汽車鑄件工(gōng)藝尻🔞逼美女🌈知識及其鑄造(zào)技術發展趨勢
- 發(fa)布時間：2025-11-30
鑄造(zào)是zui古老的金屬成(cheng)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(fāng)法生産的鑄件，這(zhe)些鑄件主要🍓為動(dòng)力系統關鍵部💋件(jiàn)和🌈重要的結構部(bù)件。
目前歐美汽車(chē)工業發達guojia的汽車(chē)鑄件生産技術先(xian)進，産品質量好，生(shēng)産效率高，環境污(wu)染小。鑄造原輔材(cái)料已形成系列化(hua)和标準化，整個生(sheng)産過程已經實現(xiàn)了機械化、自動化(hua)和智能化。這些guojia普(pǔ)遍采用數字化技(jì)術提升鑄造工藝(yi)設計水平，鑄件廢(fèi)品率約為2%~5%，并且已(yi)經建立跨國服務(wù)系統并實現網絡(luò)技術支持。與之相(xiàng)比，我國的汽車鑄(zhu)件雖然産量較大(dà)，但大多數都是附(fù)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(jiào)大。本文主要從汽(qi)車節能環保等方(fāng)面的發展需求，論(lun)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(chǎn)成本的要求不斷(duan)zeng加，充🈚分利用鑄造(zào)成形的優勢，将原(yuan)有沖壓、焊接、鍛造(zao)和鑄♈造成形的數(shù)個零件，通過合理(lǐ)的設計以及結構(gou)✂️優化，實現集成零(ling)件的鑄造成形，可(ke)以有效地降低零(ling)🔆件的重量和減少(shǎo)不必要的加工工(gōng)藝過❓程，從而實現(xian)零件的輕量化和(he)高性能化。
圖1為一(yī)汽集團開發的一(yī)體化橋殼，用以代(dài)替焊接橋殼及帶(dai)半軸套管鑄造橋(qiáo)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(ti)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(tuán)開發出了直接在(zài)橋殼上鑄出半軸(zhou)套☁️管(圖1橋殼兩側(cè)的部分)的一體化(huà)橋殼，其💁特🈲點是減(jian)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(zhì)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(chéng)了半軸套管，鑄件(jiàn)尺寸顯著zeng加，鑄件(jian)長2 258 mm，其單件重量超(chāo)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(yòng)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(chong)分利用鑄造工藝(yi)能夠實現複雜結(jie)構鑄🈲件的生産☁️的(de)特點，出現了集成(chéng)設計的車門内闆(pan)、座椅骨架、儀表闆(pǎn)骨架、前端框架和(he)防火牆等集成設(she)計的高壓鑄件，其(qi)尺寸顯著大于目(mu)前生産的鑄件，需(xu)要4 000~5 000 t甚至geng大噸位的(de)壓鑄機進行生産(chǎn)。
1.2 汽車鑄件的輕量(liang)化
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(rǎn)。汽車整備質量每(měi)減少100 kg，百公裡油耗(hào)🏒可降低0.3~0.6 L，若汽車整(zhěng)車重量降低10%，燃油(you)效率可提高🐉6%~8%。随着(zhe)環保和節能的需(xū)要，汽車的輕量化(hua)已🐇經成為世界汽(qì)車發展的潮流，汽(qì)車鑄件的輕量化(hua)也成為汽車鑄件(jiàn)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(jì)是汽車鑄件主要(yào)設計方法之一。然(ran)而等厚設計的主(zhu)要弊端是無🧡法充(chong)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(tuo)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(zhi)接近，即各個部位(wei)的壁厚不一緻，受(shòu)力小的部位減薄(bao)料厚或不要材💯料(liao)，從而減輕零✊件的(de)重量。考慮到鑄造(zào)成形可🤩以實現複(fu)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(ying)力分析。根據力的(de)分布，确定零部件(jian)的形狀和具體局(ju)部的材料厚🔱度。通(tōng)過對鑄件💛加筋、挖(wā)孔和變厚化，可使(shi)零部件的✍️重量大(da)大降低。
