低壓鑄造可實現高度機械化、自動化，既提高生産率(10～15型/h) ，又可減少衆多不利於生産工藝的人爲因素，提高成品率，且可大大減輕工人的勞動強度。然而低壓鑄造件的質量受到諸如工藝方案、工藝參數、模具結構及人工操作等因素，以及它們之間的相互影響，一個環節設計不合理或操作不當都有可能導緻低壓鑄造件産生缺陷。其中，鋁合金輪毂裂紋的産生是影響企業生産成本
、生産效率的重要因素。因此，對低壓鑄造鋁合金輪毂裂紋成因的探讨就顯得尤爲重要。

1　裂紋形成的原因

1.1　低壓鑄造的定義

  在裝有金屬液的密封容器中通入幹燥的壓縮空氣，作用在保持一定溫度的金屬液面上，使金屬液沿著升液管自下而上地經過澆道進入型腔
，待金屬液充滿型腔後，增大氣壓，型腔裏的金屬液在一定的壓力作用下凝固成形，然後解除液面上的氣體壓力，使升液管中未凝固的金屬液回落到坩埚中，再開型取件。

  低壓鑄造鋁合金輪毂裂紋主要産生在應力集中的部位，或輪毂脫模時因受力不均，或升液管處液體凝固造成的開裂。裂紋一般分爲冷裂和熱裂兩種。

  冷裂紋是指合金在低於其固相線溫度時形成的裂紋。通俗地說，冷裂是鑄件冷卻到低溫時，作用在鑄件上的鑄造應力超過鑄件本身強度或塑性所允許的程度而産生的。冷裂多在鑄件表面上出現，裂口表面有輕微的氧化；而熱裂通常認爲是在合金凝固過程中産生的，由於型壁的傳熱作用，鑄件總是從表面開始凝固的。當鑄件表面出現大量的枝晶並搭接成完整的骨架時，鑄件就會出現固态收縮(常以線收縮表示)。但此時枝晶之間還存在一層尚未凝固的液體金屬薄膜(液膜)，如果鑄件的收縮不受阻礙，那麽枝晶層不受力的作用，可以自由收縮，也就不會出現應力。當枝晶層的收縮受到阻礙時，不能自由收縮或受到拉力的作用，就會出現拉應力，這時枝晶間的液膜将受到拉伸的作用而變形。當拉應力超過液膜的強度限時，枝晶間就會被拉開。但是被拉裂部分的周圍還存在一些液體金屬
，如果液膜被拉開的速度很慢，且周圍有足夠的液體並及時流入拉裂處
，那麽拉裂處将得到填補和“愈合”，鑄件不會出現熱裂紋。如果拉裂處不能重新“愈合”，鑄件就會出現熱裂紋。熱裂斷口處表面被強烈氧化，呈現無金屬光澤的暗色或黑色。

2 　影響裂紋産生的主要因素

  對於同一種合金，輪毂是否産生裂紋，往往取決於輪毂結構、工藝參數和模具溫度等因素。

2.1　輪毂結構設計不當對輪毂裂紋的影響

2.1.1 内圓角大小不當，是輪毂産生熱裂紋的原因，因爲輪毂在冷卻時尖角處會産生很大的應力。在内圓角小的部位，即使補縮良好不出現縮裂，也會産生熱裂
。

2.1.2 輪毂截面驟然改變，會導緻冷卻速度快慢不一，即使補縮良好也會産生較大應力，使輪毂凝固後出現裂口或裂紋。

2.2　工藝參數不合理對輪毂裂紋的影響

  在低壓鑄造中，由於保壓時間過長，或升液管過長造成升液管内液體出現凝固，在輪毂鑄件頂出時承受一定的拉力，從而造成輪毂産生冷裂。因此設計合理的保壓時間和升液系統，對減少輪毂在頂出時造成的開裂有十分重要的意義。

2.3 　模具溫度對輪毂裂紋的影響

  低壓鑄造的模具溫度決定合金液的凝固方式，並直接影響鑄件的内部和表面狀況，是鑄件産生尺寸偏差及變形等諸多缺陷的主要原因之一，同時對生産率也有很大的影響。模具溫度随著鑄件質量、壓鑄周期、壓鑄溫度及模具冷卻方式等的變化而改變。

  從傳熱學角度來看，提高模具溫度可降低金屬與模具之間的換熱強度，延長瞭流動時間。也有研究表明，提高模具溫度還略能降低金屬液與鑄型之間的界面張力。随著模具溫度的增加，充型時間略減少，即充填能力随著模具溫度的升高而增加。因此模具溫度的适當升高有利於應力的減小，如果模具溫度過低，鑄件在金屬型中冷卻過快，鑄件各部分之間的凝固速度不同，會使鑄模内鑄件的冷卻不均勻，産生熱應力和變形，結果導緻在鑄件成品上産生熱裂及較大的殘餘應力和殘餘變形，較高的模具溫度不利於得到結晶細小的組織，液态金屬容易吸氣和收縮，使鑄件産生氣孔、縮松和縮孔等缺陷的機會增加。爲将這一矛盾統一化，可在不出現鑄造缺陷的情況下，适當提高模具溫度。一般輪毂出現裂紋的部位在輪輻或輪毂内壁。輪毂見圖1。

3 　改進措施

3.1 合理設計升液系統。由於保壓時間過長，或升液管過長造成升液管内液體出現凝固，使輪毂鑄件在頂出時承受一定的拉力，從而造成輪毂産生冷裂，因此設計合理的升液系統對減少裂紋傾向具有十分重要的意義。升液系統是指澆注時液态金屬由坩埚進入型腔的通道，包括升液管、保溫套和鑄件澆注系統。這幾部分的尺寸直接影響坩埚内液面到鑄件内澆口之間的距離。這段距離越長，則澆注時液态金屬通過這段距離時降溫越快，易造成升液管通道早期凝固。因此應注意：① 縮短坩埚内液面到鑄件内澆口之間的距離。這段距離涉及到設備、工藝、模具等幾個方面，所以要綜合考慮，應以減短這段距離爲宜；②改進保溫套。适當加大保溫套内徑，以便擴大保溫層厚度，採用保溫性能好的材料作保溫套，如矽酸鋁纖維氈；③升液管直徑适當加大。爲防止升液管早期凝固，應适當加大升液管的直徑。

3.2 設計合理的輪毂結構。進行輪毂結構設計時，應避免尖角結構和截面的驟然改變，宜採用圓角或厚度均勻的結構。

3.3 在不出現鑄造缺陷的情況下，适當提高模具溫度。