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    汽车铸件用材质的发展趋势以及生产技术

    发布日期:2020-11-07 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)、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缸体产品结构则为复杂,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得到了稳定的保证,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,也极大地降低了清理工作量和成本,并且完全能够保证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特殊意义的因素,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,故在保证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、物理性能和抗腐蚀性能,因此在机械制造中得到广泛的运用。