下面我们讲一下 铝合金主要的主导工艺 铝合金的铸造主要采取以下方式 重力铸造 低压铸造 高压铸造 消失模铸造和砂漠铸造 下面我们首先看一下重力铸造 铝合金的重力铸造 又叫做半永久模铸造 那么它的铸件外部形状是 通过长期多循环使用的 金属性外模来做成的 它的内部结构性的空腔 通过所需形状的砂芯临时充填 然后去掉 所以砂芯的形状和尺寸 通过审核来实现 所以这种工艺又叫做半永久模制造 在使用金属性外模的重力铸造中 铸件充型和给料在正常的大气压下完成 充型我们就是讲的从铝液倒入浇口 开始到模具型腔完全充满为止 这是一个完整的创新过程 重力铸造一般它用底注式浇铸方式 就是铝液尽量地从铸件底部 往上平稳充型 不受阻碍也不产生涡流 许多杂气都背上浮在毛孔当中 所以这是铝合金的底注式浇铸系统 这是重力铸造底注式模具与缸盖毛坯 那么从这个缸盖毛坯 我们也可以看到它 是一个底注式的产品 就是铝合金 尽量的铜缸盖的底部 进入到这个模具的新厂当中 慢慢的充型完成 知道做成整个缸盖 下面看一下铝合金的低压铸造 模具成型的时候 在金属液面和模具之间 制造一定的压力差 压力介于0.2到0.5 atm 推动铝液进入模具 模具是保持常压 二再加料口 通过压缩空气 创造出一个0.3到0.6帕的压力 依此来弥补液面和模具的位置差 进料口和模具之间 通过一个浇道管连接 这是低压铸造的设备示意图 下面看一下铝合金的高压铸造 高压铸造 那么和低压铸造不一样 它是通过相当高的压力将浓浓的金属推入模具 冷凝速度非常快 生产效率很高 所以金属利用率也比较高 加工余量小 几乎接近总形 那么成本相对来讲就比较低 那么高压铸造由于 它是通过一个高的压力 保持这个合金的通行 和产品的凝固 所以对合金的要求也相对比较低 另外高压铸造还有一个优点 就是后续清理加工工序简单 铸造时可以镶入其他材料 比方说铝合金缸体的缸套 就可以提前镶嵌到模具当中 以及成型 机械性能比较高 一般不需要进行热处理 高压铸造的产品铸造精度 尺寸精度比较高 表面质量比较好 但是对模具材料要求比较高 模具寿命相对比较长 适合大批量生产 那么高压铸造 更重要的它是失意于 薄壁和简单形状的产品 随着设备水平的提高 越来越大 越来越复杂的产品也可以压铸 多孔结构可以直接铸造出来 那么高压铸造的缺点 就是排气比较困难 有时候导致铸件内气孔率高 厚大部位质量不好 模具制造周期长 改动困难 这是高压设备的装备示意图 这是设备 上面是模具 镶嵌在这个设备当中 都是加料桶 这是高压铸件的浇铸系统和铸件 还有一种工艺 现在在我国的汽车工业中 也得到越来越多的应用 就是消失模铸造 那么消失模铸造道 顾名思义就是产品在成型以后 这个模具就自然而然的消失了 所以在这几幅图当中 我们可以看到它有白色的部分 也有黑色的部分 白色的部分 就是刚才讲的消失模 它是有泡沫材料来制成的 那么在它成型以后 通过在外表面上涂一层涂料角度的时候 把这个模具消失掉 那么我们用的金属液体 填充了这个模型所占的空间 就形成了这个产品 所以这种工艺叫消失模铸造 到最后我们看一下砂模铸造 那么砂模铸造 顾名思义就是模具是用沙子来做的 当然大部分用的是用树脂砂或者是覆膜沙 沙子通过一种树脂作为粘结剂 多成各种各样的砂型 砂型成型以后那么装配成型 然后浇铸 就得到了这样的产品 这是模铸造 刚才我们讲了铝合金的主要制造工艺 有重力铸造 低压铸造 高压铸造 砂模铸造和消失模铸造 那么重力铸造他的优点 就是通过模具浇铸系统 和冷却系统的设计 可以实现平稳通行和顺序凝固 比如我们最重要的零部件 发动机的零部件缸盖 他的燃烧室面 那么可以在底部 这样可以快速冷却 从而得到组织致密 晶粒比较细 适合高负荷柴油机缸盖 和高比功率汽油机缸盖 但是它的缺点 就是靠近毛孔的部位 力学性能比较低 那么低压铸造整体比较均匀 加工余量小 铸件不同部位力学性能差别不大 传统的底注式工艺 适合于汽油机缸盖 特就是可以扩展到柴油机的缸盖 L型或者V型 发动机的闭式水套缸体 那么它的缺点是 对于创新过程的控制要求非常严格 高压铸造适合于 开始水套钢铁以及含有插件的产品 界面结合比较好 特别适合于薄壁产品 形状简单的产品 不用砂芯 表面光洁 凹陷部位 孔 狭槽等 能够很精确地接近公差地铸造出来 加工余量非常小 后续清理工序比较简单 金属出频率高 大批量生产的时候成本比较低 那么高压铸造的缺点 就是厚大部位组织和性能 明显较薄壁部位比较差 另外模具的投入也比较大 砂模铸造到适用于批量比较小 内腔比较复杂的产品 也就说用其他工艺 没法铸造出来的产品 特别是一些大件产品 以及一些快速的手工样件 适于闭式水套缸体及用插件的产品 一般来讲 那么砂模铸造的产品性能比较差 当然利用冷铁 可以改善局部的机械性能 最后一个消失模铸造 消失模铸造不需要机械加工 适合只列式的机械性能要求 比较低的缸体 可以一次成型多个铸件 但是它的缺点 