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汽车车体用大型薄壁高韧性零件的开发

2012-05-15来源:压铸网
核心摘要:  日本NISSAN公司将GT-R车型中的部件Strut housing采用压铸整体成形,获得了优异的车体刚性和易操作性等两方面的性能。现介绍S

  日本NISSAN公司将GT-R车型中的部件Strut housing采用压铸整体成形,获得了优异的车体刚性和易操作性等两方面的性能。现介绍Strut housing铝合金零件高真空压铸的开发过程。

  1. 压铸成形可行性的探讨。GT-R上的Strut housing是将原strut部和wheel house部位的15个零件改为压铸一次成形,并和FR-SIDEMBR, DASH-LWR, HOODLEDGE, COWLTOP零件之剑进行空间立体连接,可有效分散来自轮胎的受力,实现车体变形线性化和无游离的重要产品。为此,需在原来由多个部件冲压焊接成形的结构改为一次成形结构的基础上,消除影响脱模的封闭内腔结构,去除多余壁厚,同时将产品的整体壁厚均匀化。另外为提高生产效率,模具分型简单化以及确保顶杆位置、模具冷却空间等均加以考虑和设计,最终确定达到品质要求的Strut housing零件形状。相比以前,左右两边的部件数减少28个,质量减轻23%,strut housing的基本壁厚为2mm。采用高真空压铸成形的性能要求是屈服强度>140Mpa,伸长率>10%。

  2. 生产技术开发。采用Muller Weingarten公司的Vacural压铸机,特点是铝液真空差压快速定量浇注;使用绝热脱模润滑剂对充填铝液保温;模具真空度管理以最大限度减少气体卷入;采用公司内部开发的高强韧压铸铝合金。压铸机锁模力为40000kN,材料为Al-10Si-0.35Mg。 Strut housing为大型薄壁零件,充填流动长度长。试验结果表明铝液应在23ms内充填完毕,否则将产生充填不良。其措施是降低型腔内的背压,从保温炉到模具全部进行密封,同时为延缓凝固时间,使用了绝热脱模剂。尽管如此,在铸件远离内浇道的部位仍出现了卷气和缩松缺陷。卷气缺陷的对策一是通过数值模拟优化工艺方案;二是将冲头油性润滑剂改为粉末润滑剂;三是将压室/冲头间的纤维密封改为金属密封。其效果是型腔真空度稳定保持在3kPa一下可达1000模次以上。缩松对策是设置高速局部加压装置,局部加压开始时间在压射完了之后100ms以内。Strut housing零件的精度要求很高,针对在T6热处理的固溶阶段及水淬阶段变形量大的问题,分别采取措施。对于固溶阶段因自重引起的变形,通过计算机模拟,求出了最佳的热处理支撑部位,同时优化设定了既控制变形量,又能满足力学性能要求的固溶温度和事件。淬火引起的变形减少则是将水淬改为了风淬。此外,采用加强筋结构提高高温时的刚性。Strut housing在车上装配时需和钢板结合在一起,会产生电化学腐蚀以及车体涂装时因温差而产生尺寸偏差。电化学腐蚀的对策是对Strut housing部件单独静电涂装,然后在和钢板的结合面处涂上粘胶剂,将铝和钢完成隔离。抑制车体涂装时的尺寸变化则是采用固定夹具。

  3. 量产时的课题。对于高真空压铸零件,真空度管理及尺寸精度保证非常重要。真空度管理不仅对铸件内部品质的保证,而且对高真空压铸机的浇注量管理、设备运行的稳定等方面均是必须的。实际生产中,发现随着模具温度升高,模具型腔的真空度会逐渐变差,铸件内部质量不合格品数量增加。原因在于分流锥和镶件是分开冷却的,分流锥和镶件之剑存在温度差。对策是优化模具的冷却不知,抑制分型面上的温升,保持温度一定。采用简易自动尺寸检查装置,保证尺寸进度,减少人的失误,提高合格率。

  4. 应用效果。NISSAN GT-R是面向新一代而开发的跑车,铝合金压铸零件的应用时实现高刚性、高精度车体的关键技术,是高真空压铸技术的集成。和原来车型相比,应用Strut housing铝压铸件,大幅度提高了车的操纵性。因而采用铝合金压铸件,不仅仅是轻量化,而且提高了车的性能。

 

 

(责任编辑:胡珍 )
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