汽车铝合金压铸件下分析

汽车铝合金压铸件下分析

近年来，节能减排已成为大势所趋，汽车轻量化也是大势所趋。在这两个背景下，铝合金材料在汽车上的使用越来越广泛，越来越多的汽车零部件借助压铸成型。发动机缸体作为汽车的核心部件，其材质多为铝合金和铸铁，其中压铸铝合金缸体已越来越被认可，日本、韩国及欧美多采用模具-铸造铝合金气缸。

在缸体生产领域，普通砂铸铁缸体具有工艺简单、成本低、刚性好、耐热性好等优点，但也有一个缺点，那就是重量太大。如果将缸体下面的曲轴和上面的缸套分成两部分，上面使用铝合金而上面使用铸铁，一石二鸟，不但降低了缸体的质量，而且可保持铸铁缸体的优点。

下缸体是指在这两个零件之后的发动机下部的曲轴部分。由于下缸体是厚壁零件，且壁厚差异较大，因此压铸难度很大。我们借鉴国内外相关经验，为某型1.5T发动机设计开发了一套下缸体压铸技术，并试验非常成功。

1铝合金下缸体压铸难点铝合金下缸体铸件质量为8.4kg，轮廓尺寸为382mm×258mm×67mm，压铸件质量为11.1kg，材质为A380，平均壁厚为7.2毫米。由于下缸体与曲轴相连，因此铸铁嵌件也需要放置在底部。

下缸体铸造压铸工艺复杂，难点如下：首先，铸件需要放置5个铸铁镶嵌件，并且铸铁镶嵌件要完美镶嵌在铝合金铸件上，并且不会出现分离现象。

二是下缸体铸件壁厚最薄2mm，最厚壁厚24mm，分布严重不均匀。

第三，由于嵌体两侧壁厚差异较大，给铝合金液体的流动填充型带来了很大的难度，也考验了其补水和收缩能力。

第四，铝合金铸件容易出现气孔、缩松、裂纹、缩松等缺陷，质量控制难度大。

2根据试验分析，我们认为下缸体的主要技术点如下：一是缸体压铸件的浇注系统科学设计。下缸体中部镶件壁薄，上下部分壁厚，所以我们选择单边浇注。这样，铝液可以从底部供给并通过中间镶件流到顶部。

其次，我们采用真空压铸的排气块。排气块与真空机的结合，可以改善因两侧壁薄而造成的流动性不足，保证铸件的良好质量。

第三，为了提高铝合金液与铸铁镶体的润湿程度，我们对镶体进行预热，既保证了铸铁与铝合金成型后不分离，又提高了铝液的流动性。

试验后，下缸体内部组织致密，外观成型良好。在下缸体压铸过程中，科学合理的工艺参数是获得下缸体高质量的保证。我们认为以下工艺参数是铸件成形的关键影响因素：

一、压铸温度。在压铸过程中，铝液温度要控制好，因为温度太高或太低都不能达到良好的压铸效果，太高容易导致缩孔、缩松，太低则容易导致不良填充类型。一般来说，铝液的合理温度应在650——665℃之间，而涂模后的温度应在150——200℃之间。

二、镶件温度。当镶嵌达到120——140℃时，铝液从侧面溢流槽侧，提高了内部质量。三、压铸快、压射速度和压力慢。快压发射和慢压发射速度应分别控制在4m/s左右和0.22m/s左右，压力控制在70MPa左右。

四、铝液质量。铝液作为铸造的基础材料，其质量决定了铸造的质量，因此要保证铝合金液的质量，每包铝液必须经过精炼和去除，避免污染。

3 铝合金下缸体压铸缺陷及应对措施 铸件成型后，我们对铸件进行X射线检查，发现了一些内部缺陷，如缩松、气孔、缩松等。为了改善缺陷，提高质量，我们提出了相应的对策，主要方向如下：

一是改进溢流槽结构。溢流槽具有排除腔内气体、储存气体、转移孔/释放部分的功能。经过反复试验研究，我们发现可以采用加长、增设溢流槽等手段来改善缩孔、气孔等缺陷。由于铸件中间存在​​较多的松动现象，如果溢流口设置在较大的平面上，就会影响充型压力，所以通常选择垂直溢流口。

二、优化模具冷却系统。铸件缩孔一般会出现在局部温度过高或壁厚过厚的位置。通过研究，我们发现两壁温度较高，容易造成缩孔。由于冷管最小直径为12mm，无法有效冷却上述位置，因此我们改进了冷却水管结构，采用高压冷却设备和内径4mm的不锈钢点冷管。我们将铸件两侧中间的型芯冷却到180℃左右，大大减少了缩孔现象，大大提高了铸件的质量。

三、改善马赛克分离现象。针对镶嵌体与铝合金铸件的分离现象，我们采取了以下措施：一是用稀释剂清洗镶嵌体，提高润湿性；其次，对镶嵌件进行定位孔检查和外观检查，用钢丝清除锈斑；第三，对嵌体进行预热测试，当温度达到120℃以上时，可以有效解决嵌体的分离问题。