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    汽车铸件用材质的发展趋势及铸件在汽车上的应用概况

    发布日期:2020-06-04 发布者:润恒压铸

    {一}、汽车铸件用材质的发展趋势

    以铸铁件为代表的铸铝件目前是汽车用铸件的主体部分,尤其是球墨铸铁件的应用后取代了很多铸钢和灰铸铁件,并导致可锻铸铁在汽车零部件应用上基本接近消失,其优异的强韧性能和易控的生产方式使其应用比重逐步增加,高强高韧性球墨铸铁的研发生产将成为球铁持续应用的重要基础。

    另一种优异的工程材料一一等温淬火球墨铸铁近年来受到汽车行业普遍关注,在国外取得迅速发展并应用良好,国内一些汽车厂家也大力开展相关应用研究,在曲轴、齿轮、支架等方面的应用研究取得可喜成果,并得到实际应用。

    高硅铝球铁、蠕铁是上世纪90年代发现并取得大力应用的另一种具有优异的高温性能的工程材料,具有很好的高温疲劳强度、抗蠕变性能,其工作温度可达到880℃,是发动机排气管理想的使用材料。

    传统的灰铸铁材料在汽车缸体、变速箱壳体、制动盘(毅)上依然应用,但随着汽车性能的不断提升,传统的HT250牌号应用将会越来越少,提高灰铸铁性能与牌号成为其得以应用的重要方式。

    蠕墨铸铁1948年就被发明,由于稳定的生产范围较窄,且性能未引起人们的关注,一直应用较少。直至先进的生产控制技术研究成功并有效地投入使用,蠕墨铸铁用于复杂铸件的生产才有了可能。蠕墨铸铁材料由于具有比灰铸铁和铝更高的抗拉强度(高75%)、弹性模量(高40%)疲劳强度,成为目前发动机缸体缸盖设计的理想材料。

    汽车轻量化的要求是采用镁铝合金来制造汽车铸件的重要前提。有资料报道,汽车每减重10%,油耗降低5.5%,排放减低10%左右,而铝合金密度仅有铁的的1/3,而强度与灰铸铁相当,成为取代灰铸铁制造发动机缸体缸盖的理想材料。铝合金铸件在世界范围内近年来取得快速增长,而具有更轻密度的镁合金伴随研究应用的深入,在汽车方向盘、座椅骨架、仪表盘、罩盖等零件上也得到快速应用。铸件氧化夹渣陷特征:氧化夹渣多分布在铸件的上表面,在铸型不通气的转角部位。断口多呈灰白色或黄色,经x光透视或在机械加工时发现,也可在碱洗、酸洗或阳极化时发现。

    传统压铸工艺主要由四个步骤组成,或者称做高压压铸。这四个步骤包括模具准备、填充、注射以及落砂,它们也是各种改良版压铸工艺的基础。在准备过程中需要向模腔内喷上润滑剂,润滑剂除了可以帮助控制模具的温度之外还可以有助于铸件脱模。然后就可以关闭模具,用高压将熔融金属注射进模具内,这个压力范围大约在10到175兆帕之间。当熔融金属填充完毕后,压力就会一直保持直到铸件凝固。然后推杆就会推出所有的铸件,由于一个模具内可能会有多个模腔,所以每次铸造过程中可能会产生多个铸件。落纱的过程则需要分离残渣,包括造模口、流道、浇口以及飞边。这个过程通常是通过一个特别的修整模具挤压铸件来完成的。其它的落纱方法包括锯和打磨。如果浇口比较易碎,可以直接摔打铸件,这样可以节省人力。多余的造模口可以在熔化后重复使用。通常的产量大约为67%。