圖2 是東風(fēng)精密鑄造有限公(gōng)司對商用車支座(zuo)進行優化設計前(qian)後的鑄件外形對(duì)比，可見鑄件初始(shi)重量為🐆6.6 kg，其設🍉計為(wéi)典型的等厚設計(ji)。該鑄件經過加筋(jin)、挖孔和變截面等(deng)一系列輕量化設(shè)計方法後，鑄件重(zhòng)量變為3.0 kg，減重效果(guǒ)可達50%以上。
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(rǎn)。汽車整備質量每(měi)減少100 kg，百公裡油耗(hào)🏒可降低0.3~0.6 L，若汽車整(zhěng)車重量降低10%，燃油(you)效率可提高🐉6%~8%。随着(zhe)環保和節能的需(xū)要，汽車的輕量化(hua)已🐇經成為世界汽(qì)車發展的潮流，汽(qì)車鑄件的輕量化(hua)也成為汽車鑄件(jiàn)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(jì)是汽車鑄件主要(yào)設計方法之一。然(ran)而等厚設計的主(zhu)要弊端是無🧡法充(chong)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(tuo)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(zhi)接近，即各個部位(wei)的壁厚不一緻，受(shòu)力小的部位減薄(bao)料厚或不要材💯料(liao)，從而減輕零✊件的(de)重量。考慮到鑄造(zào)成形可🤩以實現複(fu)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(ying)力分析。根據力的(de)分布，确定零部件(jian)的形狀和具體局(ju)部的材料厚🔱度。通(tōng)過對鑄件💛加筋、挖(wā)孔和變厚化，可使(shi)零部件的✍️重量大(da)大降低。
圖2 是東風(fēng)精密鑄造有限公(gōng)司對商用車支座(zuo)進行優化設計前(qian)後的鑄件外形對(duì)比，可見鑄件初始(shi)重量為🐆6.6 kg，其設🍉計為(wéi)典型的等厚設計(ji)。該鑄件經過加筋(jin)、挖孔和變截面等(deng)一系列輕量化設(shè)計方法後，鑄件重(zhòng)量變為3.0 kg，減重效果(guǒ)可達50%以上。
1.2.2 輕合金(jin)汽車鑄件
使用鋁(lǚ)鎂等輕合金材料(liào)是目前各國汽車(che)制造商💛的主要🔴減(jiǎn)💜重措施。鋁的密度(du)僅為鋼的1/3，且有優(yōu)良的💰耐蝕性和☔延(yan)展性。鎂的密⛷️度geng小(xiǎo)，zhiyou鋁的2/3，在高壓鑄造(zào)條件流動🔴性優異(yì)。鋁和鎂的比強度(dù)(強度與質量之比(bi))都相當高，對減輕(qīng)自🔆重，提高燃油效(xiao)率有舉足輕重‼️的(de)作用。美國汽車業(ye)近兩年競争力提(ti)高，與其大幅度采(cai)用鋁鎂結構鑄件(jian)和集成鑄件具有(you)密切關系。
德國寶(bao)馬公司推出的新(xin)5 系列由于搭載了(le)zui新一代鎂鋁複合(he)直列六缸發動機(ji)缸體，重量較上一(yi)代減少了10 kg，大幅提(ti)高🐉了性能與油耗(hào)經濟性。但是需要(yào)注意的是由于鋁(lǚ)⁉️鎂等輕合金的原(yuan)材料價格要遠遠(yuǎn)高于鋼鐵🤞材料，限(xiàn)制了其在汽車工(gōng)業中geng廣泛的應💋用(yong)。但是盡管原材料(liào)價格較高，目前鎂(mei)、鋁鑄件的單車用(yòng)量卻連年上升。這(zhe)一方面是通過技(ji)術進步彌補了成(chéng)本zeng加，另一🐅方面則(zé)是市場競争迫使(shǐ)汽車廠商降低利(lì)潤而采用☂️geng多的輕(qīng)合金。然而，要使輕(qing)合金用量得到大(dà)幅度提高，降低鎂(mei)鋁錠的采購價格(gé)，開發先進成形技(ji)術是關鍵🌈之一。
1.2.3 汽(qì)車鑄件材料的高(gao)性能化
提高材料(liào)的性能，使得單位(wèi)重量的零件能夠(gòu)承受👄geng高的載荷🐆，是(shì)有效降低鑄件重(zhong)量的方法之一。支(zhī)架類結構鑄件占(zhàn)汽車鑄件相當大(da)的比例，因而其鑄(zhu)件的開發也成為(wéi)關注🍉的重點之一(yi)。通📧過熱處理等🈲措(cuò)施，使材料顯微組(zu)💛織改變，從而提高(gao)零件的強度、剛度(dù)或韌性，可以有效(xiào)地降低零件重量(liàng)。
