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                专业生产金属压铸脱●模剂,金属切□ 削液厂家

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                汽车变速箱铝合金侧盖压铸缺陷分析与工艺改进

                日期:2016-08-08
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                核心提示:针对复杂产品汽车变速箱侧盖,利用模流分析技术优化浇注系统设计,通过采用模具表面抛丸处理、增加Cu含量、改进型芯针设计和冷却系统设计、应用模具倒扣工艺,提高了模具表面强度和产品硬度,解决了铝合金产品弯曲、缩孔及变形等问题,使产品的压铸合格率由70%提升到95%以上。
                汽车变速箱铝合金侧盖压铸缺陷分析与工艺改进

                广东鸿图科技№股份有限公司 ;通用汽车中国有限公司

                周海军 曾恺 江永河  常移迁
                 
                变速箱是汽车传动系统的重要零部件。但是,变速箱结构复杂,壁〓厚变化大,内部卐品质和表面品质、加工尺寸精度、气密性要求高,导致产品制造困难,废品率高,需要对压铸工艺进行研究和改进。

                我公司生产的变速箱侧盖,材料是ADC12,轮↑廓尺寸为395mm*328mm*99mm,最小壁厚为2mm,产品质量为3.3KG。内部品质要求符合ASTME505标准,铝合金气(缩)孔等级1。表面品质要求产品毛坯表卐面不允许有铸点、飞边、毛刺。加工尺寸精度要求压铸毛坯平面度小于0.5mm。气密性要求产品内腔在70KPA的空气压力下,泄漏量小于4.64.6量小于0.81ml/min。该产品年产量为50万件。

                1  原生产工艺◤及品质状况
                1.1  原生产工艺
                1.1.1  压铸机型选择
                由于铸件投影面积为1526cm2,选择13500KN压铸机。
                1.1.2  模具设计工艺参数
                压室⊙直径为100mm,内浇口截面积为5,43cm2充满度为40%。
                1.1.3   浇注系统设计
                浇注系统采用 梳形设计,制定了两个方案∞,通过模流分析确定最优方案,分别见图1和图2。

                铸①件带浇注系统实物见图3。
                汽车变速箱铝合金侧盖压铸缺陷分析与工艺改进
                  图 2  




                 
                模流分析结果表明,方案2充型平稳,避免产生卷气,形成气孔 ; 实现了水尾填充在产品右上侧的目的,可以通过渣包及排气槽→减少铸件缺陷。
                1.1.4  模具表面抛丸处理
                变速箱侧盖清洁度要求很高,产品整体杂质颗粒质量要求小于1.84mg,油道杂质颗粒质量要求小于0.34mg,为此,铸造毛坯表面不允许有铸点.而模具压铸一定数量后,由于反〖复冷热循环、铝液冲蚀,很容易发生龟裂,产生铸点.为此模具型腔表面采用抛丸处理,强化表面品质,推迟¤龟裂发生的时间。
                1.1.5  压铸工艺参数
                低速⌒ 压射为0.35m/s,高速压射为4.5m/s,高速距离为500mm, 增压比压为30MPa,增压¤距离为☆640mm,浇注温度为(665±10)℃。

                1.2存在的问题
                产品进行批量试生产时,产品硬度不良率为100%,其他缺陷导致①废品率高达30%,具体情况如下:①产品压铸完成20h后,解剖指定位置4处,测量截面的硬度(HRB),要求大于40,实际测量数据为25~50,不能满足♂技术要求,在设备高温运转状态下,可能会影响使用功能。硬度测量位置见图4。②产品油道1型芯※针弯曲,表面粘铝拉伤,导致产▂品孔偏,尺寸超差,不良率为20%。③产品压铸变形严重,要求毛坯平面度为0.5mm,实际为0.77,导致产品黑皮残留,不良率为5%。④产品油道1和油道2交叉※位置有缩孔,直径约为3mm,导致产品泄漏,不良率为3%。

                针对上述问题进行分析,认为:
                ①ADC12的Cu含量要求为1.5%~3.5%,我公司变速箱侧盖的Cu含量为1.65%左右,国外同一规格产品々的的Cu含量在2.3%左右,其截面硬度(HRB)可以保证大】于40。
                ②零件的油道型芯针直径为16mm,长度为259mm,小端脱模斜度⌒仅为0.38°,冷却困难,压铸过程中容易受到铝液的冲击,产生过热变形弯曲。
                ③由于产品动模轴承孔1位置包紧力小,定模对应位置包紧力大,导致产品脱◤模时,受拉而局部变形。
                ④由于该处属于油道1和油道2的交叉重叠位置,局部壁厚很厚,是压铸过程中的热节,最后凝固,产生缩孔。

                2 工艺改进
                2.1 增加Cu含量 , 提高产□品硬度
                表1为Cu含量与产品硬度对应关系的具体数据。

                表1Cu 含量与产品硬度对应关系的试验数据

                试验发现随着Cu含量的增加, 产①品硬度也相应增加◣。 当Cu含 量 为2.1% ~3.5% 时, 产品硬度 (HRB)可以满足40以上的技术要求。

                2.2  改●进型芯针的设计,防止弯曲变形
                为了避免该缺陷♀,型芯针内部设计6mm的◣冷却水道▲,加强型芯针的冷却;设计型芯针和滑块配合段直径为16mm,长度为40mm,防止铝屑进入型芯针套导致断针;设计型芯针和滑块配合∴段后部直径为15mm,针套有单边0.5mm的间隙,长度为285mm,在型芯针受力变形时,有间隙可以随动,防止型芯针卡死后弯曲变形。采用该工艺后,型芯针没有发生『弯曲变形,铸孔表▓面品质良好,没有粘铝拉伤缺陷。因弯曲变形导致的废品率由20%降低到0。型芯针设计见图5。

                2.3  采用模具局部倒扣结构,防止受拉变形
                在产品↘动模轴承孔1位置采用宽2mm、深0.3mm的倒扣,增加动模局部的包紧☆力,使产品脱模时不会受拉变形。该工艺实施后,产品受拉变形降到0.5mm以下,因产品受拉变形导致的废品率由5%降低到0.5%。

                2.4 点冷改为直冷,减小缩孔直〗径
                原产生缩孔的位置设计有◥点冷,但是冷却强度不足,通过修模,把点冷改为直◢冷,有效地减少了缩孔缺陷, 使缩孔直♂径由3mm降 到1mm以 下, 产品泄漏比例由3% 降低到0.5% 。

                3  结语
                通过上述工↑艺改进, 成 功 地解决了产品的硬度不足、 型芯针№弯曲 、 产品受拉变形和缩孔问题, 使压铸变∩速箱侧盖产品的合格率达到95% 以上。