隨著國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展，促進(jìn)了我國運(yùn)輸車輛進(jìn)一步向重型化趨勢邁進(jìn)，越來越傾向于使用大功率、重噸位的載貨汽車。輪轂鑄件是重型卡車關(guān)鍵零部件之一， 它與剎車鼓、輪輞和輪胎組成總成件，起著連接制動和車輛承載的重要作用，是汽車行駛的重要安全部件。因此，要求輪轂具有較好的綜合性能，不僅具有較高的強(qiáng)度、韌性，還需要有較高的尺寸精度。

    根據(jù)產(chǎn)品的使用要求，對重卡輪轂的鑄造工藝進(jìn)行了改進(jìn)優(yōu)化，生產(chǎn)的輪轂鑄件性能優(yōu)良、成品率提高。在工藝設(shè)計(jì)優(yōu)化及生產(chǎn)過程中，使用CAE軟件進(jìn)行充型凝固模擬；使用中頻感應(yīng)電爐熔煉合成鑄鐵。使用東久無箱造型線生產(chǎn)。

    1 輪轂鑄件質(zhì)量指標(biāo)

    因重卡載重量大，輪轂鑄件材質(zhì)必須具有良好的綜合性能，以滿足用戶需要，避免產(chǎn)品在使用過程中出現(xiàn)失效開裂等現(xiàn)象。根據(jù)使用特性，特對輪轂鑄件規(guī)定其性能技術(shù)指標(biāo)： 

    （1）機(jī)械性能：抗拉強(qiáng)度≥500MPa、延伸率≥10%、硬度HBW175～190； 

    （2）金相組織：石墨球化率≥85%、珠光體15～35%、滲碳體+磷共晶＜2%、其余為鐵素體。 

    2 化學(xué)成分優(yōu)化

    通常，抗拉強(qiáng)度與延伸率是一對相互矛盾的性能指標(biāo)，材料強(qiáng)度越高往往會造成延伸率降低。為此，考慮在增加珠光體含量以提高強(qiáng)度、硬度的同時(shí)而保證延伸率維持在一定高水平上，以滿足產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)的要求。在原材料配比和熔煉工藝上再進(jìn)行優(yōu)化，原材料不再使用新生鐵，而使用打包廢鋼和球鐵回爐料；爐前采用Si-Mn合金進(jìn)行孕育；爐內(nèi)采用增碳工藝；球化孕育處理后鐵水滿足C+0.23Si的值在共晶點(diǎn)附近。下面表1是工藝改進(jìn)前后輪轂鑄件的各項(xiàng)數(shù)據(jù)對比情況

    3 澆注系統(tǒng)改進(jìn)

    原工藝設(shè)計(jì)中，澆注系統(tǒng)采用兩個(gè)澆道分散熱量，將內(nèi)澆道開設(shè)在法蘭壁薄處，見圖1（a），以防止鑄件熱節(jié)處被澆口鐵液加熱。但生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)在下模熱節(jié)處出現(xiàn)縮松縮孔情況，如圖1（b）所示。經(jīng)分析認(rèn)為此處在充型時(shí)被鐵水持續(xù)加熱，形成熱節(jié)，而此位置距冒口較遠(yuǎn)，無法補(bǔ)縮。改進(jìn)后澆注系統(tǒng)見圖2所示，采用單澆道并將鑄件翻轉(zhuǎn)180度，同時(shí)將冒口布置在鑄件出現(xiàn)縮松縮孔處，雖然此處仍然是鐵水充型通道，但冒口容易對該熱節(jié)處進(jìn)行補(bǔ)縮。并且產(chǎn)品翻轉(zhuǎn)180度以后，法蘭處熱節(jié)放于下模，最先充入鐵水，并可進(jìn)行壓力補(bǔ)縮。

    4 坭芯結(jié)構(gòu)改進(jìn)

    輪轂鑄件基本結(jié)構(gòu)類似圓柱體，中間有法蘭，由于內(nèi)腔局部內(nèi)凹，無法直接起模吊砂，需要設(shè)置坭芯，分型面設(shè)置在法蘭部位。由于生產(chǎn)線與輪轂結(jié)構(gòu)的限制，鑄件內(nèi)部坭芯采用人工下芯。圖3為工藝改進(jìn)前的坭芯結(jié)構(gòu)，其質(zhì)量較大，不便人工下芯并影響工作效率。改進(jìn)后，設(shè)計(jì)了一種局部吊砂加環(huán)形砂芯結(jié)構(gòu)工藝的新型坭芯，如圖4所示。采用這種坭芯結(jié)構(gòu)工藝，一方面減輕了坭芯重量，降低了坭芯成本，提高了下芯效率，另一方面還降低了坭芯高度，兩頭采用吊砂設(shè)計(jì)則降低了坭芯對尺寸精度的影響，提高了產(chǎn)品的鑄造精度。

    5 結(jié)論 

    （1）在輪轂鑄件成分優(yōu)化中，控制C+0.23Si≈4.3%，并通過爐前Si-Mn合金孕育等手段，能夠穩(wěn)定生產(chǎn)出合格的材質(zhì)。 

    （2）改進(jìn)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)，冒口移近熱節(jié)，解決冒口補(bǔ)縮距離長所造成的縮松、縮孔缺陷。 

    （3）改進(jìn)坭芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用環(huán)形坭芯結(jié)構(gòu)和局部吊砂的工藝，提高了鑄造精度，降低了鑄造生產(chǎn)成本。

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