铝合金车轮具有许多钢制车轮无法比拟的特性。因此,铝合金车轮已广泛应用于汽车、摩托车和其他车辆。到 2002 年,中国汽车铝合金车轮的装载率已接近 45%。由于汽车车轮质量要求高,其结构适合低压精密铸造,需求量大,极大地推动了低压铸造技术的发展。目前,低压铸造已成为铝合金车轮生产的主要工艺方法,我国大部分铝合金车轮生产企业都采用这种工艺进行生产。

铸造车轮时产生热裂纹和冷裂纹的原因

低压精密铸造铝合金轮毂的裂纹主要是应力集中引起的,或者是轮毂顶出时受力不均引起的裂纹,或者是冒口管处液体凝固引起的裂纹。裂纹一般分为冷裂纹和热裂纹。冷裂纹是指合金在低于凝固温度时形成的裂纹。通俗地说,当精密铸件冷却到低温时,作用在铸件上的精密铸件应力超过铸件本身的强度或塑性所允许的程度,就会产生冷裂纹。冷裂纹大多出现在铸件表面,裂纹表面会有轻微氧化;而热裂纹通常被认为是在合金凝固过程中产生的。由于模具壁的热传导作用,铸件总是从表面开始凝固。当铸件表面出现大量分支并重叠形成完整骨架时,铸件就会出现固态收缩(通常用线性收缩表示)。

但此时在树枝晶之间仍有一层液态金属膜(液膜)。如果铸件的收缩不受阻碍,树枝晶层就不会受力影响而自由收缩,也就不会出现应力。当树枝晶层的收缩受到阻碍时,它不能自由收缩或受到拉力的作用,就会出现拉应力。此时,树枝晶之间的液膜会发生拉伸变形。

当拉伸应力超过液膜的强度极限时,树枝状突起就会被拉开。但在裂纹部分周围仍有一些液态金属。如果液膜被缓慢拉开,并且周围有足够的液体及时流入裂纹部分,裂纹部分就会被填充并 "愈合"。精密铸造产品不会出现热裂纹。如果拉伸裂纹无法再次 "愈合(healed)",精密铸造产品中就会出现热裂纹。热裂纹的表面会被强烈氧化,呈现深色或黑色,没有金属光泽。