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      汽車鑄件用材質的發展趨勢與鑄造成形技術

      發布日期:2020-10-29 發布者:潤恒壓鑄

      (一)、汽車鑄件用材質的發展趨勢
      以鑄鐵件為代表的鑄鋁件目前是汽車用鑄件的主體部分,尤其是球墨鑄鐵件的應用后取代了很多鑄鋼和灰鑄鐵件,并導致可鍛鑄鐵在汽車零部件應用上基本接近消失,其優異的強韌性能和易控的生產方式使其應用比重逐步增加,高強球墨鑄鐵的生產將成為球鐵持續應用的重要基礎。
      另一種優異的工程材料一一等溫淬火球墨鑄鐵近年來受到汽車行業普遍關注,在取得發展并應用良好,國內一些汽車廠家也大力開展相關應用研究,在曲軸、齒輪、支架等方面的應用研究取得可喜成果,并實際應用。
      高硅鋁球鐵、蠕鐵是上世紀90年代發現并取得大力應用的另一種具有優異的高溫性能的工程材料,具有很好的高溫疲勞強度、抗蠕變性能,其工作溫度可達到880℃,是發動機排氣管理想的使用材料。
      傳統的灰鑄鐵材料在汽車缸體、變速箱殼體、制動盤(毅)上依然應用,但隨著汽車性能的不斷提升,傳統的HT250牌號應用將會越來越少,提高灰鑄鐵性能與牌號成為其得以應用的重要方式。
      蠕墨鑄鐵1948年就被發明,由于穩定的生產范圍較窄,且性能未引起人們的關注,一直應用較少。直至的生產控制技術研究成功并地投入使用,蠕墨鑄鐵用于復雜鑄件的生產才有了可能。蠕墨鑄鐵材料由于具有比灰鑄鐵和鋁高的抗拉強度(高75%)、彈性模量(高40%)疲勞強度,成為目前發動機缸體缸蓋設計的理想材料。
      汽車輕量化的要求是采用鎂鋁合金來制造汽車鑄件的重要前提。有資料報道,汽車每減重10%,油耗降低5.5%,排放減低10%左右,而鋁合金密度鐵的的1/3,而強度與灰鑄鐵相當,成為取代灰鑄鐵制造發動機缸體缸蓋的理想材料。鋁合金鑄件在世界范圍內近年來取得增長,而具有輕密度的鎂合金伴隨研究應用的深入,在汽車方向盤、座椅骨架、儀表盤、罩蓋等零件上也應用。鑄件氧化夾渣陷特征:氧化夾渣多分布在鑄件的上表面,在鑄型不通氣的轉角部位。斷口多呈灰白色或黃色,經x光透視或在機械加工時發現,也可在堿洗、酸洗或陽極化時發現。
      傳統壓鑄工藝主要由四個步驟組成,或者稱做高壓壓鑄。這四個步驟包括模具準備、填充、注射以及落砂,它們也是各種改良版壓鑄工藝的基礎。在準備過程中需要向模腔內噴上潤滑劑,潤滑劑除了可以幫助控制模具的溫度之外還可以有助于鑄件脫模。然后就可以關閉模具,用高壓將熔融金屬注射進模具內,這個壓力范圍大約在10到175兆帕之間。當熔融金屬填充完畢后,壓力就會一直保持直到鑄件凝固。然后推桿就會推出所有的鑄件,由于一個模具內可能會有多個模腔,所以每次鑄造過程中可能會產生多個鑄件。落紗的過程則需要分離殘渣,包括造模口、流道、澆口以及飛邊。這個過程通常是通過一個特別的修整模具擠壓鑄件來完成的。其它的落紗方法包括鋸和打磨。如果澆口比較易碎,可以直接摔打鑄件,這樣可以節省人力。多余的造模口可以在熔化后重復使用。通常的產量大約為67%。
