挤压铸造在汽车、摩托车上应用.docx

挤压铸造在汽车、摩托车上的应用 挤压铸造在汽车、摩托车上的应用 中国兵器科学研究院、宁波分院 齐丕骧 ? “挤压铸造”国内外也称“液态模锻”是一种介于铸造与锻造之间的优质、高效、节能的工艺方法，它既能接近甚至达到同种合金锻件的内部组织和力学性能，又能实现高效率的大批是生产，与普通压铸件相比，可较大程度的提高力学及使用性能，与普通锻件相比，又可节约能源。因此，多年来，国内外厂商，均把此项工艺用做汽车、摩托车高档有色金属铸件的方法之一，并迅速的在发展。 汽车、摩托车业，在各工业发达国家均是重要的支柱产业，我国也不例外。2006年，我国汽车产量728万辆，同比增长27.6%，2007年达以880万辆，又增涨了21%。07年6月份汽车保有量已达5355万辆。2006年我国摩托车产量达到2144万辆。[1,2]。在目前，世界性的“节能、环保”大形势下，对铝、镁合金铸件，尤其是高档铸件的需求是长盛不衰的，这就为挤压铸造业的发展，提供了极好的市场条件。重庆及我国西部地区，目前，已是重要的汽车、摩托车及其铝、镁合金铸件的产业基地，以其独特的资源优势及地域优势，相信会比其它地区有更大的发展空间。 本文重点讨论，在国内外汽车、摩托车零部件上，挤压铸造工艺的应用概况及其发展趋势。 1、国内外应用概况 表1 国内外挤压铸造汽车、摩托车主要零部件表 ? 部位 汽车车体及行动部件 汽车发动机及变速箱部件 汽车空调及其它部件 摩托车零部件 零件名称 铝合金及镁合金轮毂，横梁（十字梁），转向节，下支臂，制动卡钳，ABS零件，转向阀体,制动器缸体，离合器缸体,拔叉、摇臂、履带板、铝基复合材料制动毂 铝及铝基复合材料活塞、发动机缸体、发动机支架、滤清器支架、变速箱体、多岐管、燃料分配器 空调压缩机上、下缸体、上下盖板、活塞、斜盘、滑履、涡旋压缩机缸体、涡旋盘；空压机连杆、油泵壳体、空气过滤器罐体、罐盖 铝及镁合金轮毂、上、下联板、传动箱壳体、减震筒,碟刹泵体、后衣架、车摇架、车架接头、把接头、方向轴、曲柄,发动机活塞 表1列出的是已大批量生产的挤压铸造汽车、摩托车（含电动车、自行车）主要零件种类。图1～图4是国内外厂家及作者参与生产的部份产品照片。[3] 图1、日本宇部用VSC机挤压铸造的主要产品照片。 ? 图2、日本宇部用HVSC机挤压铸造的主要产品照片。 图3、作者的合作厂生产的汽车空调压缩机零件照片。 图4、作者的合作厂生产的摩托车零件照片。 上述不少产品的生产量是非常大的。例如：日本丰田公司轮毂生产厂拥有14台VSC1500—VSC1800全立式挤压铸造机，已形成年产400万只高档汽车铝轮的生产能力。此外，该厂还有120万只复合材料活塞的生产能力。目前，国外最大的挤压铸造机合模力已达35000KN，可生产27in的载重汽车铝轮毂和外部尺寸为1200×400×300mm大型汽车底盘横梁。采用自动供铝的全自动化设备生产出了发动机箱体，空调压缩缸体等复杂零件，以及如转向节等复杂的重要受力件。采用陶瓷增强技术，已批量生产出陶瓷增强的铝复合材料活塞和制动毂等零件。 2、生产实例： 本节选取几种已大批生产的典型零件，介绍其工艺 模具及应用情况[4]。 2,1 汽车铝轮毂 用宇部VSC1200～3500型立式挤压铸造机，日本丰田公司以每年500万只的数量高效率地生产了14—27in汽车铝合金轮毂（图1）。 其设备及模具的动作程序参见图5，可见对厚大轮毂部位是实施了二次补压措施的。 ? 图5? 汽车铝轮毂挤压铸造动作程序 （a）合模浇注，（b）压射缸摆正上升，（c）下冲头上升伸第一次挤压 （d）上冲头下行第二次挤压 （e）上冲头下行冲孔并将料饼推出 ? 挤压铸造工艺参数列于表2，不同铸造方法的铝轮毛坯的力学性能比较列于表3，可见挤压铸造性能最好。 表2? VSC1500机挤压铸造汽车铝轮工艺参数 挤压头压射速度/m·s-1 挤压压力/Mpa 浇注温度/℃ 模具温度 /℃ 保压时间 /s 生产周期/s 铸件质量/kg 成品质量/kg 0.04 110 810 210 45 120 10.5 5.7 表3? 用不同方法铸造的铝轮毂规格及力学性能 规格特性 挤压铸造 金属型铸造 铝轮毂设计 碟形 碟形 铝轮毂直径×铝轮毂宽度/mm 330.2×152.4 330.2×139.7 质量/kg 5.2 5.3～6.3 热处理状态 淬火+人工时效 淬火+人工时效 合金种类 A356.0 A356.0 力学 性能 σb/MPa 303～338 155～251 σ0.2/Mpa 237～268 126～212 δ/% 6.0～15.9 2.4～2.8 硬度/HRF 84～90 60～92 2.2 铝合金活塞 解放牌汽车铝活塞毛坯的挤压设备为四柱式160t液压机。模具（图6）采用上冲头1