大型铸铝件在重型货车上的应用领域及工艺特点
对于大型铝铸件,在实际生产中,由于热处理产生的变形,对后续工序的影响是至关重要的,因变形过大而导致报废的数量不少。为减小和控制热处理对大型铝合金铸件变形,可通过优化热处理工艺参数,采取增加等温阶段、控制升温速度和零件的入炉温度、提高淬火水温等工艺措施,来减小其热处理变形。
大型铝铸件铸造工艺的特点:
(1)大型常见形状压铸铝件一般采用砂型铸造工艺,因而有较强的铸造工艺规律可以遵循,可建立铸造工艺模式。
(2)大型套类、箱类铝铸件,壁厚尺寸控制难度较大,在工艺设计时,对外模及芯盒应采用不同的铸造收缩率,此外,还应增加泥芯的退让性。
(3)大型环类、板类铝铸件,容易产生变形,要针对铝铸件的具体结构和形状设置防变形拉筋加以预防。此外,冒口尽可能不设置在铝铸件本身,浇注完后待其完全冷却后再进行拆箱。
(4)箱类铝铸件中若含有厚度较薄且方向急拐的隔板时,浇注系统应满足从隔板开入尽快充型的要求。
采用铸造铝合金零件对于提升整车综合性能是非常有益的,采用现代虚拟验证、模拟铸造、拓扑优化等先进设计手段,能够很好地解决阻碍铸造铝合金大规模应用的问题,从而使铸造铝合金零件在重型货车上得到应用。
铸造铝合金零件在重型货车上的应用领域大致可以分为发动机、轮毂、底盘的连接及承载件三个方面。
发动机
发动机的气缸体和气缸盖均要求材料的导热性能好,抗腐蚀能力强,而铝合金在这些方面具有非常突出的优越性,所以铸造铝合金零件率先在重型货车发动机上得以应用。目前国外大部分先进重型货车的发动机已经实现铝合金化,采用铝合金的部件有气缸体、气缸盖、活塞、进气歧管、散热器及一些附件的壳体和支架等,轻量化效果可达30%~40%。全铝发动机技术已基本成熟,在许多乘用车中已有使用。
轮毂
由于铸造铝合金质量轻、强度高、散热性好、外表美观等一系列突出的优点,重型货车轮毂也开始使用铸造铝合金材料。与普通轮毂相比,铝铸件轮毂具有散热性好,防比轮胎过热,尺寸精度高,减少横向和纵向的振动等一系列优点。
底盘的连接及承载件
铸造铝合金零件在重型货车发动机及轮毂上的应用已经比较成熟,目前铸造铝合金零件的应用趋势正在向更广泛的领域发展,铸造铝合金零件已在重型货车底盘的连接及承载零部件上使用。
北美地区车型轻量化设计进行得较早,铸造铝合金研究处于领先水平,铸造工艺先进,也是最早将铸造铝合金应用在重型货车底盘的连接及承载零部件上的地区,目前使用铸造铝合金的零件包括车架横梁及大部分底盘支架,主要采用普通铸造及加压铸造工艺。
铸造铝合金固溶处理淬火冷却时,冷却速度越快,产生的热应力越大,零件变形也越大。在保证冷却过程中不析出第二相的前提下,降低冷却速度,能有效地减小零件变形。铸造铝合金固溶处理通常都采用水作为冷却介质,而水的冷却能力受其温度的影响很大。
大型铝压铸件的热处理,通过优化热处理工艺参数,采取增加等温阶段、控制升温速度和零件的入炉温度、提高淬火水温等工艺措施(还可通过改善零件装夹摆放方式,以及使用校正等手段),能够有效减小大型铝合金铸件热处理变形。
欧洲重型货车厂家近年新推出的车型中,底盘的连接及承载的零部件也开始有铸造铝合金零件的使用,说明欧洲重型货车正在对铸造铝合金零件的应用领域进行拓宽。
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