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    汽车铝合金轮毅重力加压铸造的探讨跟高性能化

    发布日期:2020-10-25 发布者:润恒压铸

    [一]、汽车铝合金轮毅重力加压铸造的探讨

    汽车铝合金轮毅的铸造较早可追溯至20世纪20年代,当时欧洲的一些赛车手为了减轻车重,用砂型铸造的方法生产铝合金轮毅,用于运动赛车上。经过几十年的发展,铝合金轮毅已得到广泛应用。其铸造方法也有多种,就铸造铝合金轮毅而言,国外报到过的制造方法有:重力铸造、低压铸造、液态挤压、反压铸造、离心铸造、真空压铸、半固态铸造等。其中应用较为普遍的主要有金属型重力铸造、低压铸造、差压铸造以及挤压铸造。重力铸造的约占40%;低压铸造的约占40%;其他方法占20%;我国汽车铝合金轮毅的研究开发始于20世纪80年代末、90年代初期。当时,开始生产汽车铝合金轮毅。我国的汽车铝合金轮毅铸造方法大都是结合企业自身人力、财力来决定的,汽车铝合金国货中60%用低压铸造,特殊场合也有用反压铸造(但比例极少),38%用重力铸造,也有少数企业用高比压(约100MPa的液态挤压铸造法。当前汽车铝合金轮毅成型技术主要采用低压铸造工艺,低压铸造汽车铝轮毅占总量的80%以上。由上可见,目前铝合金轮毅铸造国内外较为普遍的是低压铸造和金属型重力铸造。

    低压铸造一般不单独设冒口,浇注系统小,铝液金属利用率高,铸铝件力学性能好。但以前国内铝合金生产厂使用的低压铸造机以进口为主,由于低压铸造设备结构复杂,需用自动控制技术对加压过程进行控制,价格较为昂贵。结合多年低压铸造实践丰富经验,自行设计制造了新型低压铸造设备,使其造价有所降低,但相比重力铸造设备来说,其造价还是高不少。金属型重力铸造由于没有外加压力,为了获得致密的铸件,需要利用冒口来补缩。因此,与低压铸造相比,金属型重力铸造的浇冒口较重,铝液利用率低。笔者利用低压铸造和金属型重力铸造各自的优点,取其优点弃其糟粕,结合自身多年铝合金轮毅生产经验,来探讨汽车铝合金轮毅的重力加压铸造的可行性进行探讨与论述。

    [二]、汽车铸件材料的高性能化

    提高材料的性能,使得单位重量的零件能够承受高的载荷,是降低铝铸件重量的方法之一。支架类结构铸件占汽车铸件相当大的比例,因而其铸件的开发也成为关注的之一。通过热处理等措施,使材料显微组织改变,从而提高零件的强度、刚度或韧性,可以地降低零件重量。

    等温淬火球墨铸铁,不仅强度比普通铸钢材料有所提高,而且密度比钢要低,其密度为7.1g/cm3,而铸钢的密度为7.8g/cm3,是近年来广泛推荐采用的材料。采用等温淬火球墨铸铁,在铸件尺寸相同的条件下,比铸钢件轻10%。东风汽车公司在某型商用车进行了采用等温淬火球墨铸铁替代铸钢件。的轻量化验证工作,并针对等温淬火球墨铸铁件高强度特点,对14个悬架类零件进行重新设计。表1为采用等温淬火球墨铸铁材料替代后的轻量化效果,总重量减轻近40%。需要说明的是的轻量化效果不仅仅是材料替代产生的,还包括轻量化设计的贡献。一般来说,汽车铸铝件的材料替换往往伴随着零件的轻量化设计。

    在铝合金和镁合金铸件方面也采用了高强、高韧的材料进行替代,在原有轻合金减重的基础上,应用高性能材料进行进一步减重,采用高性能的AE44合金取代原有的铝合金,采用高压铸造的方法生产副车架,在铝合金减重的基础上进一步减重6kg。

    压铸件是先进的金属成型方法之一,是实现少切屑,无切屑的途径,应用很广,发展很快。目前压铸合金不再局限于有色金属的锌、铝、鎂和铜,而且也逐渐扩大用来压铸铸铁和铸钢件。压铸件的尺寸和重量,取决于压铸机的功率。由于压铸机的功率不断增大,铸件形尺寸可以从几毫米到1~2m;重量可以从几克到数十公斤。国外可压铸直径为2m,重量为50kg的压铸件。

    压铸件也不再局限于汽车工业和仪表工业,逐步扩大到其它各个工业部门,如农业机械、机床工业、电子工业、国防工业、计算机、钟表、照相机和日用五金等几十个行业,具体有:汽车零配件,家具配件,浴室配件(卫浴),灯饰零件,玩具,须刨,领带夹,电气一电子零件,皮带扣,表壳,金属饰扣,锁具,拉链等。在压铸技术方面又出现了真空压铸、加氧压铸、精速密压铸以及可溶型芯的应用等新工艺。

    压铸件应用范围广泛,实际上就在压铸行业内形成了多个细分市场领域。目前,大部分中小压铸厂主要生产五金、家电及灯具等普通压铸产品,企业规模小,设备水平较低,价格竞争激烈,企业效益较低。而少数规模较大的压铸企业拥有较先进的设备与技术,能够生产符合汽车产业、通讯等产业对于高精密压铸产品的要求。这类厂商能够与下游客户建立稳定的长期合作关系,在市场竞争中处于较有利的地位,企业效益较好。