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    汽车铝合金轮毅重力加压铸造的探讨及解决脉纹缺陷的措施

    发布日期:2020-11-19 发布者:润恒压铸

    其一、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。
    其二、解决脉纹缺陷的措施
    针对脉纹缺陷所采取的措施,具体可归结为以下几方面。
    1)降低砂芯的膨胀原砂膨胀是脉纹产生的根本原因,因此降低原砂膨胀是解决脉纹缺陷先考虑的因素,原砂在高温下存在晶相转变,同时伴随体积的膨胀,如果石英砂经过900℃以上高温焙烧冷却后晶相转变将不可逆,所以原砂再生或焙烧使用会显著改变脉纹缺陷;生产铸铁件时不需要原砂有过高的SiO2含量,达到92%即可,因SiO2含量越高,其热膨胀率越大,一般生产时可尽量使用再生砂。
    2)调整原砂粒度分布如果原砂粒度过于集中,整体膨胀将体现得明显,一般采用三筛或四筛砂,汽车缸体、缸盖推荐用粒度为0.355~0.154mm(50/100目)擦洗砂,尽量避免采用粒度为0.224~0.106mm(70/140目)及细原砂。
    3)提高砂芯的常温、高温强度在原砂相同的情况下,砂芯强度取决于粘结剂类型及砂芯紧实度,由于冷芯盒是高压射砂,砂芯紧实度高,高温下砂粒的膨胀空间小,所以容易产生脉纹缺陷。
    4)采用特种砂①铬铁矿砂主要靠激冷效果防止脉纹,可与石英砂按一定比例混合使用。
    ②错砂耐火度高,膨胀系数小,但价格较高,很少使用。③焙烧砂是将擦洗砂加热到870℃以上,并保温一定时间,使硅砂充分膨胀实现相变,因此焙烧砂又称相变砂。经相变处理后,不仅使膨胀率大幅下降,而且砂粒中的结晶水、有机污染物、碳酸盐及氧化物等经高温焙烧后被大量,因此焙烧砂与擦洗砂相比不仅酸耗值低,灼减量和发气量低,含泥量少,主要的是膨胀率低。不仅能够减少粘结剂加入量,能防止铸铝件产生脉纹、热裂、粘砂等缺陷,提高铸件精度。④宝珠砂呈球状粒形,表面光滑,无凹凸脉纹。其流动性及填充性好,能得到良好的成型性和铸模强度,溃散性好,易于清砂作业,粘结剂使用量较其他同类型砂有较大的节省,热膨胀率之低与铬矿砂等特殊砂相同,因此生产铸件的尺寸精度高,破裂及表面缺陷少,铸件成品率高。宝珠砂的致密性好,强度高,即使重复再生使用也很少破碎,可减少铸造生产过程中的粉尘对生产环境的污染,再生性好,可减少产生的废物排放,利于环境保护。由于其主要成分是氧化铝,耐火度)1790℃,能满足铸造各种金属及合金,易于回收,因此对解决内腔烧结和脉纹缺陷是不错的选择。
    5)特种涂料的作用激冷涂料可以加快铁液冷却凝固,一般适用于汽车铸件,简便易行;对于厚大件来说效果不明显。
    6)防脉纹添加剂目前,市场上防脉纹添加剂种类繁多,按成分分主要是有机物和无机物,一是硅酸盐与金属氧化物的混合物,其熔点低,在高温下可与硅砂形成玻璃体填补砂芯裂纹,防止铁液进入裂缝,这种添加剂可做成圆整的粒状,对砂芯强度影响较小,加入量一般为1.0%~5.0%;二种是有机添加剂,加入量一般为0.3%~1.5%,强度影响比无机物明显,但发气量大。