等溫淬火球墨鑄(zhu)鐵，不僅強度比普(pǔ)通鑄鋼材料有所(suǒ)提高，而👣且密度比(bǐ)鋼要低，其密度為(wéi)7.1 g/cm3，而鑄鋼的密度為(wéi)7.8 g/cm3，是近🌂年來廣泛推(tui)薦采用的材料。采(cai)用等溫淬火球墨(mò)鑄鐵，在鑄件尺寸(cun)相同的條件下，比(bǐ)鑄鋼件❄️輕10%。東風汽(qì)車公司在某型商(shāng)用車進行了🏃♂️采用(yòng)等溫💁淬火球墨鑄(zhu)😍鐵替代鑄鋼件的(de)輕量化驗證工作(zuo)，并🌈針對等溫淬火(huǒ)球墨鑄鐵件高強(qiáng)度特點，對14個懸架(jià)類零件進專家論(lun)壇行重新設計。表(biǎo)1為采用等溫淬火(huǒ)📞球墨鑄鐵材料替(ti)代後的輕量化效(xiào)果，總重量減輕近(jìn)40%，效果顯著。需要說(shuo)明的是✍️表1 中的輕(qīng)量化效果💘不僅僅(jǐn)是材料替代産生(sheng)🈲的，還包括輕量化(huà)設計的👉貢獻。一般(bān)來說，汽車鑄件的(de)材料替換往往伴(ban)随着零件的輕量(liang)化設計。
在鋁合金(jin)和鎂合金鑄件方(fāng)面也采用了高強(qiang)、高韌的材料進行(háng)替代，在原有輕合(he)金減重的基礎上(shang)，應用高性能材料(liao)進行進一步減重(zhong),美國通用汽車公(gōng)司采用高性能✊的(de)AE44合金取代原有的(de)鋁合金，采用高🆚壓(ya)鑄造的方法生産(chǎn)副車架，在鋁合金(jīn)減重的基礎上進(jìn)一步減重6 kg。
使用鋁(lǚ)鎂等輕合金材料(liào)是目前各國汽車(che)制造商💛的主要🔴減(jiǎn)💜重措施。鋁的密度(du)僅為鋼的1/3，且有優(yōu)良的💰耐蝕性和☔延(yan)展性。鎂的密⛷️度geng小(xiǎo)，zhiyou鋁的2/3，在高壓鑄造(zào)條件流動🔴性優異(yì)。鋁和鎂的比強度(dù)(強度與質量之比(bi))都相當高，對減輕(qīng)自🔆重，提高燃油效(xiao)率有舉足輕重‼️的(de)作用。美國汽車業(ye)近兩年競争力提(ti)高，與其大幅度采(cai)用鋁鎂結構鑄件(jian)和集成鑄件具有(you)密切關系。
德國寶(bao)馬公司推出的新(xin)5 系列由于搭載了(le)zui新一代鎂鋁複合(he)直列六缸發動機(ji)缸體，重量較上一(yi)代減少了10 kg，大幅提(ti)高🐉了性能與油耗(hào)經濟性。但是需要(yào)注意的是由于鋁(lǚ)⁉️鎂等輕合金的原(yuan)材料價格要遠遠(yuǎn)高于鋼鐵🤞材料，限(xiàn)制了其在汽車工(gōng)業中geng廣泛的應💋用(yong)。但是盡管原材料(liào)價格較高，目前鎂(mei)、鋁鑄件的單車用(yòng)量卻連年上升。這(zhe)一方面是通過技(ji)術進步彌補了成(chéng)本zeng加，另一🐅方面則(zé)是市場競争迫使(shǐ)汽車廠商降低利(lì)潤而采用☂️geng多的輕(qīng)合金。然而，要使輕(qing)合金用量得到大(dà)幅度提高，降低鎂(mei)鋁錠的采購價格(gé)，開發先進成形技(ji)術是關鍵🌈之一。
1.2.3 汽(qì)車鑄件材料的高(gao)性能化
提高材料(liào)的性能，使得單位(wèi)重量的零件能夠(gòu)承受👄geng高的載荷🐆，是(shì)有效降低鑄件重(zhong)量的方法之一。支(zhī)架類結構鑄件占(zhàn)汽車鑄件相當大(da)的比例，因而其鑄(zhu)件的開發也成為(wéi)關注🍉的重點之一(yi)。通📧過熱處理等🈲措(cuò)施，使材料顯微組(zu)💛織改變，從而提高(gao)零件的強度、剛度(dù)或韌性，可以有效(xiào)地降低零件重量(liàng)。
等溫淬火球墨鑄(zhu)鐵，不僅強度比普(pǔ)通鑄鋼材料有所(suǒ)提高，而👣且密度比(bǐ)鋼要低，其密度為(wéi)7.1 g/cm3，而鑄鋼的密度為(wéi)7.8 g/cm3，是近🌂年來廣泛推(tui)薦采用的材料。采(cai)用等溫淬火球墨(mò)鑄鐵，在鑄件尺寸(cun)相同的條件下，比(bǐ)鑄鋼件❄️輕10%。東風汽(qì)車公司在某型商(shāng)用車進行了🏃♂️采用(yòng)等溫💁淬火球墨鑄(zhu)😍鐵替代鑄鋼件的(de)輕量化驗證工作(zuo)，并🌈針對等溫淬火(huǒ)球墨鑄鐵件高強(qiáng)度特點，對14個懸架(jià)類零件進專家論(lun)壇行重新設計。表(biǎo)1為采用等溫淬火(huǒ)📞球墨鑄鐵材料替(ti)代後的輕量化效(xiào)果，總重量減輕近(jìn)40%，效果顯著。需要說(shuo)明的是✍️表1 中的輕(qīng)量化效果💘不僅僅(jǐn)是材料替代産生(sheng)🈲的，還包括輕量化(huà)設計的👉貢獻。一般(bān)來說，汽車鑄件的(de)材料替換往往伴(ban)随着零件的輕量(liang)化設計。
