汽车铝铸件对合金的要求

汽车铝铸件对合金的要求
铝合金与钢铁相比虽有诸多优点，但是也有一些不足之处，如它的比热容几乎是铸铁的2倍，凝固潜热是铸铁的1.4倍，通常用的铝合金的耐磨性也比铸铁的低不少，线膨胀系数比铸铁的大得多，等等。因此，现代汽车制造在选择铝合金方面应综合考虑。在全球铝铸件总产量中有62%一73%用于汽车产业。
铝铸件要求铸造发动机缸体的铝合金有良好的高温性能、强的耐磨性与低的热膨胀系数、良好的流动性。由于缸体、缸盖的冷却通道与水接触，缸盖燃烧室表面受高温燃气侵蚀，故又要求具有相当强的抗蚀性，还要有高的热疲劳强度，以承受热冲击产生的疲劳破坏。
在发动机铸造铝合金中，当前用得最多的是美国的390型合金，它是一种Al-Si-Cu系合金。硅和铜在发动机铝合金中是最重要的元素，硅提高铝合金的耐磨性能，硅含量越高，铝合金耐磨性越好，同时也能提高合金的流动性。但硅含量太高使铸造和加工困难。因此硅含量既要考虑使合金具有耐磨性，又要考虑具有良好的铸造性和加工性。390铝合金的、(Si)控制在16%一18%，获得了使用性能和工艺性能兼优的性能。在铝合金中，铜元素有助于提高合金的强度与硬度，并能改善合金的热处理性能。390铝合金的、(Cu)4%~5%，在含w(Mg)=0.45%~0.65%时合金的室温强度最高，即使发动机工作温度超过260℃仍能保持强度不变。铜降低了合金的耐腐蚀性，为此，应向冷却水中加人缓蚀剂。
在汽车制造业中，传统的Al-Si合金占有突出的地位。美国用于气缸体、变速箱壳等压铸件的合金是380，用于活塞的是F322，用于砂型和金属型铸件的合金分别为319和356铝合金，而制造铝车轮的合金则选用A356铝合金。
近几年来，由于390铝合金性能优异，这种合金很快在美国和欧洲汽车厂家获得广泛应用，特别适合于制造发动机零件，如气缸体、变速箱壳、主制动缸、空气机壳体及水泵壳等。
澳大利亚科马尔科(Comolco)公司新开发的3HA铝合金类似于390铝合金，也具有很高的耐磨性，特别适用于制造在滑动条件下与周期作用应力条件下耐磨性好的零件，如铸造不带镶嵌铸铁缸套的发动机气缸体，尽管3HA铝合金成本比一般铝合金的高一些(约比356铝合金的高10%)，但是，从使用效益上完全可以获得补偿。这种合金同390铝合金一样，已用于摩托车、轿车4缸发动机缸体的成批生产。
汽车铸件开发数字化
汽车铸铝件开发与数字技术的全面结合可以显著地提升铸造技术水平，缩短产品的设计和试制周期。目前数字制造技术已经广泛应用于汽车铸件的开发。在铸件结构设计及铸造工艺设计阶段，Pro/E，CATIA，和UG等三维设计软件已经获得了广泛的应用，部分先进的铸造企业已经实现了无纸化设计。MAGMA，ProCAST以及华铸CAE等软件已经被广泛用于汽车铸件凝固过程、显微组织、成分偏析和材质性能等方面的模拟，还可以对铸造过程中的速度场、浓度场、温度场、相场、应力场等方面的模拟，能够确保在批量生产前使工艺方案得到优化。
为适应汽车铸件快速开发的需求，在CAD/CAE的设计与开发的基础上，RP（快速原型技术）已经被广泛用于汽车铸件的快速试制。在获得CAD/CAE原始数据后，采用逐层堆积的方法，通过粘结，熔结或烧结的方式获得铸件原型或形成铸件所需模具的原型。前者可用熔模铸造，石膏型铸造等方法试制铸件样件，后者可直接作为模具制造砂芯，通过组芯造型而浇注出铸件。此外，还可以用粉料激光烧结法（SLS），直接完成砂芯和砂型的制作，从而获得铸件试制所需要的砂型。对于结构相对简单的外模，还可以采用数控机床，用可加工塑料进行CAM加工，从而获得铸件试制所需的芯盒和模样，或是直接对砂块进行加工，直接获得外模的砂型。
总体上说，数字化技术已经贯穿铸件的设计、开发以及试制的各个环节，有效提高了铸件的开发速度和效率。目前主要存在的问题是设计、分析和快速制造等方面的数字化技术各自独立，当开发过程由一个阶段向另一个阶段转化时，还需要进行相当繁琐的数据转换工作。希望在将来能够针对压铝铸件开发各个环节所应用的数字化技术开发出统一的数据接口平台，建立标准化的数据转换标准，实现不同软件之间数据的无缝转换，从而更进一步地提高铸件的开发速度。
泊头市明盛铸铝厂（http://www.mszlc.com）可以根据客户提供的信息、图纸或样品加工铝铸件、铸铝件、铁模铝铸件、压铝铸件、铝压铸件、砂铸铝件及机械加工铸件。