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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。
    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、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砂相同,因此生产铸件的尺寸,破裂及表面缺陷少,铸件。宝珠砂的致密性好,,即使重复使用也很少破碎,可减少铸造生产过程中的粉尘对生产环境的污染,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。