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摘要：镁合金具有很多特殊而优良的物理特性，相对于铝合金和钢来说，在作为汽车轮毂的材料上具有很多的优点，其密度较低、强度高、易于铸造和回收。这些优点在汽车的轻量化及资源的利用率上都有优势。而在镁合金轮毂的铸造上，其一般采用低压铸造的方式进行，这种方式的特点明显，生成的铸件精度、质量和生产效率都较为理想，本文就将对镁合金轮毂的铸造工艺及低压铸造技术进行概述，以为相关人士提供技术参考。
关键词：镁合金；轮毂；汽车制造；低压铸造
引言
在汽车轮毂的制造工艺上有很多种方式，其中低压铸造具有充型过程平稳，在低压下能够进行补缩凝固，生成的部件质量优良的特点，被广泛的应用于镁合金的铸造工艺中，但是在实际的加工生产过程中，由于镁合金容易出现缩孔、裂纹等物理性缺陷，就会对产品的使用造成安全风险，所以在实际的铸造过程中就要对充型和凝固的过程进行分析和把控，以消除这些缺陷。
一、镁合金轮毂的优点及铸造工艺
1.镁合金轮毂的优点
由于镁合金的密度低，所以在重量上就比较轻，能达到汽车轻量化的目的，并且由于车整体质量轻，在性能上也能有所加强；在高减震方面表现出色，镁合金的阻尼系数很大，所以振幅衰减的快，减震效果好，这对于汽车中变速箱、引擎和悬挂托架的震动都能起到很好的降低作用，在提高了汽车行驶的平稳性的同时也延长了汽车部件的使用寿命；镁合金具有很高的热传导性，在降低刹车的温度上可以达到很好的效果；镁合金的刚性很高，适当的增加轮毂的壁厚可以在受到冲击的时候更好的保持轮毂的形状。
2.镁合金轮毂的铸造工艺
镁合金轮毂的铸造技术可以分为锻造和铸造两种方式，两种方式都有自身的优点和缺点：锻造工艺在强度和韧性上表现优异，但是生产的工序多，成本高，一般仅用于赛车的轮毂制造中；而铸造正相反，在成本上较低，普遍应用于汽车轮毂的制造，铸造的方式一般可分为重力铸造、真空压铸、低压铸造等等，其中低压铸造又有升级的电磁泵低压铸造。
重力铸造工艺成本昂贵，只适用于单件小批量的生产；真空压力铸造需要真空环境及装置，在投资成本上较大；低压铸造由于充型稳定在铝合金轮毂制造中被防范的应用，同样在镁合金轮毂中一样适用。
低压铸造虽然是镁合金轮毂制造中应用最为广泛的技术，但是其也存在着很多技术上的缺陷，所以对于低压铸造模具的设计就是镁合金轮毂制造中的重点环节，因此，接下来我们就重点的对低压铸造轮毂的模具设计进行说明。
二、低压铸造模具设计
低压铸造的方法由于具有充型平稳等优点而广泛用于铝合金轮毂的生产。该方法同样适用于生产镁合金轮毂。20世纪80年代末期，日本开发出先进的镁合
金低压金属型铸造装置，该装置由熔炼炉、铸造炉和压铸机3部分组成，这3部分均采用虹吸管输送金属液。丰田汽车公司采用此法首先制造出镁合金汽车轮毂等零部件。传统的低压铸造方法主要采用压缩空气充型、保压来完成铸造过程。
1.充填过程
