汽車鑄件工(gong)藝知谍战深海🔞下载🌈識及其鑄造(zao)技術發展趨勢
- 發(fa)布時間：2025-11-30
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鑄造(zao)是zui古老的金屬成(chéng)形方法之一，汽車(chē)零件中大約有15%~20%為(wéi)采用不同鑄造方(fang)法生産的鑄件，這(zhe)些鑄件主要為動(dong)力系統關✨鍵部件(jiàn)和重要的結構部(bu)件。
目前歐美汽車(chē)工業發達guojia的汽車(che)鑄件生産技術先(xiān)進，産品質量好，生(sheng)産效率高，環境污(wu)染小。鑄造原輔材(cai)料已形成系列化(huà)和标準化，整個生(shēng)産過程已經實現(xian)了機械化、自動化(hua)和智能化。這些guojia普(pǔ)遍采用數字化技(ji)術提升鑄造工藝(yì)設計水平，鑄件廢(fèi)品率約為2%~5%，并且已(yǐ)經建立跨國服務(wu)系統并實現網絡(luo)技術支持。與之相(xiang)比，我國的汽車鑄(zhu)件雖然産量較大(da)，但大多數都是附(fu)加值和技術含量(liang)較低，結構相對簡(jian)單的黑色鑄件，與(yǔ)國外水平差距較(jiao)大。本文主要從汽(qì)車節能環保等方(fang)面的發展需求，論(lùn)述了汽車鑄件和(he)汽車技術的發展(zhǎn)方向。
1 汽車鑄件的(de)發展方向
1.1 汽車鑄(zhù)件的集成化設計(jì)
随着汽車節能環(huán)保以及降低生産(chan)成本的要求不斷(duàn)zeng加，充分利用鑄造(zào)成形的優勢，将原(yuan)有沖壓、焊接📧、鍛造(zào)和鑄造成形的數(shu)個💃零件，通過合理(lǐ)的設計以及結構(gòu)優化，實現集成零(ling)件的鑄造成形，可(kě)以有效地降低零(líng)件的重量和減少(shao)不必要的加工工(gong)藝過程，從而實現(xiàn)♻️零件的輕量化和(hé)高性能化。
圖1為一(yi)汽集團開發的一(yi)體化橋殼，用以代(dài)替焊接橋殼及帶(dai)半㊙️軸套管鑄造橋(qiao)殼的新産品，實現(xian)鑄件的集☂️成化鑄(zhù)造🐉，充分利用⭐鑄造(zao)成形的優勢。目前(qián)常見的鑄造整體(tǐ)式橋殼的主要形(xíng)式是在橋殼的兩(liǎng)端壓入無🔆縫鋼管(guǎn)作為半軸套管，并(bing)用銷釘固定形成(cheng)橋殼總成。為進一(yī)步提高橋殼的強(qiang)度、剛度和簡化工(gōng)藝過程，一汽集團(tuan)開發出了直接在(zài)橋殼上鑄出半軸(zhóu)套管(圖1橋殼兩側(ce)🐅的部分)的一體化(hua)橋殼，其♋特點是減(jiǎn)少加工難度，成本(běn)降低較多☔，橋❄️殼結(jié)構趨于簡單，且橋(qiáo)殼剛性較💞好，可制(zhi)成複雜而理想的(de)形💁狀，壁厚能夠變(biàn)化，可得到理想的(de)應力分布，其強度(du)及剛度均較♋大，工(gong)作可靠。由👌于集成(cheng)了半軸套管，鑄件(jiàn)尺寸顯著zeng加，鑄件(jiàn)長2 258 mm，其單件重量超(chao)過200 kg。針對這一集成(cheng)鑄件📧的特點，企業(ye)建立了zhuanyong生産線用(yong)以保證生産。
汽車(chē)鑄件集成化的發(fā)展趨勢在有色合(he)金鑄件方🛀面的發(fā)展💔geng為明顯。為了充(chōng)分利用鑄造工藝(yì)能夠實🍓現複雜結(jié)構鑄件的生産🌍的(de)特點，出現了集成(cheng)設計的車門内闆(pǎn)、座椅骨架、儀表闆(pǎn)骨架、前🔱端框架和(he)防火牆等集成設(shè)計的高壓鑄件，其(qí)尺寸顯著大于目(mu)🔞前生産的鑄件，需(xū)要4 000~5 000 t甚至geng大噸位的(de)壓鑄機進行生産(chan)。