在鋁合金(jin)和鎂合金鑄件方(fāng)面也采用了高強(qiang)、高韌的材料進行(háng)替代，在原有輕合(he)金減重的基礎上(shang)，應用高性能材料(liao)進行進一步減重(zhong),美國通用汽車公(gōng)司采用高性能✊的(de)AE44合金取代原有的(de)鋁合金，采用高🆚壓(ya)鑄造的方法生産(chǎn)副車架，在鋁合金(jīn)減重的基礎上進(jìn)一步減重6 kg。
1.3 汽車鑄件開(kāi)發數字化
汽車鑄(zhu)件開發與數字技(ji)術的全面結合可(kě)以顯著地提升鑄(zhù)造技術水平，縮短(duǎn)産品的設計和試(shì)制周期。目前數字(zi)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(zao)工藝設計階段，Pro/E，CATIA，和(he)UG 等三維設計軟件(jiàn)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(ruan)件已經被廣泛用(yong)于汽車鑄件凝固(gu)過程、顯微組織、成(chéng)分偏析和材質性(xing)能等方面的模拟(nǐ)，還可以對鑄造過(guò)程中的速❄️度場、濃(nong)度場、溫度場、相場(chǎng)、應力場等方面的(de)模拟，能夠确保在(zai)批量生産前使工(gong)藝🈲方案得到優化(hua)。
為适應汽車鑄件(jiàn)快速開發的需求(qiu)，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(guǎng)泛用于汽車鑄件(jian)🏒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(jie)或燒結的方式獲(huo)得鑄件原型或形(xíng)成鑄件所需模具(jù)的原型。前者可用(yong)熔模🙇🏻鑄造，石膏型(xíng)🔞鑄造等方法試制(zhi)鑄件樣件，後者可(kě)直接作為模具制(zhi)造砂芯，通過組芯(xin)造型而澆注💯出鑄(zhù)件。此外，還可以用(yong)粉料激光燒結法(fǎ)（SLS），直接完成砂芯和(hé)砂型的制作，從而(er)🚩獲得鑄件試制所(suǒ)需要的砂型。對于(yú)結構🙇🏻相對簡單的(de)外模，還可以采用(yòng)數控機床，用可加(jia)工塑料進行CAM加工(gong)，從而獲得鑄件🔅試(shì)制所需的芯盒和(hé)模樣，或是直接對(dui)砂塊進行加工，直(zhi)接獲得外模的砂(sha)型。
總體上說，數字(zì)化技術已經貫穿(chuan)鑄件的設計、開發(fā)以及試制的各個(ge)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(zi)化技術各自獨立(li)，當開發過程由一(yi)個🐅階段向另一個(ge)階段轉化時，還🥵需(xū)要進行㊙️相當繁瑣(suo)的數據轉換工作(zuo)。希望在将來能夠(gou)針對鑄件開發各(ge)個環節所應用的(de)數字化技術開發(fā)出🙇🏻統一的數據接(jiē)口平台，建立标準(zhun)化的數據轉換标(biao)準，實現不同軟件(jiàn)之⛱️間數據的無縫(féng)轉換🈲，從而geng進一步(bù)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(sui)着汽車工業的發(fā)展和節能減排的(de)需求，汽車零件日(ri)趨輕量化，通過薄(báo)壁化設計，實現輕(qīng)量化是發動機缸(gang)體的重要發展方(fang)向。以一汽鑄造有(yǒu)限公司為一汽大(da)衆公司生産鑄鐵(tiě)缸體為例♻️，早期生(sheng)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(hòu)3.5 mm±0.8 mm，下🤩一代EA888Gen.3 缸體産品(pin)結構則geng為複雜，其(qi)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(piāo)芯以及壁厚尺寸(cùn)波動較大的問題(ti)，但是通過控制砂(sha)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(zú)EA888Evo2 缸體的生産要求(qiú)，但💋無法滿足EA888Gen.3 缸體(tǐ)的生産要求，必須(xū)采用整體組芯立(lì)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(zǔ)芯立澆工藝對制(zhì)芯和組芯都提出(chū)了苛刻的要㊙️求。