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    薄壁复杂结构铸件的生产技术以及加压铸造的探讨

    发布日期:2020-04-08 发布者:润恒压铸

    【一】、薄壁复杂结构铸件的生产技术

    随着汽车工业的发展和节能减排的需求,汽车零件日趋轻量化,通过薄壁化设计,实现轻量化是发动机缸体的重要发展方向。早期生产的06A缸体壁厚4.5mm±1.5mm,EAlll缸体壁厚4mm±1mm,目前批量生产的EA888Evo2缸体壁厚3.5mm±10.8mm,下一代EA888Gen.3缸体产品结构则复杂,其壁厚仅为3mm±0.5mm,铝铸件是目前较薄的灰口铸铁缸体。尽管批量生产中存在着断芯、漂芯以及壁厚尺寸波动较大的问题,但是通过控制砂芯和型砂的质量,采用目前广泛使用的水平卧浇工艺还是能够满足EA888Evo2缸体的生产要求,但无法满足EA888Gen.3缸体的生产要求,采用整体组芯立浇工艺。

    针对缸体3mm薄壁特点,组芯立浇工艺对制芯和组芯都提出了苛刻的要求。制芯中心可实现制芯生产的高度智能化、自动化。从原砂、树脂的加入,混砂、制芯、修芯、组装、涂料和烘干到造型以及组下芯全过程均可以实现高度自动化,使砂芯制芯质量、组装质量即尺寸精度和涂料烘干质量等了稳定的,从而避免了因人为因素而造成的质量和尺寸风险,适应大批量汽缸体制芯生产的需要。能够解决大批量生产时,废品率不稳定和居高不下的问题,同时由于砂芯尺寸精度的提高,也地降低了清理工作量和成本,并且完够3mm壁厚尺寸要求。铸件设计的壁厚要求:

    压铸件壁厚度(通常称壁厚)是压铸模具工艺中一个具有意义的因素,壁厚与整个工艺规范有着密切关系,如填充时间的计算、内浇口速度的选择、凝固时间的计算、模具温度梯度的分析、压力(终比压)的作用、留模时间的长短、铸件顶出温度的高低及操作效率;

    a、零件壁厚偏厚会使压铸件的力学性能明显下降,薄壁铸件致密性好,相对提高了铸件强度及耐压性;

    b、铸件壁厚不能太薄,太薄会造成铝液填充不良,成型困难,使铝合金熔接不好,铸件表面易产生冷隔等缺陷,并给压铸工艺带来困难;压铸件随壁厚的增加,其内部气孔、缩孔等缺陷增加,故在铸件有足够强度和刚度的前提下,应尽量减小铸件壁厚并保持截面的厚薄均匀一致,为了避免缩松等缺陷,对铸件的厚壁处应减厚(减料),增加筋;对于大面积的平板类厚壁铸件,设置筋以减少铸件壁厚;

    压铸件具有较好的强度,可以采用热处理获得良好的机械性能、物理性能和性能,因此在机械制造中广泛的运用。

    【二】、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,铝合金轮毅已广泛应用。其铸造方法也有多种,就铸造铝合金轮毅而言,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,场合也有用反压铸造(但比例),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,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。