压铸铝合金汽车油底壳缺陷分析与工艺改进

2015-06-01

 汽车工业的迅速发展。对零件的设计和制造提出了更高的要求,高集成、高性能、低成本是未来发展的趋势旧。油底壳是的重要零部件。通过把机油泵支架、油管、防溅板功能集成在上,有效地提高了发动机的性能,降低了制造成本。但是,由于结构复杂,壁厚变化大,导致产品制造困难,需要对压铸工艺进行研究和改进。

我公司生产的油底壳,材料是ADCl2,轮廓尺寸395mm×319mm×172mm,最小壁厚2.5mm。毛坯质量5-3kg,要求内腔在98KPa的空气压力下无泄漏,油道在290KPa的空气压力下无泄漏。应用于1.6L的,年产量70万件,是复杂油底壳的典型代表。

1原生产工艺及质量状况

1.1原生产工艺
(1)压铸机型选择:铸件投影面积1850cm²,选择1600t压铸机。
(2)零件浇注系统设计:零件浇注系统采用梳形设计,见图1。由于油道气密性要求高,滤油器端面不允许有气孔。为了提高内部质量,减少气孔、缩孔的产生,内浇口设置在该侧。


图1 浇注系统
 

(3)油道型芯设计:油道直径为15mm。长104.5mm。因受铝液的直接冲击,为了避免型芯过热变形和粘铝拉伤孔表面,型芯内部采用φ7mm冷却通道设计。见图2。
(4)压铸工艺参数:低速压射0.5m/s;高速压射4.8m/s;高速距离150mm;增压比压38MPa;增压距离500mm;浇注温度(670±10)℃

1.2存在的质量问题
产品进行批量试生产时,质量统计率高达30%,缺陷主要集中在:


图2油道型芯设计


(1)靠近内浇口安装滤油器的位置毛坯表面有裂纹,长度约5~10mm,深度贯穿,导致产品泄漏,不良比例占2%。
(2)靠近内浇口安装滤油器的位置内部存在严重气缩孔,直径约5mm,导致产品泄漏,不良比例占10%。
(3)靠近内浇口的M8螺孔内部存在缩松,导致产品泄漏,不良比例占10%。
(4)钢安装面,气孔标准φ1mm以下,间隔5mm以上,不良品气孔φ2mm,比例2%;端面,气孔标准不允许有气孔,不良品气孔φ1 mm,比例3%。

1.3缺陷原因分析
缺陷(1):由于局部壁厚变化较大,而且靠近内浇口,收缩受阻,在尖角位置形成应力,产生热裂。
缺陷(2):由于缺陷位置局部壁厚大,靠近内浇口,冷却不足,容易产生内部缩孔或缩松,而且充型侧面形状复杂,铝液充型时流动紊乱,易产生气孔,气孔和缩孔组合为气缩孔。
缺陷(3):由于M8局部壁厚太厚,靠近内浇口,而且是滑块成形,冷却不足,容易产生内部缩孔或缩松。
缺陷(4):由于铝液充型过程中局部有小的卷气,导致毛坯加工后气孔暴露。

2 工艺改进

2.1改变进浇方向。优化浇注系统
通过三种主要缺陷的大小、数量、位置统计,不难发现都发生在靠近内浇口这一侧。为了降低模具厚大位置的温度。加强冷却,避免产生缩孔和缩松;为了铝液充型平稳。避免产生卷气,形成气孔,我们改变进浇方向.内浇口设置在壁厚均匀,形状简单的另一侧。为了确认改进效果,我们对改进前和改进后的浇注系统进行模流分析,结果表明改进后的浇注系统可以有效解决缺陷问题。改进后模流分析见图3。

图3 模流分析


通过变更方案后。有效地解决了滤油器位置毛坯表面的裂纹缺陷和内部气缩孔问题。裂纹废品率由5%降低到零,气缩孔废品率由10%降低到0.5%。

2.2 运用超点冷工艺解决M8缩孔问题为了消除局部壁厚引起的缩孔,我们采用超点冷,即通过模型芯针冷却控制装置,使用高压冷却水对M8型芯针进行冷却。采用该工艺后,有效解决缩孔问题,废品率由10%降低到零。
2.3 运用模具局部打点的工艺,解决钢安装面和端面的气孔问题通过在模具钢油底壳安装面、滤油器端面问题部位均匀打点的工艺。解决毛坯面加工后出现的气孔问题。钢油底壳安装面点的尺寸是1mm,间隔2mm,深度0.5mm;滤油器端面点的尺寸是φ2mm,间隔2mm,深度0.5mm。采用打点工艺后,有效减小了气孔的大小和比例。钢油底壳安装面率由2%降低到0.5%,滤油器端面废品率由3%降低到零。工艺说明见图4。


图4 模具打点图


综上所述,通过工艺改进,成功地解决了产品的裂纹、气孔和缩孔问题,使产品的压铸合格率达到95%以上。

3 结束语
汽车压铸零部件功能复杂,技术要求高,生产量大,供应商必须保证优质、高效、低成本的制造,才能在激烈的市场竞争中取得成功。为此,需要大量创造、应用高新技术、实现可持续发展。

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