在保證汽車的(de)強度和anquan性能的前(qián)提下，盡可能地降(jiàng)低汽車的整備質(zhì)量，實現輕量化，從(cong)而提高汽車的📧動(dong)力性，減少燃料消(xiao)耗，降低排氣污染(ran)。汽車整備質量每(měi)減少100 kg，百公裡油耗(hao)可降低0.3~0.6 L，若汽車整(zheng)車重量降低10%，燃油(yóu)效率可提高6%~8%。随着(zhe)環保和節能的需(xu)要，汽車的輕量化(hua)已經成為世界汽(qì)車發展的潮流，汽(qi)車鑄件的輕量化(hua)也成為汽車鑄件(jian)的重要發展方💋向(xiang)之一。
1.2.1 汽車鑄件的(de)輕量化設計
出于(yu)鑄件整體anquan系數的(de)需要，等厚度設計(ji)是汽車鑄♌件主要(yao)設🌈計方法之一。然(ran)而等厚設計的主(zhǔ)要弊端☁️是無🈲法充(chōng)分發揮結🚶♀️構性能(neng)，并導緻鑄件重量(liang)的zeng加。采用CAE 分😄析、拓(tuò)撲優化等手段，對(dui)零部件進行優化(huà)設計，使零部件各(gè)個部位的應力值(zhí)接近，即💜各個部位(wèi)的壁厚不一緻，受(shou)力小的部位減薄(báo)料🔆厚或不要材料(liào)，從而減輕🆚零件的(de)重量。考慮🔴到鑄造(zào)成形可以實☁️現複(fú)雜結構鑄件的成(cheng)形，可以實現各種(zhǒng)不規則的異型截(jie)面。設計時，采用CAE或(huo)拓撲優化等手🧑🏾🤝🧑🏼段(duan)，對零部⚽件進行應(yīng)力分析。根據😘力的(de)分布，确定零部件(jiàn)的形狀和具體局(ju)部的💜材料厚度。通(tōng)過對鑄件💛加筋、挖(wa)孔和變厚化，可使(shǐ)零部件的重量大(dà)大降低。
圖2 是東風(feng)精密鑄造有限公(gōng)司對商用車支座(zuò)進行優化設計前(qián)後的鑄件外形對(dui)比，可見鑄件初始(shǐ)重量為🌈6.6 kg，其設計為(wei)典型的等厚設計(ji)。該鑄件經過加筋(jin)、挖孔和變截面等(děng)一系列輕量化設(she)計🔴方法後，鑄件重(zhòng)量變為3.0 kg，減重效果(guǒ)可達50%以上。
汽車鑄(zhù)件開發與數字技(jì)術的全面結合可(kě)以顯著地提升鑄(zhu)🛀🏻造技術水平，縮短(duǎn)産品的設計和試(shi)制周期。目前數字(zì)制造技術已經廣(guang)泛應用于汽車鑄(zhù)件的開發。在鑄件(jiàn)結構設計及鑄造(zào)工藝設計階段，Pro/E，CATIA，和(he)UG 等三維設計軟件(jian)已經獲得了🌐廣泛(fàn)的應用，部分先進(jin)的鑄造企業已經(jing)實現了無紙化設(shè)計。MAGMA，ProCAST以及華鑄CAE 等軟(ruǎn)件已經被廣泛用(yòng)于汽車鑄件凝固(gù)過程、顯微組織、成(chéng)分偏析和材質性(xìng)能等方面⛱️的模拟(ni)，還可以😄對鑄造過(guò)程中的速度場、濃(nóng)度場、溫度場、相場(chǎng)、應力場等方面♻️的(de)模拟，能夠确保在(zài)批量生産前使工(gōng)藝方案得到優化(hua)。
為适應汽車鑄件(jiàn)快速開發的需求(qiú)，在CAD/CAE的設計與開🐅發(fa)的基礎上，RP(快速原(yuan)型技術)已經被廣(guang)泛用于汽車鑄件(jiàn)的快🈲速試制。在獲(huo)得CAD/CAE 原始數據後，采(cai)用逐層堆積的方(fāng)法，通過粘結，熔結(jié)或燒結的方式獲(huo)得鑄件原型或形(xing)成鑄件所需模具(ju)的💛原型。前者可用(yong)熔模💚鑄造，石膏型(xing)鑄造等方法試制(zhi)鑄件樣件，後者可(kě)直接作為模具制(zhì)造砂芯，通過組芯(xin)造型而澆注出鑄(zhù)❄️件。此外，還🐪可以用(yòng)粉料激光燒結法(fa)😘（SLS），直接完成砂芯和(hé)砂型的制作，從而(ér)獲得鑄件試制所(suo)需🍓要的砂型🌐。對于(yú)結構相對簡單的(de)外模，還可以采用(yong)數控機床☂️，用可加(jiā)工塑料進行CAM加工(gōng)🧡，從而獲得鑄件❤️試(shì)制所需的芯盒和(he)模💃樣，或是直接對(dui)砂塊進行加工，直(zhi)接獲得外模的砂(shā)型。
