劉江波，張順

某種車身鋁合金高真空壓鑄減震器塔成型分析研究

劉江波，張順

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

文章主要針對(duì)壓鑄鋁合金成型工藝進(jìn)行研究，合理總結(jié)壓鑄鋁合金成型分析項(xiàng)目，并且根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定分析參數(shù)，通過分析過程模擬成型分析結(jié)果，進(jìn)一步論證鋁合金高真空壓鑄減震器塔成型分析結(jié)論，進(jìn)行優(yōu)化分析設(shè)計(jì)，為鋁合金高真空壓鑄減震器塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供成型分析理論。

壓鑄鋁合金；成型分析；壓射速度；型腔氣壓

引言

真空壓鑄技術(shù)是在傳統(tǒng)壓力鑄造技術(shù)的基礎(chǔ)上輔以型腔抽真空技術(shù)，即先采用真空抽取裝置將壓鑄模內(nèi)壓室和型腔內(nèi)的氣體抽出，使金屬熔體在相對(duì)真空的條件下填充型腔。

近年來，隨著汽車輕量化發(fā)展需求及車身性能的逐漸提升，高真空壓鑄技術(shù)及高強(qiáng)韌壓鑄鋁合金主要用于汽車零部件中重要結(jié)構(gòu)件地制造，如減震器塔、底盤懸掛梁、三角臂，轉(zhuǎn)向臂；其他如殼體（熱處理）及變速箱外殼（無熱處理）等。如何進(jìn)行合理的成型分析，分析項(xiàng)目、分析順序?qū)φ婵諌鸿T技術(shù)的推廣應(yīng)用具有重要的意義。

1 成型分析項(xiàng)目

鋁合金高真空壓鑄件是在真空環(huán)境下，鋁合金液經(jīng)壓射頭高速注射到模具型腔內(nèi)，快速充型，快速固化而來的。高真空、高速壓射、快速充型、快速固化是高真空壓鑄的典型特點(diǎn)。因此，在設(shè)計(jì)鋁合金高真空壓鑄件時(shí)，需要確認(rèn)其成型性能。鋁合金高真空壓鑄件的成型分析項(xiàng)詳見下表1。

表1 成型分析項(xiàng)目

2 分析參數(shù)設(shè)置

2.1 溫度設(shè)置

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，鋁合金結(jié)構(gòu)件的料溫一般設(shè)置為680℃；一般件的料溫設(shè)置為650℃。因?yàn)楸敬畏治隽慵闇p震器塔屬于車身關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)件，因此料溫設(shè)置為680℃，如下圖1所示。

圖1 鋁合金液溫度設(shè)置

2.2 壓射速度設(shè)置

根據(jù)計(jì)算，設(shè)定壓射速度如下：0-0.825s速度是0.15m/s，0.825-0.836s的速度由0.15m/s上升到3.5m/s，0.836s后速度為3.5m/s，如下圖2所示。

圖2 壓射速度設(shè)置

3 分析過程

3.1 壓鑄速度的分析過程（如圖3所示）

圖3 壓鑄速度分析過程

3.2 型腔溫度場的分析過程（如圖4所示）

圖4 型腔溫度場分析過程

3.3 型腔氣壓的分析過程（如圖5所示）

圖5 型腔氣壓分析過程

3.4 卷氣分析過程（如圖6所示）

圖6 卷氣分析過程

3.5 凝固分析過程（如圖7、8、9所示）

圖7 凝固順序分析

圖8 凝固溫度分析

圖9 凝固過程中的氣孔分析

4 分析結(jié)論

4.1 壓鑄速度、型腔溫度、型腔氣壓的分析結(jié)果

1）壓射速度和填充速度滿足材料流動(dòng)和模具熱傳導(dǎo)要求；

2）澆注溫度及型腔溫度合理，模具壁厚滿足結(jié)構(gòu)要求，無明顯熱損失，金屬液無過冷現(xiàn)象，滿足鑄造工藝要求；

3）型腔氣壓合理，滿足充型要求。

4.2 卷氣及凝固結(jié)果

此澆排系統(tǒng)填充順序性較好，只有局部位置出現(xiàn)了包卷，適當(dāng)加寬調(diào)整兩側(cè)澆道，同時(shí)通過一些輔助高真空工藝手段解決局部問題，后續(xù)對(duì)此澆排系統(tǒng)稍做優(yōu)化改善，輔以局部擠壓工藝，基本能滿足產(chǎn)品的質(zhì)量需求。

圖10 卷氣及凝固分析結(jié)果及優(yōu)化措施

卷氣及凝固分析結(jié)果如下圖10所示，對(duì)于擺臂安裝點(diǎn)位置出現(xiàn)了輕微包卷和最后凝固的問題，為減輕氣孔以及縮松的出現(xiàn)，保證逐漸質(zhì)量，需要增加擠壓銷來解決；對(duì)于兩側(cè)填充不足的問題則需要通過加寬兩側(cè)澆道來解決。

5 下一步優(yōu)化

基于以上分析結(jié)論，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，減震器塔工藝數(shù)據(jù)優(yōu)化如下圖11所示。

圖11 優(yōu)化結(jié)果

[1] 陳學(xué)美,朱仁舉.高真空壓鑄技術(shù)在汽車鋁合金鑄件的應(yīng)用.2017中國有色合金及特種鑄造發(fā)展論壇論文集[C].2017.07-16.

[2] 鄭會(huì)芬(導(dǎo)師:曹韓學(xué)).高動(dòng)態(tài)響應(yīng)真空壓鑄技術(shù)與系統(tǒng)的研究.重慶大學(xué)碩士論文[C].2013.05-01.

Study on the relationship between composition and properties of aluminum alloy high vacuum die casting materia

Liu Jiangbo, Zhang Shun

（Technology Center of Anhui Jianghuai Automobile Group Co., Ltd., Anhui Hefei 230601 )

This paper mainly studies the forming process of die-casting aluminum alloy, reasonably summarizes the molding analysis items of die-casting aluminum alloy, and sets the analysis parameters according to the experience, and further demonstrates the forming analysis conclusion of aluminum alloy high vacuum die-casting shock absorber tower through the analysis process simulation analysis results, The optimization analysis and design is carried out to provide the forming analysis theory for the structural design of aluminum alloy high vacuum die casting shock absorber tower.

Alloying element;Molding analysis;Injection velocity;Cavity pressure

A

1671-7988(2020)24-171-03

劉江波（1976-），男，陜西西安人，安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心車身設(shè)計(jì)研究院長，碩士，長期從事汽車車身、內(nèi)外飾等的設(shè)計(jì)開發(fā)工作。

U466

A

1671-7988(2020)24-171-03

復(fù)雜薄壁壓鑄鋁合金零部件成形與應(yīng)用關(guān)鍵共性技術(shù)（2016YFB0101603）。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2020.24.055

CLC NO.: U466