羅姿

摘要：變速箱殼體一直以來都是汽車部件中的安保件，它的構(gòu)造和作用直接關(guān)系到車輛行駛的性能和安全系數(shù)。隨著世界各國(guó)對(duì)于鋁合金壓鑄件技術(shù)的研發(fā)和不斷提升，市場(chǎng)上越來越多的開裂變速箱外殼顯露出了各種不同的原因，本文主要從產(chǎn)品設(shè)計(jì)，模具及壓鑄工藝等方面來闡述影響變速箱殼體熱裂的主要因素。

關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)缸體 ;變速箱殼體;壓鑄生產(chǎn);質(zhì)量控制

第一章：變速箱殼體應(yīng)力熱裂的原因分析

一、 產(chǎn)品設(shè)計(jì)因素

本文研究的變速箱體最大外形尺寸為420mm*400mm*420mm，鑄件最薄部分為4mm，最厚部分為16mm，質(zhì)量為17.53kg，屬于較大薄壁復(fù)雜殼體的鋁合金壓鑄件。汽車的變速箱殼體主要起到支撐齒輪（傳動(dòng)軸）和框架的作用，要保證各個(gè)傳動(dòng)軸之間的中心距和平行度，以此來確保汽車軸承的使用性能和使用壽命。

對(duì)于鑄件來說，產(chǎn)品設(shè)計(jì)的意義不容忽視，成熟的設(shè)計(jì)方案不僅可以保證質(zhì)量的穩(wěn)定性，還能降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。通過對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的內(nèi)部分析，我們可以看出不同質(zhì)量問題多集中在工藝方案方面，屬于澆冒口設(shè)計(jì)?；貭t料加入比例為45%，而澆注溫度控制在650攝氏度左右。

對(duì)于開裂的變速箱殼體進(jìn)行切割后，進(jìn)行了材料檢測(cè)，結(jié)果顯示如下：

由此可以看出，該壓鑄合金殼體中所含的硅元素過多，由于硅元素在鑄件中會(huì)增加合金流動(dòng)性便于鑄件成型，同時(shí)也導(dǎo)致了鑄件本身脆性大，因此要格外注意產(chǎn)品自身的金屬含量比例，以免發(fā)生鑄件渣孔和力學(xué)性能的缺陷。

二、 模具設(shè)計(jì)因素

在實(shí)際生產(chǎn)中，模具溫度是一個(gè)不容忽視的因素，模具溫度偏高會(huì)造成鑄件粘連，影響鑄件表面平整度，模具溫度過低又會(huì)造成產(chǎn)品的龜裂等問題，由于局部溫度的不同還會(huì)導(dǎo)致鑄件整體受力水平不同。一般來說，模具溫度要控制在180-280攝氏度時(shí)為宜，平時(shí)還要注意對(duì)模具進(jìn)行定期維護(hù)，來延長(zhǎng)模具壽命。

除了模具溫度以外，模具結(jié)構(gòu)也要達(dá)到一定的表面光潔度和表面硬度，才能保證鑄件的合格率，因?yàn)槟＞叩谋砻鏁?huì)設(shè)置有不同方向的澆道，根據(jù)液流方向設(shè)計(jì)的整個(gè)澆注系統(tǒng)是封閉的，這可以避免澆筑時(shí)多余的氣體彌散而造成氣孔。

三、 壓鑄工藝因素

鑄件的內(nèi)部質(zhì)量控制和射壓參數(shù)有很大關(guān)系，壓力過低時(shí)，鑄件會(huì)出現(xiàn)氣孔、縮孔。壓力過高又會(huì)帶來毛邊，并且對(duì)模具的性能也帶來影響。因此，要密切關(guān)注并控制射壓參數(shù)的變化，防止過快、過慢，也要防止過早過晚進(jìn)入澆道，如果過早（過快）地進(jìn)入澆道會(huì)攜裹入空氣形成空洞，相反，還會(huì)出現(xiàn)冷隔現(xiàn)象。關(guān)鍵在于如何把握壓力參數(shù)，將澆筑氣體盡可能地排出，使殘余的空氣均勻分布而不會(huì)導(dǎo)致澆不足等現(xiàn)象產(chǎn)生。

第二章：變速箱殼體應(yīng)力熱裂的對(duì)策和建議

一、 改進(jìn)鑄件結(jié)構(gòu)