    压铸作为一一种特殊铸造方法,与其他铸造方法相比,其基本的特征是将液态金属以高速高压对模具进行填充充型,但是,由于压铸方法固有的充型造成的喷射以及金属模具快速冷却和高的生产效率对模具的损害,使压铸件不可避免的产生很多缺陷,一些缺陷是与压铸方法与之俱来的,一些则是可以避免的,一些缺陷不会影响压铸件的性能,所以不会造成铸件废品,而另外一些缺陷则可能会影响铸件的性能而成为废品。质量是企业的生命线,是提高企业竞争能力的重要支柱,是提高企业经济效益的重要条件,因此,提高压铸件质量,无论对于压铸企业的经济利益,还是减少资源浪费的社会效益,都是非常有利的。

    {二}、铸件在汽车上的应用概况

    汽车行业在我国经历了的迅猛发展,而汽车产品恰恰是铸件的较大用户,我国汽车的庞大市场,会使汽车铸铝件的需求大幅增加。铸件是汽车产品零部件的重要构成之一,平均每辆汽车上约有10~20%重量的零部件为铸件产品,同样大约每年有20%左右的铸件是为汽车行业生产的,即目前我国每年约500~600万吨铸件流向汽车制造与服务行业。

    汽车零部件中有很多重点零件也是由铸件来制造的,一些结构复杂的汽车零部件如发动机缸体、缸盖等,铸造优异的成型工艺是其它制造方法难以实现的,同时铸件的材料性能又可以满足这些零部件的使用性能要求,且价格低廉,这是铸件在汽车零部件上应用并在相当长的时问内也能够得以延续的重要原因。

    但是铸件在汽车上的应用也面临各方面的考验。汽车轻量化、节能环保的要求,不仅是采用铝镁合金来代替铸铁材料,一些塑料件、陶瓷件等更轻的汽车铸件产品正在蚕食铸件产品阵地;同样,随着汽车性能提高与安全性能的要求,一些产品如曲轴等采用锻件制造也越来越多。再次,铸造是耗能与污染的重要行业,由于节能环保的要求,如同发达国家一样,社会对铸造行业的排斥将越来越强,铸造行业面临着巨大压力,而清洁化铸造的生产方式并不是一朝一夕能够实现的,并会带来成本增加,这是我们更需要关注的。气孔、气泡

    缺陷特征:铸件壁内气孔一般呈圆形或椭圆形,具有光滑的表面,一般是发亮的氧化皮,有时呈油黄色。

    产生原因:浇注合金不平稳,卷入气体,型砂中混入有机杂质,铸型和砂芯通气不良,冷铁表面有缩孔。

    3、缩松

    缺陷特征:压铸件缩松一般产生在内浇道附近飞冒口根部厚大部位、壁的厚薄转接处和具有大平面的薄壁处。在铸态时断口为灰色,浅黄色经热处理后为灰白浅黄或灰黑色在x光底片上呈云雾状严重的呈丝状缩松可通过X光、荧光低倍断口等检查方法发现。

    产生原因:冒口补缩作用差,炉料含气量太多。

    4、裂纹

    产生原因:铸件结构设计不合理,有尖角,壁的厚薄变化过于悬殊,砂型退让性不良,铸型局部过热。

    压铸件缺陷的防止方法

    1、炉料应经过吹砂,回炉料的使用量适当降低,改进浇注系统设计,提高其挡渣能力,采用适当的熔剂去渣,浇注时应当平稳并应注意挡渣。

    2、正确掌握浇注速度,避免卷入气体,型砂中不得混入有机杂质以减少造型材料的发气量,改善砂的排气能力,正确选用及处理冷铁,改进浇注系统设计。

    3、从冒口补浇金属液,改进冒口设计,炉料应清洁无腐蚀,铸件缩松处设置冒口,安放冷铁或冷铁与冒口联用,控制型砂水分,和砂芯干燥,采取细化品粒的措施,改进铸件在铸型中的位置降低浇注温度和浇注速度。

    4、改进铸件结构设计,避免尖角,壁厚力求均匀,圆滑过渡,采取增大砂型退让性的措施,保证铸件各部分同时凝固或顺序凝固,改进浇注系统设计。