驱动的，它会准确地用同样大小的力量同时驱动所有的推杆，这样才能保证铸件不被损坏。当铸件被推出后，压板收缩把所有的推杆收回，为下一次压铸做好准备。由于铸件脱模时仍然处于高温状态，只有推杆的数量足够多，才能保证平均到每根推杆上的压力足够小，不至于损坏铸件。不过推杆仍然会留下痕迹，因此必须仔细设计，让推杆的位置不会对铸件的运作造成过多影响。

模具中的其它部件包括型芯滑板等。型芯是用来在铸件上开孔或开口的部件，它们也能用来增加铸件的细节。型芯主要有三种：固定、活动以及松散型。固定型芯的方向同铸件脱出模具的方向平行，它们要么是固定的，要么永久性地连接在模具上。可动型芯可以布置在除了脱出方向以外的任何方向上，铸件凝固后打开模具之前，必须利用分离装置把活动型芯从模腔内拿出。滑块和活动型芯很接近，最大的区别在于滑块可以用来制造倒凹表面。在压铸中使用型芯和滑块会大幅增加成本。松散型芯也被称作取出块，可以用来制造复杂的表面，例如螺纹孔。在每个循环开始之前，需要先手动安装滑块，最后再同铸件一起被推出。然后再取出松散型芯。松散型芯是价格最昂贵的型芯，因为制造它需要大量劳动，而且它会增加循环时间。

排出口通常又细又长（大约0.13毫米），因此熔融金属可以很快冷却减少废弃物。在压铸工艺中不需要使用冒口，因为熔融的金属压力很高，可以保证从浇口源源不断地流入模具内。

由于温度的关系，对于模具来说最重要的材料特性在于抗热振性以及柔软性，其它的特征包括淬透性、切削性、抗热裂性、焊接性、可用性（特别是对于大型模具）以及成本。模具寿命直接取决于熔融金属的温度以及每个循环的时间。用于压铸的模具通常是使用坚硬的工具钢制造而成的，因为铸铁无法承受巨大的内部压力，所以模具价格昂贵，这也导致开模成本很高。在更高温度下压铸的金属需用使用更加坚硬的合金钢。

压铸过程中会出现的主要缺陷包括磨损和侵蚀。其它缺陷包括热裂以及热疲劳。当模具表面由于温度变化太大出现缺陷时，就会产生热裂。而使用次数太多后，模具表面出现的缺陷则会产生热疲劳。