制(zhì)🧡芯中心可實現制(zhì)芯生産的高度智(zhì)能化、自動化。從原(yuan)砂、樹脂的加入，混(hùn)砂🈲、制芯、修芯、組裝(zhuāng)、塗料和烘幹到造(zao)型以及組下芯全(quan)過🌐程均可以實現(xian)高度自動化，使砂(shā)芯制芯質量、組裝(zhuāng)質量即尺寸精度(dù)和塗料烘幹質量(liang)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(cùn)風險，适應大批量(liàng)汽缸體制芯生産(chan)的需要。能夠有效(xiào)解決大批量生産(chǎn)時，廢品率不穩⛹🏻♀️定(dìng)和居高不下的問(wen)💛題，同時由于砂芯(xīn)尺寸精度的提高(gao)，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。
汽車鑄(zhu)件開發與數字技(ji)術的全面結合可(kě)以顯著地提升鑄(zhù)造技術水平，縮短(duǎn)産品的設計和試(shì)制周期。目前數字(zi)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(zao)工藝設計階段，Pro/E，CATIA，和(he)UG 等三維設計軟件(jiàn)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(ruan)件已經被廣泛用(yong)于汽車鑄件凝固(gu)過程、顯微組織、成(chéng)分偏析和材質性(xing)能等方面的模拟(nǐ)，還可以對鑄造過(guò)程中的速❄️度場、濃(nong)度場、溫度場、相場(chǎng)、應力場等方面的(de)模拟，能夠确保在(zai)批量生産前使工(gong)藝🈲方案得到優化(hua)。
為适應汽車鑄件(jiàn)快速開發的需求(qiu)，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(guǎng)泛用于汽車鑄件(jian)🏒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(jie)或燒結的方式獲(huo)得鑄件原型或形(xíng)成鑄件所需模具(jù)的原型。前者可用(yong)熔模🙇🏻鑄造，石膏型(xíng)🔞鑄造等方法試制(zhi)鑄件樣件，後者可(kě)直接作為模具制(zhi)造砂芯，通過組芯(xin)造型而澆注💯出鑄(zhù)件。此外，還可以用(yong)粉料激光燒結法(fǎ)（SLS），直接完成砂芯和(hé)砂型的制作，從而(er)🚩獲得鑄件試制所(suǒ)需要的砂型。對于(yú)結構🙇🏻相對簡單的(de)外模，還可以采用(yòng)數控機床，用可加(jia)工塑料進行CAM加工(gong)，從而獲得鑄件🔅試(shì)制所需的芯盒和(hé)模樣，或是直接對(dui)砂塊進行加工，直(zhi)接獲得外模的砂(sha)型。
總體上說，數字(zì)化技術已經貫穿(chuan)鑄件的設計、開發(fā)以及試制的各個(ge)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(zi)化技術各自獨立(li)，當開發過程由一(yi)個🐅階段向另一個(ge)階段轉化時，還🥵需(xū)要進行㊙️相當繁瑣(suo)的數據轉換工作(zuo)。希望在将來能夠(gou)針對鑄件開發各(ge)個環節所應用的(de)數字化技術開發(fā)出🙇🏻統一的數據接(jiē)口平台，建立标準(zhun)化的數據轉換标(biao)準，實現不同軟件(jiàn)之⛱️間數據的無縫(féng)轉換🈲，從而geng進一步(bù)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(sui)着汽車工業的發(fā)展和節能減排的(de)需求，汽車零件日(ri)趨輕量化，通過薄(báo)壁化設計，實現輕(qīng)量化是發動機缸(gang)體的重要發展方(fang)向。以一汽鑄造有(yǒu)限公司為一汽大(da)衆公司生産鑄鐵(tiě)缸體為例♻️，早期生(sheng)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(hòu)3.5 mm±0.8 mm，下🤩一代EA888Gen.3 缸體産品(pin)結構則geng為複雜，其(qi)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(piāo)芯以及壁厚尺寸(cùn)波動較大的問題(ti)，但是通過控制砂(sha)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(zú)EA888Evo2 缸體的生産要求(qiú)，但💋無法滿足EA888Gen.3 缸體(tǐ)的生産要求，必須(xū)采用整體組芯立(lì)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(zǔ)芯立澆工藝對制(zhì)芯和組芯都提出(chū)了苛刻的要㊙️求。