汽车新型压铸零部件的铸造工艺

汽车新型压铸零部件的铸造工艺

栗娥 周梦珂 任志喜 黄赛

广东鸿图武汉压铸有限公司 湖北 430200

摘要：在现代机械工业日新月异的今天，汽车已经成为了家家户户的必需品，也成为了所有人日常生活的必需品。因此，提高汽车的加工和生产技术是一个很重要的环节，而新一代的压铸技术就是其中关键的一项技术，必须深入研究。本文将对新型压铸零部件进行相关的精确测试，从机械性能和防腐蚀性能两方面进行研究，并从中找出提高其工艺水平的最佳途径。

关键词：机械工业；生产技术；机械性能；防腐蚀

1.开展新型压铸零部件铸造工艺的优点

随着人们的生活水平的提高，汽车使用者对汽车的品质、功能、使用年限、使用方便程度的要求也越来越高。随着汽车的增多，地球上的能源供应紧张，空气污染等问题也日益严重，对人民的生活造成了很大的影响，大众对汽车质量的重视，尤其是汽车是否能够有效地提高能源利用率，是否符合环保的发展理念。为满足上述各项需求，许多高品质、轻薄、环保的铝、镁合金材料受到了广泛的重视。汽车的零件种类繁多，形状也各不相同，像缸体、变速箱之类的零件也不少，因此在制造这些零件的过程中，大部分都是采用了压铸技术，这也是为什么这些零件会被大量使用和普及的原因。这种新型的铸造工艺比传统的铸造工艺要有很大的优势，可以让表面变得更光滑、更薄、更精确、更耐用。它的制造过程也很简单，可以在一定的单位时间和单位物料中制造出更多的产品。但是这个方法只能用于金属的加工，并不方便，限制也很大。在铸造过程中，容易产生气孔、氧化杂质等问题。同时，技术设备和设备的引入也是一笔巨大的开支，所以用来进行大规模的生产，才是最划算的。虽然近几年我国的铸造工艺发展迅速，汽车零件的质量和性能得到了提高，但对产品的质量要求也在不断提高，相应的工艺技术也必须与时俱进，以满足当前的发展趋势，提高人民的生活水平，提高汽车工业的发展空间，提高企业的经济效益。

2.相关实验的开展

本次我们用Mg-9 Al-1 Zn-0.5 Ce的新型汽车压铸零件为例，这种合金的组成材料需要接近镁锭、铝锭、锌锭、铈粉、锰粉、细锰粉，将所有的原料都融化，除去渣滓，然后进行精密的提炼。在压铸的过程中，要保证模具的温度在250℃，压力比在90兆帕以上，在浇注的过程中，控制浇注的温度，压出的速度。这些零件的机械性能都是在温室中进行的，采用了Instron8032的电子拉伸试验机，以2 mm/min的速率进行均匀的拉伸，记录了断裂后的强度和伸长，用S-530扫描电镜观察断裂的位置。耐蚀性能也是在温室里进行的，采用了电化学腐蚀的方法，采用了 PARSTAT的三电极体系，用百分之三点五的氯化钠溶液为介质，以0.4毫伏/秒的速率进行极化测量，然后用 Tafel对腐蚀电位进行了详细的分析。

3.试验结果分析

3.1浇注温度的不同对力学功能的影响

这些零件的试样都是在3米/秒的压射速度下，通过控制和调节浇铸温度得到的，然后进行了机械性能的测试，结果表明，随着浇铸温度的下降，试件的强度也会随之下降。要使其强度增加，就要增加其浇铸温度，使其抗拉屈服强度增加，拉断后的伸长率也相应下降。在620℃、635℃、650℃、675℃、700℃时，分别对应于237兆帕、253兆帕、268兆帕、257兆帕、242兆帕，而其屈服强度分别为143兆帕、165兆帕、177兆帕、169兆帕、154兆帕。由以上测试结果可知，在620℃时，其各项性能最差，机械性能最差。而在650℃时，其腐蚀电势最接近于正、最强、机械性能最佳。随着温度的升高，它的各种强度也随之下降。它的机械性能随浇注温度的变化而呈现出先上升后下降的趋势。

3.2压射速度的不同对力学功能的影响

在650℃下，对零件的压射速率进行了控制和调节，并对其进行了机械性能的检测，结果表明，在压力作用下，各种强度都会随压力的减小而减小。增加压力射速可以增加试样的强度，拉伸后拉伸试样的伸长。压射速度为1米、2米、3米、4米、5米每秒对应的拉伸强度分别为241兆帕、255兆帕、268兆帕、259兆帕、244兆帕，相应的屈服强度分别为152兆帕、164兆帕、177兆帕、168兆帕、153兆帕，拉伸后的拉伸强度分别为8.7%、8.4%、7.9%、8.2%和8.5%。从以上的数据可以看出，它的压力越小，它的机械性能就越差，当它的速度越来越快的时候，它的机械性能就会越来越好，当它达到一定的极限时，它的性能就会再次降低。

