重型汽车轮毂铸造工艺设计优化及应用

    随着国家基础设施建设的发展，促进了我国运输车辆进一步向重型化趋势迈进，越来越倾向于使用大功率、重吨位的载货汽车。轮毂铸件是重型卡车关键零部件之一， 它与刹车鼓、轮辋和轮胎组成总成件，起着连接制动和车辆承载的重要作用，是汽车行驶的重要安全部件。因此，要求轮毂具有较好的综合性能，不仅具有较高的强度、韧性，还需要有较高的尺寸精度。

    根据产品的使用要求，对重卡轮毂的铸造工艺进行了改进优化，生产的轮毂铸件性能优良、成品率提高。在工艺设计优化及生产过程中，使用CAE软件进行充型凝固模拟；使用中频感应电炉熔炼合成铸铁。使用东久无箱造型线生产。

    1 轮毂铸件质量指标

    因重卡载重量大，轮毂铸件材质必须具有良好的综合性能，以满足用户需要，避免产品在使用过程中出现失效开裂等现象。根据使用特性，特对轮毂铸件规定其性能技术指标： 

    （1）机械性能：抗拉强度≥500MPa、延伸率≥10%、硬度HBW175～190； 

    （2）金相组织：石墨球化率≥85%、珠光体15～35%、渗碳体+磷共晶＜2%、其余为铁素体。 

    2 化学成分优化

    通常，抗拉强度与延伸率是一对相互矛盾的性能指标，材料强度越高往往会造成延伸率降低。为此，考虑在增加珠光体含量以提高强度、硬度的同时而保证延伸率维持在一定高水平上，以满足产品质量指标的要求。在原材料配比和熔炼工艺上再进行优化，原材料不再使用新生铁，而使用打包废钢和球铁回炉料；炉前采用Si-Mn合金进行孕育；炉内采用增碳工艺；球化孕育处理后铁水满足C+0.23Si的值在共晶点附近。下面表1是工艺改进前后轮毂铸件的各项数据对比情况

    3 浇注系统改进

    原工艺设计中，浇注系统采用两个浇道分散热量，将内浇道开设在法兰壁薄处，见图1（a），以防止铸件热节处被浇口铁液加热。但生产过程中发现在下模热节处出现缩松缩孔情况，如图1（b）所示。经分析认为此处在充型时被铁水持续加热，形成热节，而此位置距冒口较远，无法补缩。改进后浇注系统见图2所示，采用单浇道并将铸件翻转180度，同时将冒口布置在铸件出现缩松缩孔处，虽然此处仍然是铁水充型通道，但冒口容易对该热节处进行补缩。并且产品翻转180度以后，法兰处热节放于下模，最先充入铁水，并可进行压力补缩。