制(zhì)🧡芯中心可實現制(zhì)芯生産的高度智(zhì)能化、自動化。從原(yuan)砂、樹脂的加入，混(hùn)砂🈲、制芯、修芯、組裝(zhuāng)、塗料和烘幹到造(zao)型以及組下芯全(quan)過🌐程均可以實現(xian)高度自動化，使砂(shā)芯制芯質量、組裝(zhuāng)質量即尺寸精度(dù)和塗料烘幹質量(liang)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(cùn)風險，适應大批量(liàng)汽缸體制芯生産(chan)的需要。能夠有效(xiào)解決大批量生産(chǎn)時，廢品率不穩⛹🏻♀️定(dìng)和居高不下的問(wen)💛題，同時由于砂芯(xīn)尺寸精度的提高(gao)，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。
2.2 鋁鎂合金大型結(jie)構件的制造技術(shu)
随着節能、環保以(yi)及降低部件成本(běn)的要求不斷zeng加☔，鋁(lǚ)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(ya)鑄造、擠壓鑄造和(he)⛹🏻♀️低壓鑄造。由于高(gāo)壓鑄造生産效率(lü)高，産♍品質量好已(yi)經成為目前主要(yao)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(lái)公司開發了真空(kong)負壓吸鑄工藝，其(qí)工作🌈原理😄如🐇圖4 所(suo)示，整個壓鑄過程(chéng)都在高真空狀态(tai)下😍（低于30 mbar）進行♌。金屬(shu)液通過真空狀态(tài)下的模具、壓室和(he)✔️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(kōng)系統排出。上述真(zhēn)空負壓吸鑄工藝(yi)的主要特點是：在(zai)開🈲始定量澆注時(shí)，整個系統🙇♀️就處于(yu)高真空狀态下；在(zài)定量😄澆注過程中(zhōng)，可有效地排出型(xing)腔和金屬熔體中(zhōng)的氣體；澆注過程(cheng)中金屬熔體無氧(yǎng)化；澆注過程中無(wu)熱損失👨❤️👨，可以采用(yòng)geng低的澆注溫度進(jin)行澆注，并在實時(shí)監控下進行無擾(rǎo)⭐動層流充填。上述(shù)工藝已經成功地(di)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(jiàn)🔴的應用提供了先(xiān)進❓的成型方法與(yu)工藝。
瑞士的布勒(lè)公司開發了用于(yu)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(jié)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(xiǎn)著提高壓鑄🌈件的(de)質量♈。如圖5所示，雙(shuāng)回路真空系統中(zhōng)的一個回路的抽(chou)氣口設置在壓室(shì)的上端，主要用于(yu)壓室内的空氣抽(chōu)出。當壓射沖頭前(qián)行封住澆料口時(shi)啟動，在沖頭即将(jiang)封住抽氣口的瞬(shun)間關閉。另一個回(hui)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(gāi)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(che)身縱梁等部件的(de)制造。
随着節能、環保以(yi)及降低部件成本(běn)的要求不斷zeng加☔，鋁(lǚ)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(ya)鑄造、擠壓鑄造和(he)⛹🏻♀️低壓鑄造。由于高(gāo)壓鑄造生産效率(lü)高，産♍品質量好已(yi)經成為目前主要(yao)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(lái)公司開發了真空(kong)負壓吸鑄工藝，其(qí)工作🌈原理😄如🐇圖4 所(suo)示，整個壓鑄過程(chéng)都在高真空狀态(tai)下😍（低于30 mbar）進行♌。金屬(shu)液通過真空狀态(tài)下的模具、壓室和(he)✔️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(kōng)系統排出。上述真(zhēn)空負壓吸鑄工藝(yi)的主要特點是：在(zai)開🈲始定量澆注時(shí)，整個系統🙇♀️就處于(yu)高真空狀态下；在(zài)定量😄澆注過程中(zhōng)，可有效地排出型(xing)腔和金屬熔體中(zhōng)的氣體；澆注過程(cheng)中金屬熔體無氧(yǎng)化；澆注過程中無(wu)熱損失👨❤️👨，可以采用(yòng)geng低的澆注溫度進(jin)行澆注，并在實時(shí)監控下進行無擾(rǎo)⭐動層流充填。上述(shù)工藝已經成功地(di)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(jiàn)🔴的應用提供了先(xiān)進❓的成型方法與(yu)工藝。
