汽车铝铸件对合金的要求及形成孔洞原因、措施
铝合金与钢铁相比虽有诸多优点,但是也有一些不足之处,如它的比热容几乎是铸铁的2倍,凝固潜热是铸铁的1.4倍,通常用的铝合金的耐磨性也比铸铁的低不少,线膨胀系数比铸铁的大得多,等等。因此,现代汽车制造在选择铝合金方面应综合考虑。在全球压铸件总产量中有62%一73%用于汽车产业。
要求铸造发动机缸体的铝合金有良好的高温性能、强的耐磨性与低的热膨胀系数、良好的流动性。由于缸体、缸盖的冷却通道与水接触,缸盖燃烧室表面受高温燃气侵蚀,故又要求具有相当强的抗蚀性,还要有高的热疲劳强度,以承受热冲击产生的疲劳破坏。
铝铸件形成孔洞原因以及有哪些防范措施?
进入铝铸件内部形成表面光滑孔洞,形成原因如下:
(1)充型速度太快,产生湍流。
(2)铝液进入型腔产生正面撞击,产生漩涡。
(3)排气不畅。
(4)模具型腔位置太深。
(5)涂料过多,填充前未挥发完毕。
(6)炉料不干净,精炼不良。
(7)模腔内有杂物,过滤网不符合要求或放置不当。
(8)机械加工余量大。
所谓上有政策下有对策,相应防止形成孔洞措施如下:
(1)在型腔最后填充部位开设溢流槽和排气道,并避免被金属液封闭。
(2)选择有利于型腔内气体排除的导流形状,避免铝液先封闭分型面上的排溢系统。
(3)深腔处开设排气塞,采用镶拼形式增加排气。
(4)涂料用量薄而均匀。
(5)炉料必须处理干净、干燥,严格遵守熔炼工艺。
(6)用风桶清洁模腔,过滤网制作符合工艺要求并按规定摆放。
(7)调整慢速充型和快速充型的转换点。
铸铝件在发动机铸造铝合金中,当前用得最多的是美国的390型合金,它是一种Al-Si-Cu系合金。硅和铜在发动机铝合金中是最重要的元素,硅提高铝合金的耐磨性能,硅含量越高,铝合金耐磨性越好,同时也能提高合金的流动性。但硅含量太高使铸造和加工困难。因此硅含量既要考虑使合金具有耐磨性,又要考虑具有良好的铸造性和加工性。390铝合金的、(Si)控制在16%一18%,获得了使用性能和工艺性能兼优的性能。在铝合金中,铜元素有助于提高合金的强度与硬度,并能改善合金的热处理性能。390铝合金的、(Cu)4%~5%,在含w(Mg)0.45%~0.65%时合金的室温强度最高,即使发动机工作温度超过260℃仍能保持强度不变。铜降低了合金的耐腐蚀性,为此,应向冷却水中加人缓 蚀剂。
在汽车制造业中,传统的Al-Si合金占有突出的地位。美国用于气缸体、变速箱壳等压铸件的合金是380,用于活塞的是F322,用于砂型和金属型铸件的合金分别为319和356铝合金,而制造铝车轮的合金则选用A356铝合金。
新型的铸铝件修补工艺,就是在母材和填充材料之间利用原子扩散来将它们粘黏起来,使用这种方法来对铝铸件的表面进行修补,不管是在色泽度还是硬度方面修补得都很完善,不会出现细微的裂缝,能够达到比较高的工业要求,不仅修补效率高而且有着比较高的经济效益。
铸铝件的铸造缺陷大部分都是集中在表面或内部,在这两个部位会出现气孔,砂眼等。使用传统的修复方式的话就是使用电焊机来进行修补,这种修补方式在焊接过后会使焊点的硬度过于偏高,容易使铝铸件的内部出现应力,容易产生变形和裂痕,焊接后还需要进行退火热处理才能达到要求。
然而使用铝压铸件缺陷修补机来对物件进行修补磨损处的话,因为在焊接的过程中产生的热量特别小,因此焊接修补出来的铝铸件基本没有硬点的产生,没有色差的影响,没有咬边和应力,以及没有裂痕的出现。
近几年来,由于390铝合金性能优异,这种合金很快在美国和欧洲汽车厂家获得广泛应用,特别适合于制造发动机零件,如气缸体、变速箱壳、主制动缸、空气机壳体及水泵壳等。
澳大利亚科马尔科(Comolco)公司新开发的3HA铝合金类似于390铝合金,也具有很高的耐磨性,特别适用于制造在滑动条件下与周期作用应力条件下耐磨性好的零件,如铸造不带镶嵌铸铁缸套的发动机气缸体,尽管3HA铝合金成本比一般铝合金的高一些(约比356铝合金的高10%),但是,从使用效益上完全可以获得补偿。这种合金同390铝合金一样,已用于摩托车、轿车4缸发动机缸体的成批生产。
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