镁合金轮毂的整个填充过程在6.22秒内完成，各时间的填充状态和温度场分布要严格把控。首先镁合金液体很平稳地进入浇口并填充了轮毂的轮芯部分，然后平缓地进入到各个轮辐中。在1.38秒时合金液体前沿到达轮辐与轮辋的连接处，并于2.13秒时在各个轮辐顶端间的合金液体汇合，此时的温度为640℃左右，镁合金前沿处于完全流动状态。在4.88秒时浇注液体前沿平稳地到达轮辋中部，此时合金液体温度为590℃左右。在6.2秒时合金液体前沿到达轮辋顶部，同时整个轮毂被全部充型。此时轮辋上缘合金温度为590℃左右，处于可流动状态，因此没有发生欠铸和冷隔缺陷，轮辋下缘部位合金温度为630℃，上缘和下缘的温差约50℃。在填充结束末，轮芯上端的合金温度仍然接近于浇注温度690℃。其中当合金液体前沿到达轮辐中部时，由于有凹槽的存在，使轮辐中部液体的流动减缓，凹槽内的气体可能被两端的液体所包围，来不及逃逸而在凝固过程产生气孔缺陷。
2.凝固过程
在填充过程完成后，凝固过程开始，轮毂的凝固是从上到下，从外到内进行的，要保证最后凝固的位置在浇口处，以免出现最后凝固的部分补缩不足的现象，从而产生缩孔或者缩松缺陷，一般铸件最后充型和最厚的部位为最后凝固的部分，这部分最容易出现缩孔，所以在凝固的过程中一定要对这个部分特别的注意。
3.低压铸造模具中的问题消除方法
在本文研究的镁合金低压铸造过程中，根据模拟分析，预测出可能产生的缺陷有气孔和缩孔。形成气孔的原因一般有两种，一种是在填充时，卷入气体形成的内表面光亮和光滑、形状较为规则的空洞。另一种是合金熔炼不正确或者精炼不够，气体溶解于合金中，压铸时，凝固很快，溶于金属内部的气体来不及析出，使金属内的气体留在铸件内而形成的空洞。在填充过程中，轮辐中部产生的气孔属于上面介绍的第一种情况，其改善措施有：降低浇注速度；改变轮辐的几何结构。
铸件在凝固过程中，金属补偿不足所形成的呈暗色、表面粗糙、形状不规则的空洞。轮毂在凝固过程中所形成的缩孔，主要是由于模具的冷却系统和轮芯部位的设计不合理造成的。其改善措施有：改善模具的冷却系统，改进轮芯部位结构。可以采用降低浇注速度对浇铸工艺进行改进，不改变轮毂几何结构和模具的冷却系统，对镁合金轮毂铸造的填充和凝固过程进行模拟。
在合金液体前沿到达轮辐中部时，只要两端与中间液体速度没有明显的差别，就不可能在凹槽中产生包气现象，进而避免了在凝固过程中产生气孔缺陷。在轮辋部位，从整体上仍然不是同步凝固，各轮辐之间的凝固先于对应的轮辐，但对应于各个轮辐的部位因为浇注速度的降低而使它们凝固同步，这样就不会出现液体孤岛，从而消除了在轮辋处产生的缩孔缺陷。但在各个轮辐与轮辋连接处产生的热节如果不消除，仍然会产生缩孔缺陷，需要进一步改进模具在此处的冷却性能，避免产生缩孔缺陷。
镁合金同铝合金相比，对模具温度的要求更为严格，因此为获得优质的铸件，最好采用模温控制器。为了避免出现铸造裂纹，应采取以下一些措施：细化晶粒，提高合金的抗裂性能；严格控制铸型各部位涂料材料和涂料厚度，防止各部位冷速不均而造成应力集中；提高铸型的预热温度等。
要提高镁合金轮毂的使用量，除了原材料的价格因素外，其成形工艺的优劣直接关系到轮毂的质量，同时制造成本的高低也决定了轮毂产品的价格。因此，高质量、低成本的镁合金轮毂的成形技术的开发将是镁合金轮毂大量应用的关键。
结语：
镁合金轮毂用于汽车、摩托车、自行车有其独到的优点，只要突破价格的瓶颈，镁合金轮毂在车辆工业的应用量必然会大量增长。为实现镁合金汽车轮毂和摩托车轮毂的大规模生产与商业化应用奠定基础，加速车辆轻量化的进程，研究开发并创新镁合金轮毂的成形工藝势在必行。
参考文献：
[1]池勇，胡仲瑞.汽车轮毂低压铸造工艺的设计[J].新商务周刊，2017（9）；
[2]陈东照，高洁.汽车镁合金轮毂铸造工艺设计与研究[J].铸造技术，2015（6）：1601-1604.