瑞士的布勒(lè)公司開發了用于(yu)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(jié)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(xiǎn)著提高壓鑄🌈件的(de)質量♈。如圖5所示，雙(shuāng)回路真空系統中(zhōng)的一個回路的抽(chou)氣口設置在壓室(shì)的上端，主要用于(yu)壓室内的空氣抽(chōu)出。當壓射沖頭前(qián)行封住澆料口時(shi)啟動，在沖頭即将(jiang)封住抽氣口的瞬(shun)間關閉。另一個回(hui)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(gāi)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(che)身縱梁等部件的(de)制造。
衡阳正多重工制造有限公司吉林分公司，始建于2017年，是一家(jia)集産品設計，模具(ju)開發，鑄造，加工，表(biǎo)面處理，檢測與檢(jian)驗及銷售服務為(wei)一體的企業。工廠(chang)占地面積5000平米，坐(zuò)落于美麗的渤海(hai)之濱河北省黃骅(huá)市經濟技術開發(fā)區。公司地理位置(zhì)youyue，交通便利。公司經(jīng)過多年的發展，先(xian)後引進各種行業(ye)先進的生産設備(bei)和管理經驗，并培(péi)養了數十名excellentmajor的研(yán)發和技術人才。
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(gong)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(wu)金，鑄造汽車配件(jian)等。産品材質主要(yào)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(zhèng)，并在積ji籌備 TS16949 質量(liang)體系認證。公司憑(ping)借自身良好的産(chǎn)品❓品質和口碑，在(zài)international市場的地位愈發(fa)凸顯，合作夥伴遍(bian)布quanqiu。
2019年出口額占到(dào)了總銷售額的60%以(yi)上，并與多家歐洲(zhou)，美國，日本的企業(ye)建立了長期穩定(ding)的合作關系。公司(si)始終堅持始于用(yong)心、立于創新、忠于(yú)匠心的經營理念(nian) ，本着從研發中尋(xún)求發展，在發展中(zhong)遇見機遇，在機遇(yu)中建立信任，在信(xin)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.
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(gong)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(wu)金，鑄造汽車配件(jian)等。産品材質主要(yào)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(zhèng)，并在積ji籌備 TS16949 質量(liang)體系認證。公司憑(ping)借自身良好的産(chǎn)品❓品質和口碑，在(zài)international市場的地位愈發(fa)凸顯，合作夥伴遍(bian)布quanqiu。
2019年出口額占到(dào)了總銷售額的60%以(yi)上，并與多家歐洲(zhou)，美國，日本的企業(ye)建立了長期穩定(ding)的合作關系。公司(si)始終堅持始于用(yong)心、立于創新、忠于(yú)匠心的經營理念(nian) ，本着從研發中尋(xún)求發展，在發展中(zhong)遇見機遇，在機遇(yu)中建立信任，在信(xin)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.
