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H240緩速器蓋低壓鑄造工藝開發(fā)

2020-02-22 10:07:32王茂
金屬加工(熱加工) 2020年1期
關(guān)鍵詞:烤火速器充型

王茂

陜西法士特汽車傳動(dòng)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(dòng)裝置,它將車輛緩速制動(dòng)時(shí)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為工作液的熱能,利用發(fā)動(dòng)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(duì)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(duì)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(zhǎng)率≥3%,硬度≥80HBW;在壓力0.7MPa、總時(shí)間105s(充氣時(shí)間80s、平衡時(shí)間20s、檢測(cè)時(shí)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(jiǎn)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(duì)復(fù)雜,但多澆口正對(duì)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(guò)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(duì)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(shí)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(guò)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(guò)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(guò)程中送X射線檢測(cè)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(cè),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(wèn)題:

1)澆口易堵,澆口盆烤火架火勢(shì)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(wú)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(wèn)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??蛎恳幻娓骷?個(gè)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(shì)。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(guò)程穩(wěn)定,澆口易堵問(wèn)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(shuō)明的是,由于處于樣件試制階段,暫未采購(gòu)氣密檢測(cè)機(jī),采用水密試漏方式進(jìn)行泄漏檢測(cè),即水中只要發(fā)現(xiàn)對(duì)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(yǔ)

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(cè)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(guò)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)。

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