專業生產金屬壓鑄脫模劑,金屬切削液廠家

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                                            汽車鋁合金下缸體壓鑄技術要點分析及缺陷應對

                                            日期:2016-12-15
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                                            核心提示:近年來,隨著我國節能減排政策的推進和汽車輕量化的大勢所趨,鋁合金材料在汽車行業的運用越發廣泛,借助壓鑄成型的汽車零部件越來越多,其中就包括汽車的核心部件——發動機。作為汽車發動機的關鍵部分,鋁合金下缸體壓鑄成型難度很大,故分析其壓鑄難點,總結壓鑄要點,做好質量控制工作尤為重。 現就某型汽車發動機鋁合金下缸體的結構特點,成功開發了下缸體壓鑄件, 分析了相關鑄造技術問題及解決方案,提出了壓鑄難點、 要點;總結出鋁合金下缸體縮孔、 氣孔、 縮松等壓鑄缺陷,并提出改進溢流槽結構,優化模具冷卻系統,改善鑲嵌件分離



                                            0 引言

                                            近年來,節能減排已經成為了時代風潮,汽車輕量化也是 大勢所趨,在這兩大背景之下,鋁合金材料在汽車中的運用越 發廣泛,借助壓鑄成型的汽車零部件越來越多。作為轎車的 核心部件,發動機缸體大多采用鋁合金和鑄鐵為材料,其中壓 鑄鋁合金缸體得到了越來越多的認可,日韓和歐美的汽車公 司大多都運用壓鑄鋁合金缸體。

                                            在缸體生產領域,普通砂型鑄鐵缸體具有工藝簡單、 成本 低、 剛性和耐熱性好的優點,但也有一個缺點,那就是重量過 大。如將缸體下方的曲軸和上方的缸套一分為二,下面使用鋁 合金而上面使用鑄鐵,就可一舉兩得,既減輕了缸體質量,又 可保持鑄鐵缸體的優點。

                                            下缸體,就是指經過這樣一分為二之后發動機下部的曲 軸部分。由于下缸體是厚壁零件,且壁厚差別大,因此壓鑄成 型的難度非常大。我們借鑒國內外相關經驗,針對一型1.5T 發動機設計開發了一套下缸體壓鑄技術,試驗非常成功。

                                            汽車鋁合金下缸體壓鑄技術要點分析及缺陷應對

                                            1 鋁合金下缸體壓鑄難點

                                            該鋁合金下缸體鑄件質量為8.4 kg,輪廓尺寸為382 mm× 258 mm×67 mm,壓鑄質量為11.1 kg,材質為A380,平均壁厚 為7.2 mm。由于下缸體與曲軸相連接,因此在底部還需要放置 鑄鐵嵌件。

                                            下缸體鑄件壓鑄工藝復雜,其難點主要有如下幾點:

                                            第一,鑄件需要置入5件鑄鐵鑲嵌件,鑄鐵鑲嵌件要完美 地鑲嵌在鋁合金鑄件之上,不能發生分離的現象。

                                            第二,下缸體鑄件壁厚最薄處薄至 2 mm,最厚處厚達 24 mm,分布嚴重不均。

                                            第三,由于鑲嵌件兩側壁厚差別大,給鋁合金液的流動充 型帶來了非常大的難度,同時也考驗著其補縮能力。

                                            第四,鋁合金鑄件容易發生氣孔、 縮孔、 裂紋、 縮松等缺 陷,質量控制較難。

                                            2 鋁合金下缸體壓鑄技術要點 根據試驗分析,我們認為下缸體的壓鑄生產技術要點主 要有如下幾點:

                                            第一,科學設計缸體壓鑄件的澆注系統,下缸體中間放置 鑲件位置為薄壁,上下部分為厚大部位,因此我們選擇單側澆 注,這樣一來,鋁液可由底側進料,流經中部鑲件后抵達頂部。

                                            第二,我們運用了齒形激冷排氣塊真空壓鑄,齒形激冷排 氣塊與真空機合用可改善因兩側壁薄引發的流動性不足問 題,確保了鑄件品質良好。

                                            第三,為提高鋁合金液體與鑄鐵鑲嵌件的潤濕程度,我們 進行了鑲嵌件預熱,這樣不但保證了成型后鑄鐵件與鋁合金 不分離,還提高了鋁液的流動性。

                                            經過試驗,我們獲得的下缸體內部組織致密,且外觀成型 良好。在下缸體壓鑄過程之中,科學合理的工藝參數是獲得高 品質下缸體的保障。我們認為以下工藝參數是鑄件成型的關 鍵影響因素:

                                            第一,壓鑄溫度。在壓鑄過程中,鋁液溫度應控制良好,因 為溫度過高或過低都不能取得良好的鑄造效果,過高易導致 縮孔及縮松,過低則容易引發充型不良。通常來說,鋁液合理 溫度應在650~665 ℃之間,而模具噴涂后的溫度應在150~ 200 ℃之間。

                                            第二,鑲嵌件溫度。當鑲嵌件達120~140 ℃時,鋁液溢流 槽側的一邊,這樣可以改善內部品質。

                                            第三,壓鑄快、 慢壓射速度和壓力。應將快壓射和慢壓射 速 度 分 別 控 制 在 4 m/s左 右 和 0.22 m/s左 右 ,壓 力 控 制 在 70 MPa左右。

                                            第四,鋁液品質。作為鑄件的基礎材料,鋁液的品質決定了鑄件的品質,因此要確保鋁合金液品質,每包鋁液都必須進行精煉除氣處理,避免污染。

                                            3 鋁合金下缸體壓鑄缺陷及應對

                                            在鑄件成型之后,我們對鑄件進行X射線檢測,發現鑄件 存在一些內部缺陷,諸如縮孔、 氣孔、 縮松等。為了改善缺陷, 提高品質,我們提出了相應對策,其主要方向如下:

                                            第一,改進溢流槽結構。溢流槽具有排除型腔中的氣體、 儲存混有氣體、 轉移縮孔/縮松部位等作用。經過反復試驗研 究,我們發現可以采用延長和增設溢流槽等手段改善縮孔、 氣 孔等缺陷。由于鑄件中部縮松現象較多,溢流口如設置于大平 面上,填充壓力將受到影響,所以通常選擇豎形溢流口。

                                            第二,優化模具冷卻系統。鑄件縮孔一般會在局部溫度過 高或壁厚過大的位置上出現。通過研究我們發現,兩側壁厚較 大的地方溫度偏高,易引發縮孔。由于最初選用的最小點冷管 直徑為12 mm,無法有效冷卻上述位置,因此,我們對冷卻水管 結構進行了改進,運用了高壓冷卻設備和內徑4 mm的不銹鋼 點冷管。我們將鑄件兩側中部的模具型芯冷卻至180 ℃左右, 大幅減少了縮孔現象,大大提高了鑄件的品質。

                                            第三,改善鑲嵌件分離現象。針對鑲嵌件與鋁合金鑄件間存在的分離現象,我們采取了以下手段:首先,使用稀釋劑對鑲嵌件進行清洗,提高潤濕性;其次,對鑲嵌件實行定位孔檢 查和外觀檢查,用鋼絲對部分銹斑鑲嵌件除斑;其三,對鑲嵌 件進行預熱試驗,研究發現,當溫度達到120 ℃以上時,可有效 解決鑲嵌件分離問題。

                                            第四,選擇合適的壓鑄脫模劑。由于鋁合金下缸體容易出現的縮孔、 氣孔、 縮松等現象,選擇合適的壓鑄脫模劑作為壓鑄工作介質,能有效的減少縮孔、 氣孔、 縮松等缺陷的產生,提高壓鑄工件合格率。

                                            4 結語

                                            近年來,隨著我國節能減排政策的推進和汽車輕量化的 大勢所趨,鋁合金材料在汽車中的運用越發廣泛,借助壓鑄成 型的汽車零部件越來越多,其中就包括汽車的核心部件—— 發動機。當前,使用鋁合金鑄造下缸體已經成為了一種潮流, 這樣可減輕缸體重量,獲得更好的缸體品質。但由于下缸體 結構復雜,壁厚差別較大,因此鋁合金下缸體壓鑄成型的難 度較大。

                                            本文通過試驗研究,分析了鋁合金下缸體存在的壓鑄技 術難點,并提出了科學設計缸體壓鑄件澆注系統,運用齒形激 冷排氣塊真空壓鑄技術,進行鑲嵌件預熱等鋁合金下缸體壓 鑄技術要點。另外,還總結了鋁合金下缸體出現的縮孔、 氣孔、 縮松等壓鑄缺陷,并提出了相關應對策略,為汽車發動機鋁合 金下缸體的壓鑄工作提供了理論參考。



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