      壓鑄作為一一種鑄造方法,與其他鑄造方法相比,其基本的特征是將液態金屬以高速高壓對模具進行填充充型,但是,由于壓鑄方法固有的充型造成的噴射以及金屬模具冷卻和高的生產效率對模具的損害,使壓鑄件不可避免的產生很多缺陷,一些缺陷是與壓鑄方法與之俱來的,一些則是可以避免的,一些缺陷不會影響壓鑄件的性能,所以不會造成鑄件廢品,而另外一些缺陷則可能會影響鑄件的性能而成為廢品。質量是企業的生命線,是提高企業競爭能力的重要支柱,是提高企業經濟效益的重要條件,因此,提高壓鑄件質量,無論對于壓鑄企業的經濟利益,還是減少資源浪費的社會效益,都是非常有利的。
      (二)、鑄件鑄造成形技術
      通常所說的汽車鑄件鑄造成形主要是指消失模和熔模鑄造技術。隨著汽車鑄件成形技術的發展,鑄造成形是指一類鑄造成形方法。通過這一類成形方法生產出的鑄件無需經過切削或是少切削即可直接使用。隨著對鑄件尺寸精度要求的提高,鑄鋁件成形技術近年來了發展,出現了砂型鑄造,消失模鑄造、可控壓力鑄造、壓力鑄造等一系列新的鑄造成形方法。
      Cosworth鑄造方法是由英國的一種采用錯砂砂芯組合并用電磁泵控制澆注的方法,已經成功用于鋁合金缸體的批量生產,并已經出現了許多工藝變種,如采用低壓澆注取代電磁泵澆注等工藝。采用該類鑄造方法可以生產壁厚為3.5~4.0mm的鋁合金缸體,是目前砂型鑄造的代表工藝。
      壓鑄件的使用量隨著社會經濟的發展而不斷的攀升,而壓鑄件本身是一種壓力鑄造的零件。壓鑄件質量包括外觀質量、內在質量和使用質量,外觀質量是指鑄件表面的粗糙度、表面質量、尺寸公差、形位公差和質量偏差等;內在質量是指鑄件的化學成分、物理和力學性能、金相組織以及在鑄件內部存在的孔涮、夾雜物和裂紋等;使用質量是指鑄件能滿足各種使用要求和工作性能,如、耐蝕性、和切削性、焊接性等。
      壓鑄件由于壓鑄方法固有的充型造成的噴射以及金屬模具冷卻和高的生產效率對模具的損害,使壓鑄件不可避免的產生很多缺陷,一些缺陷是與壓鑄方法與之俱來的,一些則是可以避免的,一些缺陷不會影響壓鑄件的性能,所以不會造成鑄件廢品,而另外一些缺陷則可能會影響鑄件的性能而成為廢品。質量是企業的生命線,是提高企業競爭能力的重要支柱,是提高企業經濟效益的重要條件,因此,提高壓鑄件質量,無論對于壓鑄企業的經濟利益,還是減少資源浪費的社會效益,都是非常有利的。
      壓鑄件質量包括外觀質量、內在質量和使用質量,外觀質量是指鑄件表面的粗糙度、表面質量、尺寸公差、形位公差和質量偏差等;內在質量是指鑄件的化學成分、物理和力學性能、金相組織以及在鑄件內部存在的孔涮、夾雜物和裂紋等;使用質量是指鑄件能滿足各種使用要求和工作性能,如、耐蝕性、和切削性、焊接性等。
      熔模鑄造技術成型工藝的發展趨勢是鑄件離然后產品的距離越來越近,產品的復雜程度和質量檔次越來越高,CAD,CAM和CAE的應用成為產品主要技術,協作開始顯現。
      在高壓鑄造工藝基礎上的真空鑄造、充氧壓鑄、半固態金屬流變或觸變壓鑄等工藝方法,旨在鑄件缺陷,提高內部質量,并擴大壓鑄件的應用范圍。擠壓鑄造過程中,熔體在壓力下充型和凝固,具有平穩、無金屬噴濺、金屬液氧化損失少、節能、操作和減少鑄件孔洞類缺陷等優點,在鋁合金副車架等鋁合金鑄件的與應用方面獲得了廣泛的應用。
      汽車產量的不斷增長迫切要求鑄造生產向優性能、近凈形、多品種、低消耗、低成本的方向發展。由于一輛整車約15%~20%的零件是鑄件。這就要求鑄造行業要不斷應用各種、新材料來提升鑄造整體水平。鑄件鑄造成形技術能夠滿足汽車鑄件的上述要求,其應用也將涵蓋汽車鑄件的不同鑄造生產過程中。

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