原標(biāo)題：廣東鴻圖：汽車凸輪軸支架部件的壓鑄技術(shù)開發(fā)及品質(zhì)控制

鋁合金是汽車上應(yīng)用最多的輕金屬，通過添加合金化元素，可以使鋁合金的強(qiáng)度大大提高，并由于質(zhì)輕、散熱性好等特性，完全滿足了汽車凸輪軸支架在惡劣環(huán)境下工作的要求。鋁合金凸輪軸支架壓鑄成形技術(shù)可以通過凈化、精煉、細(xì)化、變質(zhì)等控制鑄件材質(zhì)，使得鋁鑄件品質(zhì)達(dá)到一致性和穩(wěn)定性的目的。

汽車凸輪軸支架鋁合金零件的壓鑄成形在技術(shù)開發(fā)中存在一定的難度。針對(duì)某汽車凸輪軸支架鋁合金的壓鑄成形，應(yīng)用數(shù)值模擬，通過了解鋁液流動(dòng)充型狀態(tài)與鑄件缺陷的分布，確定了鑄件的澆注系統(tǒng)與排氣系統(tǒng)，大大縮短了模具的開發(fā)周期。同時(shí)在試模與試生產(chǎn)階段，從澆注、工藝、模具等方面分析了不同缺陷產(chǎn)生的原因，并且提出了改善措施。

圖文結(jié)果

開發(fā)的汽車凸輪軸支架壓鑄零件見圖1。該零件輪廓尺寸為431mm×238mm×69mm，壓鑄件質(zhì)量為2.3kg，平均壁厚為7.2mm，投影面積為102100mm2，鑄件材質(zhì)為AlSi11Cu2合金。該鑄件有多處熱節(jié)部位，易造成縮孔；產(chǎn)品毛坯平面度要求達(dá)到0.8mm，外觀無明顯的壓鑄流痕。該凸輪軸支架中間鋁料沒有兩側(cè)鋁料多，所以產(chǎn)品的進(jìn)澆量為兩側(cè)多中間少。在開發(fā)過程中，為了縮短開發(fā)周期，通過使用壓鑄模擬分析軟件，并參照實(shí)際生產(chǎn)參數(shù)，采取了兩種不同的澆注方式。一種澆注方式是兩側(cè)進(jìn)澆平行于產(chǎn)品側(cè)邊，見圖1a。另一種澆注方式是兩側(cè)進(jìn)澆與產(chǎn)品側(cè)邊成一角度，見圖1b。

圖1 凸輪軸支架壓鑄零件

圖2 壓鑄件游標(biāo)尺孔端作為進(jìn)水方向

圖3 壓鑄件放油螺栓端作為進(jìn)水方向

圖4 游標(biāo)孔作為進(jìn)水方向模擬結(jié)果

圖5 放油螺栓作為進(jìn)水方向模擬結(jié)果

圖6 產(chǎn)品分區(qū)劃分及氣孔缺陷分布

圖7 產(chǎn)品分區(qū)劃分及夾層缺陷分布

圖8 產(chǎn)品分區(qū)劃分及加工后廢品缺陷分布

凸輪軸支架生產(chǎn)過程出現(xiàn)的問題主要見圖9：①產(chǎn)品填充末端油道孔附近氣孔，機(jī)加工后油道孔與墊片安裝面氣孔外露；②φ18mm傳感器孔由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原因，很容易在該位置形成氣縮孔，實(shí)際生產(chǎn)中該孔機(jī)加工后報(bào)廢率也很高；③產(chǎn)品填充末端墊片安裝面與鏈條蓋安裝面氣孔，機(jī)加工后氣孔外露嚴(yán)重；④鑄件飛料嚴(yán)重，披縫很厚，產(chǎn)品清理與模面清理困難；⑤入料口右側(cè)墊片安裝面夾層；⑥入料口M6螺紋孔夾層；⑦入料口左側(cè)墊片安裝面夾層;⑧油道孔加工不過。

圖9 產(chǎn)品缺陷

圖10 單塊Z形排氣塊設(shè)計(jì)的填充模擬分析

圖11 雙Z形排氣塊設(shè)計(jì)的填充模擬分析

圖12 傳感器孔位置模具溫度分布

圖13 側(cè)邊搭接不同角度切入傳感器孔位置模具溫度分布

圖14 產(chǎn)品飛邊毛刺

圖15 油道孔加工不過

數(shù)值模擬能為鋁合金壓鑄件的品質(zhì)控制及缺陷改善提供良好的參考依據(jù)，縮短了開發(fā)時(shí)間；合理的排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是改善鑄件內(nèi)部品質(zhì)的重要方法；合理的入料口設(shè)計(jì)不但是鑄件良好內(nèi)部品質(zhì)的重要保障，還是鑄件表面成形良好的重要依據(jù)；型芯針合理的加工余量能夠大大減少產(chǎn)品的加工不過，提高成品率；壓鑄機(jī)足夠的鎖模力可以減少飛邊毛刺的產(chǎn)生，是保證鑄件硬度要求的重要手段。

本文作者：
安肇勇 黃志垣 萬里 李四娣 黃明軍 廖偉平 陳家海
廣東鴻圖武漢壓鑄有限公司
本文來源：《特種鑄造及有色合金》雜志