為了使鑄件的內(nèi)壁厚薄更加均勻，可以適當(dāng)擴(kuò)大內(nèi)部澆道的面積，優(yōu)化冒口設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)鑄件結(jié)構(gòu)時(shí)更多考慮澆筑時(shí)間和射壓等因素，可以采用局部加壓的方式來提高鑄件補(bǔ)縮，考慮鋁液體流動(dòng)性的參數(shù)來確定如何減少氣體，使?jié)仓悠椒€(wěn)，可操控。作為變速箱殼體這類壓鑄區(qū)外的換向閥孔脫模問題，可以采取縮小鑄銷尺寸，改善鑄銷表面和修整模具表面等措施來解決，而產(chǎn)品的冷隔現(xiàn)象則需要改進(jìn)生產(chǎn)節(jié)拍，如縮短脫模劑的噴淋時(shí)間，調(diào)整壓鑄參數(shù)等方式來解決，模具和鋁液的養(yǎng)護(hù)同等重要，都會(huì)對(duì)產(chǎn)品合格率起到重要作用。

二、 控制澆筑過程

加強(qiáng)對(duì)壓鑄模的溫度控制，縮短從射壓倒開模時(shí)間的間隔，以此減少渣孔和開裂的現(xiàn)象。其中比較重要的參數(shù)有兩個(gè)：首先是溫度參數(shù)，指的是鋁液澆筑自始至終的時(shí)間內(nèi)的平均溫度，一般要求它要高于合金液相線溫度10-20攝氏度，但也不宜過高。其次是模具溫度，因?yàn)槟＞咴诒粷仓靶枰A(yù)熱，預(yù)熱溫度需要達(dá)到150-180攝氏度為宜。

根據(jù)計(jì)算機(jī)模擬程序可以得出，鑄件澆筑的時(shí)間和順序都可以經(jīng)過科學(xué)計(jì)算后避免空氣的卷入，當(dāng)鋁液流動(dòng)性不佳時(shí)，鑄件的邊角和過渡部分就容易出現(xiàn)脆性開裂和應(yīng)力場(chǎng)敏感等問題，因此，可以通過計(jì)算機(jī)分析來試驗(yàn)澆筑的流動(dòng)效果，以此提高產(chǎn)品合格率。

三、 提升壓鑄工藝

為了能夠完善模具內(nèi)腔的澆道和空間，可以在容易出現(xiàn)缺陷的部位之間加設(shè)一定的通道來起到迅速引導(dǎo)澆筑的作用，這一工藝需要反復(fù)試驗(yàn)和計(jì)算鋁液的流動(dòng)性和鑄件成型結(jié)果兩方面來綜合考慮，需要重點(diǎn)解剖參考試件的成分和探傷檢驗(yàn)，而冷隔、裂紋、毛邊等問題是肉眼可見的，因此該工藝的調(diào)整是至關(guān)重要的。

通過冷循環(huán)、點(diǎn)循環(huán)的方式來控制模具溫度，以此提高產(chǎn)品性能和合格率。比如在模具周圍設(shè)置冷水循環(huán)系統(tǒng)，或者在局部部位設(shè)置點(diǎn)冷卻或高壓冷卻，減少鑄件因?yàn)槭軣岵痪鶐淼娜毕?，這一環(huán)節(jié)可能需要改善填充效果和修整模具，同樣要求對(duì)模具的日常保養(yǎng)和維護(hù)。

以上兩點(diǎn)都是基于變速箱殼體的復(fù)雜結(jié)構(gòu)而提出的工藝改良，要想實(shí)現(xiàn)整體工藝的提升還要經(jīng)過更縝密和豐富的經(jīng)驗(yàn)技術(shù)來保障。

結(jié)語：

汽車用變速箱體鑄件采用鋁合金壓鑄工藝生產(chǎn)，它的特殊性來源于它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工藝流程嚴(yán)謹(jǐn)，本文通過計(jì)算機(jī)模擬和材料解剖分析了變速箱殼體應(yīng)力熱裂問題的根本原因，并提出了如改善鑄件結(jié)構(gòu)、控制澆筑過程、提升壓鑄工藝等優(yōu)化措施來減少此類問題的出現(xiàn)，經(jīng)過后期跟進(jìn)觀察與檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)這些措施可以提高變速箱殼體的品質(zhì)，并有助于企業(yè)批量生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效益，為我國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展提供一些參考借鑒。

參考文獻(xiàn)

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