總體上說，數字(zì)化技術已經貫穿(chuān)鑄件的設計、開發(fā)以及試制的各個(gè)環節，有效提高了(le)鑄件的開發速度(dù)和效率。目前主要(yao)存在的問題是設(she)計、分析和快速制(zhì)造等方面的數字(zì)化技術各自獨立(li)，當開發過程由一(yī)個階段向另一個(ge)階段轉化時，還✍️需(xu)要進行🏃🏻相當繁瑣(suo)的數據轉換工作(zuò)。希望在将來能夠(gòu)針對🏒鑄件開發各(gè)個環節所應用的(de)數字化技術開發(fa)出統一的數🌂據接(jie)口🏃🏻♂️平台，建立标準(zhun)化的數據轉換标(biāo)🈲準，實現不同軟件(jiàn)之間數據的無縫(feng)轉換，從而geng進一步(bu)的提高鑄件的開(kai)發速度。
2 汽車鑄造(zào)技術的發展方向(xiàng)
2.1 薄壁複雜結構鑄(zhù)件的生産技術
随(suí)着汽車工業的發(fā)展和節能減排的(de)需求，汽車零✂️件日(rì)趨🐕輕量化，通過薄(bao)壁化設計，實現輕(qīng)量化是發✌️動機缸(gang)體的重要發展方(fāng)🈲向。以一汽鑄造有(yǒu)限公司為一汽♌大(dà)衆公❌司生産鑄鐵(tie)缸體為例，早期生(shēng)産的🏃♂️06A 缸體壁厚✌️4.5mm±1.5 mm，EA111 缸(gang)體壁厚4 mm±1 mm，目前批量(liàng)生産的EA888Evo2 缸體壁厚(hou)3.5 mm±0.8 mm，下一代EA888Gen.3 缸體産品(pǐn)結構則geng為複雜，其(qí)壁厚僅為3mm±0.5 mm，是目前(qián)zui薄的灰口鑄鐵缸(gang)體。盡管批量生産(chan)中存在着👣斷芯、漂(piao)芯以及🈲壁厚尺🧑🏽🤝🧑🏻寸(cùn)波動較大的問題(ti)，但是通過控制💚砂(shā)芯和型砂的質☀️量(liang)，采用目前廣泛使(shi)🚶用的水平💃卧澆工(gōng)藝😘還是能夠滿🐕足(zu)EA888Evo2 缸體的生産要求(qiu)，但無法滿足EA888Gen.3 缸體(tǐ)的生産要求，必須(xu)采用整體組芯立(li)澆工🐆藝。
圖3示出了(le)水平卧澆和組芯(xīn)立澆示意圖。針對(duì)缸體3 mm薄壁❌特點📐，組(zu)芯立澆工藝對制(zhi)芯和組芯都提出(chu)了苛刻的要求。制(zhì)芯中心可實現制(zhì)芯生産的高度智(zhi)能化、自動化。從原(yuán)砂、樹脂的加入，混(hun)砂、制芯、修芯、組裝(zhuāng)、塗料和烘幹到造(zào)型以及組下芯全(quan)過♻️程均可以㊙️實現(xiàn)高度自動化，使砂(sha)芯制芯質量、組裝(zhuāng)質量即尺寸精度(dù)和塗料烘幹質量(liàng)等得到了穩定的(de)保證，從而避免了(le)因人為因素而造(zao)成的質量和尺寸(cun)風險⛷️，适應大批量(liàng)汽缸體👅制芯生産(chǎn)的需要。能夠有效(xiao)解決大批量🔞生産(chǎn)時，廢品率不穩🧑🏾🤝🧑🏼定(dìng)和居高不下的問(wèn)✨題，同時由于砂芯(xin)尺寸精度的提高(gāo)，也ji大地降低了清(qīng)理工作量✔️和成本(ben)，并且完全能夠有(you)效保證3mm壁厚尺寸(cun)要求。