是冷却凝固速度比较慢 气孔率比较高 机械性能难以满足 中高速出功率的产品 另外工艺也比较复杂 那么下面我们就讲一下 铸造铝合金材料和工艺的选择原则 首先我们先看一下 铝合金材料的选择原则 那么在选择铝合金材料之前 我们最基本的工作 就是要清楚产品铸件的产品 在装机以后的工作环境 比方说是在高温下 还是在常温下工作 那么高温下工作的产品 比方说发动机的缸盖 缸体 那么常温下工作的产品 比方说一些结构件一些悬挂件 那么我们知道了它的工作条件以后 根据使用环境和失效的模式 我们就能定一个 对这个产品的力学性能的要求指标 也就说材料标准 有了材料标准和技术要求以后 那么我们就能确定制造工艺 所以选择铝合金的材料的时候 力学性能是很重要的一个条件 比方说抗拉强度 曲复强度 延伸率 硬度 疲劳极限 这些力学性能 有这些性能决定产品结构 尺寸 特别是厚度 那么铸造者的任务 就是要保证在设计标明的特定区域 通过适宜的金相组织 也就是冶金级别 达到上述性能要求 另外一个选择要求 就是看一下这个件 这个材料能不能再处理 那么通常来讲 通过热处理工艺 可以提高材料的力学性能 和尺寸的稳定性 但是这个材料能不能进行热处理 那么取决于他和你的化学组成 取决于主导工艺 另外一个选择铝合金的时候 考虑的一个原则 就是高温机械性能 那么对于高温下工作 并且有受力的产品尤其重要 在这样的情况下 合金的化学成分 和合适的热处理工艺 对于材料有稳定的表现非常重要 包括合金的性能和产品的尺寸 另外一个耐腐蚀性 产品的工作环境以及冷却水的性质 盐水比方说 那么就决定了 这个产品是不是需要耐腐蚀性 那么还有耐磨性 对于处于机械运动状态 而且又不允许尺寸变化的产品 非常重要 材料一定要耐磨 一般的轻质合金 由于硬度比较低 所以耐磨性能并不是很好 但是可以使用超共晶硅铝合金 也是说过硅的含量大于15% 这样的材料来生产 比方说活塞 比方说无缸套的铝合金缸体 那么在此类合金中 初晶硅晶体的增加 提高了合金的耐磨性 最后一个选择原则就是 材料的机械加工性能 轻质铝合金硬度介于85到115 也就说不适应度 直接适于机械加工 包括高速切削 铣 车等 但是高贵和金 就要需要金刚石来加工 这是铝合金的材料选择原则 下面我们看一下 铝合金的制造工艺学的原则 刚才讲过铝合金的铸造工艺 有很多种 那么砂模铸造 重力铸造 消失模铸造 半永久生铸造 底压铸造 高压铸造等等 那么对于某一个确定的产品 铸造工艺的选择 必须由客户 也就是说发动机厂家 和主铸造厂家 一起考虑以下参数 来确定选择什么样的 铝合金铸造工艺 第一个铸件形状的复杂性和尺寸 一般来讲砂模铸造和消失模铸造 可以生产任何尺寸 和复杂形状的铸件 那么高压铸造 他就只能生产可以 通过外部抽芯形成铸孔的产品 刚才讲过也就是说形状比较简单 薄壁产品 可以通过高压铸造来实现 那么使用紧缩性外模 也就是说半永久模铸造和低压铸造 可以相对复杂的产品能够做出来 并且可以把这个形状复杂 和良好的力学性能结合起来 选择铝合金铸造工艺的 其他原则 还包括要求的力学性能 一般来讲重力铸件和低压铸造件 还有带有急冷的插件的砂铸件 能够通过良好的金相组织和 适当的热处理工艺 使得产品达到比较好的力学性能 那么高压铸造 一般来讲不能进行热处理 消失模铸造 由于没法实现快速凝固 所以使得力学性能比较低 所以就是要求的力学性能 也是选择铝合金铸造工艺的 一个重要原则 那么其他的原则 还包含尺寸精度 那么尺寸精度 取决于模具的制造精度 下芯的位置 准确度和芯影的影响 以及震动 芯位性的位移 浇铸的条件等等 所以尺寸精度也和制造工艺有关 最后一个选择原则 就是表面光洁度 那么产品的 也就是说逐渐的表面光洁度 它是取决于模具的表面质量 表面形成锁切入的材料和产品的 表面光洁度是有关的 那么后续功率后续工序处理 比方说抛丸 喷砂这些表面处理 也可以改善表面的光洁度 刚才我们讲了 汽车制造工艺的第五节 也就是铸造工艺 那么作为这一切的结语 我们讲以下三点 第一个 铸造 大家知道 那么它效率比较高 成本也比较低 并且是能够一次成型 各种复杂的零部件 所以它是热成型的主要方式 在汽车制造 特别是动力总成零部件 动力总成的零部件 主要是发动机变图像的零部件 所以铸造 仍然有着不可替代的作用 第二点我们讲了铸造材料 包含黑色合金和有色合金 那么在我们汽车制造业 主要是铸铁和铝合金 铸铁和铝合金 是铸造各种零件毛坯的主要材料 随着汽车轻量化 和节能减排的要求 铝合金的应用空间在逐步提高 最后一点 那么无论是铸铁还是铸铝 制造材料的牌号非常多 成型的工艺也多种多样 那么科学合理的结构设计 良好的产品质量 选择什么样的材料 选择何种工艺 来满足使用性能 和工艺性能的要求 需要结构设计产品研发 工装模具设备 和铸造工作者的共同努力 这就是我们要讲的 汽车制造工艺 那么到现在为止 汽车制造工艺这一章 就全部结束 谢谢大家