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鋁合金鑄件在汽車上的應用

發布者:東固模具
10-18
2019

鋁鑄件在汽車上的用量正在逐年增加,應用范圍也在不斷擴大。一般來講,鋁鑄件在汽車上的應用可分為三個方面:①殼體件,如離合器殼、變速箱殼等;②發動機部件;③其它非發動機部件。

鑄件的鑄造工藝隨鑄件的使用場所及結構特點的不同而不同。在選擇鑄造工藝時一般要從以下幾個方面進行考慮:①成本。這一點很重要,由于汽車工業的特點是大批量生產,生產成本直接決定其市場競爭能力;②鑄件的設計特點;③對鑄件力學性能的要求;①生產單位的技術水平;⑤生產單位的現有生產條件。

一、殼體件

殼體件主要有離合器殼、變速箱殼體、轉向器殼體以及其它為降低重量而用鋁合金代替鋼鐵的殼體件,如搖臂蓋、后橋殼體、油槽、正時鏈輪蓋殼體件、油泵及水泵殼體、變速箱變矩器殼體等。這些殼體件較常用的鑄造工藝是壓鑄,其原因主要是壓鑄是大批量生產此類鑄件的較經濟的方法,且壓鑄的效率和出品率也非常高。壓鑄還可較大限度的減小鑄件壁厚以減輕鑄件重量,減少后續加工量,同時鋁鑄件具有較好的表面質量和尺寸精度。當然,從投資成本方面考慮,目前國內一些小廠為降低投資風險,也有采用金屬型重力鑄造法或低壓鑄造法生產離合器殼體等。

二、發動機部件

這類部件均為發動機的主要部件,除發動機缸體可采用壓鑄工藝生產外,其它鋁鑄件均要求具有比鋁鑄件的力學性能。這些部件主要有缸蓋、進氣歧管、活塞發動機托架和連桿等,它們均為非常關鍵的保安部件。

1.發動機缸體

缸體是較大的發動機部件,一般用鑄鐵鑄造。采用鋁合金代替鑄鐵可使缸體重量減輕30%以上。目前,鋁合金發動機缸體的應用正在逐漸推廣。然而,目前的發動機缸體一般使用鑄鐵缸套,這使重量的進一步減輕受到了限制。為解決這一問題,Honda等汽車公司了一種纖維增強的鋁基復合材料缸套用在鋁合金發動機缸體上,取代鑄鐵缸套。這種鋁基復合材料缸套可降低汽缸的變形,提高汽缸和活塞的性能。

通常,用來鑄造缸體的鋁合金均為高硅的過共晶鋁硅合金,如390合金。這類合金有很好的性及耐熱性,但390等高硅鋁合金有許多缺點,如鑄造性能不好,機械加工性能也不如亞共晶鋁硅合金和鑄鐵,因此,目前各汽車公司都在研究使用低硅或中硅的亞共晶鋁硅合金鑄造汽缸體。對此,一方面要借助復合材料技術,另一方面也可采用表面改性技術提高亞共晶鋁硅合金的性和耐熱性等。

鋁合金缸體目前還限于在汽油機缸體上使用,在柴油機上的應用尚未開始。其原因是:一方面柴油機缸體需要承受比汽油機缸體的機械應力,另一方面由于鋁合金缸體的剛度不夠,在柴油機上使用會使噪聲。但是,鋁基復合材料的開蕊將會使鋁合金的應用在未來擴大至柴油機。

2.缸蓋和進氣歧管

幾乎所有的現代汽車均使用鋁合金缸蓋和鋁合金進氣歧管。其原因除要減輕重量外,還因鋁合金的導熱性好,可使熱量地排出。這兩種部件一般采用砂芯金屬型重力鑄造或砂芯金屬型低壓鑄造,砂芯一般用熱芯盒或殼芯法制造。

3.活塞和連桿

活塞是較早用鋁合金制造的汽車部件之一,目前,汽車用活塞是采用鋁合金制造;而連桿則不然,目前還沒有使用鋁合金的?;钊话阌弥亓饘傩头ㄉa,在渦輪增壓發動機上使用的活塞常常用擠壓鑄造法生產。用擠壓鑄造法生產的活塞,其冶金質量和力學性能均超過重力金屬型法生產的鑄件。還處于試驗階段而少量使用的連桿也采用擠壓鑄造法生產。

目前生產的汽車,尤其是小轎車,主要為發動機前置型的。用鋁合金代替鑄鐵制造發動機部件,使發動機重量減輕,這不僅可以提高汽車的燃油經濟性,而且可提高汽車的性,駕駛性能也隨之提高。

三、非發動機結構件

這類部件均為鋁鑄件在汽車上的較新應用,主要為一些對性要求嚴格的部件。這類部件的應用主要得益于一些新的鑄造技術的發展。由于是保安部件,因此對鋁合金的冶金質量、力學性能和鑄造工藝要求很高。這些部件主要是車輪、懸架系統定位臂、發動機框架、轉向節、液壓泵總成、剎車鉗、油缸、剎車盤等。

懸架系統定位臂、液壓泵總成、剎車鉗等幾乎均采用重力金屬型鑄造法生產,也有采用擠壓鑄造法生產的,如日本的馬自達公司。發動機框架是一種大型薄壁件,目前仍處于試驗或樣機階段,其鑄造工藝從經濟性角度考慮可采用低壓鑄造法、壓鑄或重力金屬型鑄造法等。

我國鑄鋁件在汽車上的應用與發達的差距很允全鋁汽車的尚未開始,這種輕視汽車輕量化的局面估計不會持續很長時間。一方面我國有關部門正著手制訂有關的環保立法,對汽車的排放污染和燃油經濟性均將進行限制,另一方面汽車市場的激烈競爭也要求國內汽車廠生產自己的輕量化汽車。


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