关键词：镁合金；轮毂；汽车制造；低压铸造
引言
在汽车轮毂的制造工艺上有很多种方式，其中低压铸造具有充型过程平稳，在低压下能够进行补缩凝固，生成的部件质量优良的特点，被广泛的应用于镁合金的铸造工艺中，但是在实际的加工生产过程中，由于镁合金容易出现缩孔、裂纹等物理性缺陷，就会对产品的使用造成安全风险，所以在实际的铸造过程中就要对充型和凝固的过程进行分析和把控，以消除这些缺陷。
一、镁合金轮毂的优点及铸造工艺
1.镁合金轮毂的优点
由于镁合金的密度低，所以在重量上就比较轻，能达到汽车轻量化的目的，并且由于车整体质量轻，在性能上也能有所加强；在高减震方面表现出色，镁合金的阻尼系数很大，所以振幅衰减的快，减震效果好，这对于汽车中变速箱、引擎和悬挂托架的震动都能起到很好的降低作用，在提高了汽车行驶的平稳性的同时也延长了汽车部件的使用寿命；镁合金具有很高的热传导性，在降低刹车的温度上可以达到很好的效果；镁合金的刚性很高，适当的增加轮毂的壁厚可以在受到冲击的时候更好的保持轮毂的形状。
2.镁合金轮毂的铸造工艺
镁合金轮毂的铸造技术可以分为锻造和铸造两种方式，两种方式都有自身的优点和缺点：锻造工艺在强度和韧性上表现优异，但是生产的工序多，成本高，一般仅用于赛车的轮毂制造中；而铸造正相反，在成本上较低，普遍应用于汽车轮毂的制造，铸造的方式一般可分为重力铸造、真空压铸、低压铸造等等，其中低压铸造又有升级的电磁泵低压铸造。
重力铸造工艺成本昂贵，只适用于单件小批量的生产；真空压力铸造需要真空环境及装置，在投资成本上较大；低压铸造由于充型稳定在铝合金轮毂制造中被防范的应用，同样在镁合金轮毂中一样适用。
低压铸造虽然是镁合金轮毂制造中应用最为广泛的技术，但是其也存在着很多技术上的缺陷，所以对于低压铸造模具的设计就是镁合金轮毂制造中的重点环节，因此，接下来我们就重点的对低压铸造轮毂的模具设计进行说明。
二、低压铸造模具设计
低压铸造的方法由于具有充型平稳等优点而广泛用于铝合金轮毂的生产。该方法同样适用于生产镁合金轮毂。20世纪80年代末期，日本开发出先进的镁合
金低压金属型铸造装置，该装置由熔炼炉、铸造炉和压铸机3部分组成，这3部分均采用虹吸管输送金属液。丰田汽车公司采用此法首先制造出镁合金汽车轮毂等零部件。传统的低压铸造方法主要采用压缩空气充型、保压来完成铸造过程。
1.充填过程
镁合金轮毂的整个填充过程在6.22秒内完成，各时间的填充状态和温度场分布要严格把控。首先镁合金液体很平稳地进入浇口并填充了轮毂的轮芯部分，然后平缓地进入到各个轮辐中。在1.38秒时合金液体前沿到达轮辐与轮辋的连接处，并于2.13秒时在各个轮辐顶端间的合金液体汇合，此时的温度为640℃左右，镁合金前沿处于完全流动状态。在4.88秒时浇注液体前沿平稳地到达轮辋中部，此时合金液体温度为590℃左右。在6.2秒时合金液体前沿到达轮辋顶部，同时整个轮毂被全部充型。此时轮辋上缘合金温度为590℃左右，处于可流动状态，因此没有发生欠铸和冷隔缺陷，轮辋下缘部位合金温度为630℃，上缘和下缘的温差约50℃。在填充结束末，轮芯上端的合金温度仍然接近于浇注温度690℃。其中当合金液体前沿到达轮辐中部时，由于有凹槽的存在，使轮辐中部液体的流动减缓，凹槽内的气体可能被两端的液体所包围，来不及逃逸而在凝固过程产生气孔缺陷。