3.3试验样品的拉断处的样貌

在此，我们将依次观察620℃和650℃条件下的拉伸断口形貌，二者均表现出显著的韧性断裂特征。前者的撕裂边缘比较粗大，韧窝有许多不规则的区域，韧性差。后者的韧窝更平坦，更少，更有规则，更有韧性，更好的机械性能。综合上述实验结果，得出了650℃的浇注温度是该零件机械性能的最佳值。接下来，我们将会看到，在3 m/s和5 m/s的压力下，压缩线的形状。显然，前者的撕裂边缘更细，韧窝更光滑，韧性更好，机械性能更好。后者的撕裂边缘和韧窝较宽，机械性能较差。由以上实验结果可知，选用3 m/s的压射速度，可以提高该汽车零件的机械性能。

3.4浇注温度不同对耐腐蚀功能的影响

这种汽车零部件的样品在保持3米每秒的压射速度下，再控制并调整了不同的浇注温度下进行了耐腐蚀功能的测试，得出的结论是它的浇注温度提高可以使得其的耐腐蚀功能也随之增强。浇注温度620摄氏度、635摄氏度、650摄氏度、675摄氏度、700摄氏度依次对应的腐蚀电位是-0.924伏、-0.913伏、-0.881伏、-0.893伏、-0.908伏。从以上的数据可以推断，在620摄氏度浇注温度时，它的腐蚀电位离正数最远，因此得出的样品耐腐蚀功能最不好。而浇注温度在650摄氏度的时候，其的腐蚀电位的数值最接近正数，而且与前者相比，它的腐蚀电位朝着正数的方向前进了43毫伏，因此它的耐腐蚀功能更好。但是当其温度慢慢超过这个限度的时候，它们的腐蚀电位又朝着负数回落了，其的耐腐蚀功能又随之降低了。

3.5压射速度不同对耐腐蚀功能的影响

试验表明，该种汽车零部件在保持3 m/s的压力下，在不同的浇注温度下进行了抗腐蚀性能的试验，结果表明，随着浇铸温度的增加，其抗腐蚀性能也得到了加强。在620℃，635℃，650℃，675℃，700℃依次为-0.924,-0.913,-0.881,-0.893,-0.908。由上述资料可知，在620℃下，其腐蚀电势最大，其腐蚀能力最差。而650℃的浇铸温度下，其腐蚀电势最接近于正，其腐蚀电势比前者高43毫伏，因而具有较好的抗腐蚀性。但随着温度的升高，腐蚀电势就会下降，耐蚀性也会下降。

3.6压铸技艺不同的样品的腐蚀外貌

在此，我们将依次观察620℃和650℃两种情况下的腐蚀表面。显然，之前的试样的蚀坑密集地堆积在一起，凹陷较深，因此侵蚀得更加严重。而后者，则没有受到太多的腐蚀，也没有受到太大的影响。通过对上述试件进行的腐蚀电势测试，可以看出，在650℃下，这类部件的最佳耐蚀性是650℃。在3 m/s和5 m/s的压力下，被侵蚀的表面。显然，试样表面的腐蚀部位较小，数量也较少，表明此时试样具有最佳的防腐蚀性能。后者的腐蚀面积更大，数量更多，耐蚀性也会下降。通过对压射速率的调节和控制，得到的有关腐蚀电位的有关数据，可以推测，该部件在压铸过程中，要达到最佳的抗腐蚀性能，应选用3 m/s的压射速率。

结束语

综上可知，通过对浇注温度和压力的调节，研制出了一种新型的Mg-9Al-1 Zn-0.5 Ce型汽车用压铸件的试样，并对其进行了详细的机械性能和防腐蚀性能测试。通过这个实验，我们可以肯定地得到如下结论：当压力上升时，试样的两个强度都会上升，当压力达到峰值时，就会降低，而当压力达到一定程度时，腐蚀电位就会发生变化，伸长率的起伏不大，机械性能和防腐蚀性能也会先上升后下降。当浇注温度为650℃，压射速率为3 m/s时，该产品的总体强度最高，拉伸后拉伸性能最差，腐蚀电势最接近正，机械性能和防腐蚀性能都是最好的，比其它任何情况下的汽车零部件都要好。为了使这种汽车零件具有最优的机械功能和抗腐蚀功能的极限，其压铸时的浇注温度为650℃，压射速率为3 m/s。

参考文献

[1]曹辉,杜恭贺. 汽车新型压铸零部件的铸造工艺分析[J]. 机床与液压, 2020, 48(22):5.