随着節能、環保以(yi)及降低部件成本(ben)的要求不斷zeng加，鋁(lü)鎂合金大🚩型結構(gou)鑄件已經成為重(zhong)要的發展趨勢，其(qí)制造技術也成為(wéi)目前的開發熱點(dian)。目前鋁鎂🔱合金大(da)型結構👉件的主要(yào)生産技術有高壓(yā)鑄造、擠壓鑄造和(he)低壓鑄造。由于高(gāo)壓鑄造生産🔴效率(lǜ)高，産品質量好已(yǐ)經成為目前主要(yào)的生産工藝，其制(zhì)造🔆技術的開發主(zhǔ)⛷️要集中在對高壓(yā)鑄造過程中容易(yì)卷氣，鑄件内部容(rong)易形成氣孔，不能(neng)進行熱處理問題(ti)的改進。
德國富來(lai)公司開發了真空(kong)負壓吸鑄工藝，其(qí)工作原理如圖❄️4 所(suǒ)示，整個壓鑄過程(cheng)都在高真空狀态(tài)下（低于🐆30 mbar）進行。金屬(shǔ)液通💔過真🏃♂️空狀态(tai)下的模具、壓室和(hé)吸管在無氧化❤️情(qíng)況下由吸管從熔(róng)爐中吸入，脫模劑(jì)的蒸汽也由真空(kong)系統排出。上述真(zhen)空負壓吸鑄❤️工藝(yì)的主要特點是：在(zai)開始定量澆注時(shi)，整個系統就處于(yu)高真空狀态下；在(zài)定量澆注過程中(zhong)，可有效地排出型(xing)腔和金屬熔體中(zhōng)的氣體；澆注過程(chéng)中金屬熔體無氧(yang)化；澆注過程中無(wú)熱損失，可以采用(yong)geng低的澆注溫💘度進(jin)行澆注💃🏻，并在實時(shí)監控下進行無擾(rao)🔞動層流充填。上述(shù)工藝已經成功地(dì)應用于汽專家論(lùn)壇車結構🤩鑄件的(de)批量生産，為高質(zhi)量的輕合金鑄件(jian)的應用提供了先(xiān)進💘的成型方法與(yǔ)工藝。
瑞士的布勒(le)公司開發了用于(yú)結構鑄件生産的(de)雙回路🌍真⭐空系統(tong)，該生産技術稱為(wéi)結構件生産技術(shu)，如圖5所示。采用結(jie)構件生産技術可(ke)以提高抽真空🍉的(de)速度，從而獲得穩(wen)定的生産條件，顯(xian)著提高壓鑄件的(de)質量㊙️。如圖5所示㊙️，雙(shuang)回路真☎️空系統中(zhong)的一個回🚩路的抽(chōu)氣口設置在壓室(shi)的上端，主要用于(yu)壓室内的空氣抽(chou)出。當壓射沖頭前(qian)行封住澆料口時(shí)啟動，在沖頭即🐉将(jiang)封住抽氣口的瞬(shùn)間關💔閉。另一個回(huí)路💜設置與傳統的(de)真空工藝相同，主(zhu)要用于型腔内的(de)空氣抽出。目前該(gai)技術已經成功的(de)應用于乘用車的(de)鋁合金集成減震(zhen)塔，車門内闆和車(chē)身縱梁等部🏃🏻♂️件的(de)制造。
目(mu)前公司現有員工(gōng)100餘人，各類技術及(jí)研發人員20餘人，公(gōng)🍓司主要産品為不(bu)鏽鋼鑄造管件，快(kuài)接頭，球閥，止回閥(fa)，精密配⛱️件，船用五(wǔ)金，鑄造汽車配件(jian)等。産品💞材質主要(yao)為304 304L 316 316L CF8M WCB 1.4408等。公司在2020年正(zhèng)式通過了ISO9000的認證(zheng)，并在積ji籌備 TS16949 質量(liàng)體系認證。公司憑(ping)借自身良好的産(chan)品品質和口碑，在(zài)international市場的地位愈發(fa)凸顯，合作夥伴遍(biàn)⭕布quanqiu。
2019年出口額占到(dao)了總銷售額的60%以(yi)上，并與多家歐洲(zhōu)，美國，日本的企業(ye)建立了長期穩定(dìng)的合作關系。公司(si)始終堅持始于用(yong)心、立于創新、忠于(yu)匠心的經營理念(nian) ，本着從研發中尋(xun)求發展，在發展中(zhōng)遇見機遇，在機遇(yù)中建立信任，在信(xìn)任中鞏固聯系的(de)原則，期待着與您(nín)的合作。詳情請詢(xún)15511720019.