2.凝固过程
在填充过程完成后，凝固过程开始，轮毂的凝固是从上到下，从外到内进行的，要保证最后凝固的位置在浇口处，以免出现最后凝固的部分补缩不足的现象，从而产生缩孔或者缩松缺陷，一般铸件最后充型和最厚的部位为最后凝固的部分，这部分最容易出现缩孔，所以在凝固的过程中一定要对这个部分特别的注意。
3.低压铸造模具中的问题消除方法
在本文研究的镁合金低压铸造过程中，根据模拟分析，预测出可能产生的缺陷有气孔和缩孔。形成气孔的原因一般有两种，一种是在填充时，卷入气体形成的内表面光亮和光滑、形状较为规则的空洞。另一种是合金熔炼不正确或者精炼不够，气体溶解于合金中，压铸时，凝固很快，溶于金属内部的气体来不及析出，使金属内的气体留在铸件内而形成的空洞。在填充过程中，轮辐中部产生的气孔属于上面介绍的第一种情况，其改善措施有：降低浇注速度；改变轮辐的几何结构。
铸件在凝固过程中，金属补偿不足所形成的呈暗色、表面粗糙、形状不规则的空洞。轮毂在凝固过程中所形成的缩孔，主要是由于模具的冷却系统和轮芯部位的设计不合理造成的。其改善措施有：改善模具的冷却系统，改进轮芯部位结构。可以采用降低浇注速度对浇铸工艺进行改进，不改变轮毂几何结构和模具的冷却系统，对镁合金轮毂铸造的填充和凝固过程进行模拟。
在合金液体前沿到达轮辐中部时，只要两端与中间液体速度没有明显的差别，就不可能在凹槽中产生包气现象，进而避免了在凝固过程中产生气孔缺陷。在轮辋部位，从整体上仍然不是同步凝固，各轮辐之间的凝固先于对应的轮辐，但对应于各个轮辐的部位因为浇注速度的降低而使它们凝固同步，这样就不会出现液体孤岛，从而消除了在轮辋处产生的缩孔缺陷。但在各个轮辐与轮辋连接处产生的热节如果不消除，仍然会产生缩孔缺陷，需要进一步改进模具在此处的冷却性能，避免产生缩孔缺陷。
镁合金同铝合金相比，对模具温度的要求更为严格，因此为获得优质的铸件，最好采用模温控制器。为了避免出现铸造裂纹，应采取以下一些措施：细化晶粒，提高合金的抗裂性能；严格控制铸型各部位涂料材料和涂料厚度，防止各部位冷速不均而造成应力集中；提高铸型的预热温度等。
要提高镁合金轮毂的使用量，除了原材料的价格因素外，其成形工艺的优劣直接关系到轮毂的质量，同时制造成本的高低也决定了轮毂产品的价格。因此，高质量、低成本的镁合金轮毂的成形技术的开发将是镁合金轮毂大量应用的关键。
结语：
镁合金轮毂用于汽车、摩托车、自行车有其独到的优点，只要突破价格的瓶颈，镁合金轮毂在车辆工业的应用量必然会大量增长。为实现镁合金汽车轮毂和摩托车轮毂的大规模生产与商业化应用奠定基础，加速车辆轻量化的进程，研究开发并创新镁合金轮毂的成形工藝势在必行。
参考文献：
[1]池勇，胡仲瑞.汽车轮毂低压铸造工艺的设计[J].新商务周刊，2017（9）；
[2]陈东照，高洁.汽车镁合金轮毂铸造工艺设计与研究[J].铸造技术，2015（6）：1601-1604.