H240緩速器蓋低壓鑄造工藝開發(fā)

王茂

陜西法士特汽車傳動工程研究院 陜西西安 710119

1 序言

液力緩速器是一種車輛輔助制動裝置，它將車輛緩速制動時的動能轉(zhuǎn)換為工作液的熱能，利用發(fā)動機(jī)冷卻循環(huán)將熱量散發(fā)，實(shí)現(xiàn)車輛緩速、減速[1-2]。目前，我公司生產(chǎn)的緩速器分為串聯(lián)和并聯(lián)兩類。在串聯(lián)緩速器H400型的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)人員新開發(fā)了H240型串聯(lián)緩速器，與H400型相比，H240型適用于較小扭矩車輛，進(jìn)一步拓寬了串聯(lián)緩速器的匹配范圍。其中H240-23002緩速器蓋是H240型緩速器的重要部件，對H240型串聯(lián)緩速器的性能有重要影響。我們采用金屬型低壓鑄造工藝對H240-23002鑄件進(jìn)行開發(fā)。

2 H240-23002緩速器蓋概述

H240-23002緩速器蓋應(yīng)用于我公司新開發(fā)的H240型串聯(lián)緩速器上，鑄件外形尺寸為417mm×417mm×92mm，外圓直徑為318mm，鑄件質(zhì)量約6.5kg，結(jié)構(gòu)形狀如圖1所示。

圖1 緩速器蓋鑄件

鑄件材料為ZL101A（ZAlSi7MgA），進(jìn)行T6熱處理；抗拉強(qiáng)度≥295MPa，伸長率≥3%，硬度≥80HBW；在壓力0.7MPa、總時間105s（充氣時間80s、平衡時間20s、檢測時間5s）試驗(yàn)條件下泄漏量≤20mL/min。

鑄造工藝難點(diǎn)如下：

1）周邊有四處均布的厚大部位（各有一M18螺紋通孔），厚約43mm，如圖2所示。

2）鑄件上有八處厚大搭子（各有一φ9mm通孔），厚約47mm。以上均為縮孔缺陷易發(fā)部位，從澆注及模具工藝設(shè)計(jì)上更要予以重視，以規(guī)避批量缺陷的發(fā)生。

圖2 四處厚大部位

3 鑄造方案

（1）工藝方案 方案一為單澆口中心進(jìn)料工藝，如圖3所示；方案二采用澆口盆澆注工藝，四澆口均布進(jìn)料澆注，如圖4所示。

經(jīng)分析，方案一雖工藝簡單，但厚大部位均在澆注系統(tǒng)遠(yuǎn)端，難以有效補(bǔ)縮，不利于鑄件缺陷的預(yù)防和規(guī)避；方案二雖相對復(fù)雜，但多澆口正對厚大部位，可有效補(bǔ)縮，缺陷出現(xiàn)幾率比方案一大幅降低，因此考慮到鑄件內(nèi)部質(zhì)量要求和預(yù)防缺陷，決定采用方案二。

（2）鑄造凝固模擬 在鑄件和澆注系統(tǒng)的3D數(shù)模構(gòu)建完成后，經(jīng)過鑄造模擬軟件分析，發(fā)現(xiàn)充型比較理想，各部位充型平穩(wěn)，凝固順序合理，澆口補(bǔ)縮效果理想，如圖5所示。

圖3 方案一

圖4 方案二

4 生產(chǎn)試制及加工驗(yàn)證

（1）模具準(zhǔn)備 對模具進(jìn)行噴砂清理、預(yù)熱，噴涂最佳模具溫度為180～250℃；型腔部位噴涂艾奇森395涂料，要求厚度0.2～0.4mm；澆口部位先噴涂艾奇森395涂料，再刷涂氧化鋅涂料，要求厚度0.6～1.0mm。

圖5 凝固模擬

模具裝配好后安裝至低壓機(jī)，烘烤模具至350～450℃、澆口盆溫度至500～600℃時準(zhǔn)備澆注。模具裝配如圖6 所示。

（2）工藝參數(shù)的確定 澆注過程分為升液階段、充型階段、保壓階段、卸壓冷卻階段[3]，具體工藝參數(shù)見表1。

表1 澆注工藝參數(shù)

（3）第一輪澆注 模具溫度達(dá)到工藝要求后，采用表1中的工藝參數(shù)開始澆注。初期模具溫度不均勻，燙幾模工藝件后正常穩(wěn)定澆注?？傮w澆注過程基本順利，鑄件外觀質(zhì)量符合要求，如圖7所示。生產(chǎn)過程中送X射線檢測一件，鑄件內(nèi)部未發(fā)現(xiàn)鑄造缺陷，符合要求；后處理完成后送一件至檢計(jì)劃線室進(jìn)行全尺寸檢測，符合企標(biāo)S27006—2013要求。

但生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)以下需改進(jìn)的問題：

1）澆口易堵，澆口盆烤火架火勢偏小，澆口盆烤火效果不理想。

圖6 模具裝配

圖7 鑄件實(shí)物

2）八處厚大搭子的預(yù)鑄孔孔徑小，無明顯減肉效果，可取消。

（4）第二輪澆注 根據(jù)第一輪澆注中發(fā)現(xiàn)的問題，分析如下：模具下?？蜻M(jìn)出氣口太小，內(nèi)部烤火架充分燃燒所需空氣不足，故烤火效果不理想。改進(jìn)如下：下模框每一面各加4個φ40mm孔（見圖8），增加進(jìn)氣量，使烤火架火焰可充分燃燒，也便于觀察烤火架火勢。另外，取消八處預(yù)鑄孔，以減小備模工作量及模具易損件種類。

圖8 下?？蚋倪M(jìn)

改進(jìn)完成后進(jìn)行第二輪澆注驗(yàn)證，澆注過程穩(wěn)定，澆口易堵問題已解決，鑄件外觀及內(nèi)部質(zhì)量均符合要求。

（5）加工驗(yàn)證 某批緩速器加工樣件18件，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。

需說明的是，由于處于樣件試制階段，暫未采購氣密檢測機(jī)，采用水密試漏方式進(jìn)行泄漏檢測，即水中只要發(fā)現(xiàn)對零件型腔充氣后有氣泡冒出，則認(rèn)為產(chǎn)品泄漏，不合格。

發(fā)現(xiàn)渣孔和螺紋孔泄漏的鑄件如圖9、圖10所示。

圖9 鑄件渣孔

圖10 螺紋孔泄漏

表2 緩速器鑄件加工結(jié)果統(tǒng)計(jì)

5 結(jié)束語

H240-23002緩速器蓋的鑄件工藝開發(fā)歷經(jīng)鑄造及模具工藝的確定及優(yōu)化、前期準(zhǔn)備工作、后續(xù)澆注驗(yàn)證和機(jī)加工及泄漏檢測驗(yàn)證，結(jié)果表明鑄件尺寸及內(nèi)部質(zhì)量符合企標(biāo)S27006—2013技術(shù)要求，澆注過程穩(wěn)定。本次開發(fā)為法士特H240型串聯(lián)緩速器提供了試制及量產(chǎn)保障，也為后續(xù)類似鑄件工藝開發(fā)積累了經(jīng)驗(yàn)。