
國(guó)內(nèi)外普遍采用根據(jù)鑄鋁件批量大小和產(chǎn)品質(zhì)量的不同需求選擇適合自身的生產(chǎn)工藝。對(duì)工程機(jī)械變矩器鑄造鋁件,,由于其材質(zhì)為ZL104,,葉片形狀復(fù)雜,流道制造困難從而廣泛的采用手工造型/制芯和重力鑄造和金屬型鑄造相結(jié)合的工藝,。使用這些工藝生產(chǎn)的鑄鋁件由于尺寸精度低,,表面質(zhì)量差,機(jī)械性能低,,從而導(dǎo)致變矩器總成效率偏低,,整機(jī)油耗高,可靠性低,。
鑄鋁件目前常用的鑄造工藝有重力鑄造,、金屬型鑄造、壓力鑄造和低壓鑄造等方法,,砂芯的砂型的制造方法有紅砂工藝,、油砂工藝,、熱芯盒工藝等,,相互之間的組合構(gòu)成了變矩器鑄鋁件的主要生產(chǎn)工藝。
目前,,鑄造鋁件的鑄造工藝主要有如下幾種:重力鑄造,、金屬型鑄造、壓力鑄造和低壓鑄造等,。
鑄鋁件采用重力鑄造的歷史非常悠久,,直到今天,由于其對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)要求不高,,固定投入低,,這種工藝仍有很多鑄造廠(chǎng)在使用。其主要缺點(diǎn)是:鋁液在熔化凝固的過(guò)程中由于體積收縮和枝晶長(zhǎng)大,,在凝固為固態(tài)時(shí)會(huì)產(chǎn)生很多的縮孔和縮松等鑄造缺陷,,造成鑄件有效承載面積減少,,從而大幅降低鑄件的機(jī)械性能,表現(xiàn)在鑄件抗拉強(qiáng)度的降低,、硬度的降低和延伸率的下降,。為了消除或減少此種鑄造缺陷,必須通過(guò)采取設(shè)置冒口或冷鐵等加快在單純加快鑄件凝固的速度同時(shí)采取重力原理對(duì)鑄件的收縮進(jìn)行補(bǔ)縮,。由于此種鑄造方法通常使用紅砂作為造型材料,,所以又稱(chēng)為鋁合金的砂型鑄造。這種鑄造方法生產(chǎn)的鑄件尺寸精度低,,表面質(zhì)量差,,加工余量平均為4mm左右,金屬利用率低,,但使用該種方法生產(chǎn)變矩器鑄鋁件的模具及投入成本低,,項(xiàng)目上馬快,從產(chǎn)品開(kāi)發(fā)到批量生產(chǎn)反應(yīng)速度快,,勞動(dòng)生產(chǎn)率較低,。
金屬型鑄造是一種很古老的鑄造方法,最初是由我國(guó)發(fā)明,,戰(zhàn)國(guó)時(shí)代的農(nóng)具,、鐵范、錢(qián)幣等都是采用金屬型鑄造的方法獲得,。該工藝主要利用金屬形成鑄型,,在重力場(chǎng)中澆注金屬液冷卻后形成鑄件。此種方法同重力鑄造最大的不同是以金屬鑄型代替砂型鑄型,。金屬型鑄造生產(chǎn)的鑄件由于鑄型有劇烈的冷卻作用,,從而鑄件冷卻速度快,故鋁鑄件晶粒得到細(xì)化,,抗拉強(qiáng)度,、硬度和延伸率都比重力鑄造高,鑄件產(chǎn)生縮松和縮孔的傾向小,。但由于鑄型無(wú)退讓行,,故鑄件應(yīng)力較大且鑄件產(chǎn)生氣孔的可能性明顯提高。此種工藝方法模具費(fèi)用較重力鑄造有所增加,,批量生產(chǎn)效率較重力鑄造有所提高,,批量較大時(shí)成本較低。
壓力鑄造此種工藝在19世紀(jì)由英國(guó)人Sturge:取得壓鑄專(zhuān)利,,經(jīng)過(guò)近一百年的發(fā)展,,工藝已非常成熟,大批量應(yīng)用于汽車(chē)工業(yè)中。其主要工藝是將液態(tài)金屬和半液態(tài)金屬,,在高壓作用下,,以高的速度填充壓鑄模型腔,并在壓力下快速凝固而獲得鑄件的一種方法,。壓鑄時(shí)常用壓力從幾兆帕到幾十兆帕,,填充初始速度在0.5一70m/s范圍內(nèi)。因此,,高壓和高速時(shí)壓力鑄造和-鑄造法的根本區(qū)別即是其最重要的特征,。壓力鑄造工藝其生產(chǎn)效率很高,可完全買(mǎi)現(xiàn)機(jī)械化和半機(jī)械化,,生產(chǎn)效率在所有鑄造生產(chǎn)中可以說(shuō)是最高的,。用壓力鑄造生產(chǎn)的鑄件,其尺寸精度高,,最終產(chǎn)品互換性好,,輪廓清晰,表面粗糙度等級(jí)較高,,鑄態(tài)力學(xué)性能好,,質(zhì)量等級(jí)高,經(jīng)濟(jì)效果優(yōu)良,。但采用壓力鑄造工藝的設(shè)備和模具一次性投資非常高,,故只適用于汽車(chē)鑄件等需求量很大的鑄件。其對(duì)鑄件的結(jié)構(gòu)適應(yīng)性不高,,制造周期長(zhǎng),,設(shè)計(jì)復(fù)雜,不適應(yīng)于中小批量生產(chǎn),。同時(shí),,由于鑄件在壓鑄過(guò)程中,會(huì)卷入大量氣體,,故其鑄件不能采用熱處理工藝提高其機(jī)械性能,,很大程度上制約了壓鑄件的使用。
低壓鑄造此種工藝是將熔化的鋁液倒入密封的保溫爐內(nèi),,并通入干燥的壓縮空氣,,作用在保持一足溫度的金屬液面上,,在一定的壓力下使鋁液自下而上的經(jīng)澆道注入型腔,,待金屬液充滿(mǎn)型腔后,增大氣壓并保壓一定時(shí)間,,型腔里的金屬液在凝固成型,,然后卸除壓力,未凝固的金屬液回落到保溫爐中。低壓鑄造工藝鋁液充型平穩(wěn),,其充型速度可根據(jù)鑄鋁件結(jié)構(gòu)的不同和模具的材質(zhì)進(jìn)行控制,,同時(shí)金屬液在壓力作用下凝固和充型。使用該種工藝生產(chǎn)的鑄件致密度高,,成型好,,金屬利用率高,投資少?,F(xiàn)在廣泛的應(yīng)用在轎車(chē)車(chē)輪輪毅的制造上,。但變矩器鑄件由于有數(shù)量非常多且薄的葉片,使用低壓鑄造工藝其充型能力,、砂芯制造,、鋁液的處理有著新的問(wèn)題需解決,目前在工程機(jī)械行業(yè)還沒(méi)有完全采用低壓鑄造工藝生產(chǎn)變矩器四種鑄件的成功經(jīng)驗(yàn),。
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