近年來，節(jié)能減排已經(jīng)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(fā)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(fā)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(chǎn)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(yōu)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(yōu)點。
下缸體，就是指經(jīng)過這樣一分為二之后發(fā)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(nèi)外相關經(jīng)驗，針對一型1.5T發(fā)動機設計開發(fā)了一套下缸體壓鑄技術，試驗非常成功。
1鋁合金下缸體壓鑄難點
該鋁合金下缸體鑄件質量為8.4kg，輪廓尺寸為382mmtimes;258mmtimes;67mm，壓鑄質量為11.1kg，材質為A380，平均壁厚為7.2mm。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：
*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(fā)生分離的現(xiàn)象。
*二，下缸體鑄件壁厚*薄處薄至2mm，*厚處厚達24mm，分布嚴重不均。
*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。
*四，鋁合金鑄件容易發(fā)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(jù)試驗分析，我們認為下缸體的壓鑄生產(chǎn)技術要點主要有如下幾點：
*一，科學設計缸體壓鑄件的澆注系統(tǒng)，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(jīng)中部鑲件后抵達頂部。
*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(fā)的流動性不足問題，確保了鑄件品質良好。
*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(jīng)過試驗，我們獲得的下缸體內(nèi)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(shù)是獲得高品質下缸體的保障。我們認為以下工藝參數(shù)是鑄件成型的關鍵影響因素：
*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(fā)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。
*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(nèi)部品質。
*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4m/s左右和0.22m/s左右，壓力控制在70MPa左右。
*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(fā)現(xiàn)鑄件存在一些內(nèi)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：
*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(jīng)過反復試驗研究，我們發(fā)現(xiàn)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(xiàn)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。
*二，優(yōu)化模具冷卻系統(tǒng)。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(xiàn)。通過研究我們發(fā)現(xiàn)，兩側壁厚較大的地方溫度偏高，易引發(fā)縮孔。由于*初選用的*小點冷管直徑為12mm，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(nèi)徑4mm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(xiàn)象，大大提高了鑄件的品質。
*三，改善鑲嵌件分離現(xiàn)象。針對鑲嵌件與鋁合金鑄件間存在的分離現(xiàn)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(fā)現(xiàn)，當溫度達到120℃以上時，可有效解決鑲嵌件分離問題。
無錫市玉鑫壓鑄廠 http://www.579vnm.cn/ 鋁壓鑄，壓鑄件
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