Aug.2015
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FOUNDRY
Vol 64 No 8
压力铸造
铝合金汽车转向节挤压铸造工艺研究
涂卫军',王刚
(1.空军驻江西地区军事代表室,江西南昌3300002.北京航天长征飞行器研究所,北京100076)
摘要:为了达到汽车轻量化的目的,针对某型号汽车转向节铸件(外型尺寸350mmx208mmx192mm),研究了利
用挤压铸造成形方法研制铝合金转向节的成形技术,所研制的铝合金转向节铸件内部质量优良,A-Si系合金本体力
学性能可达到:Rn=371~376MPa,A-8.5%~11.0%、HB=117~120
关键词:转向节;铝合金;挤压铸造;力学性能;内部质量
中图分类号:TG249.,2文献标识码:A文章编号:1001-4977(2015)08-0740-04
Study on Squeeze Casting Processing for Automotive
Al-alloy Steering Knuckle
TU Wei-jun, WANG Gang
(1. The Air Force Representative Working Group in the Jiangxi, Nanchang 330000, Jiangxi, China,
2. Beijing Changzheng Aircraft Research Institute, Beijing 100076, China)
Abstract: In this paper, Al-alloy steering knuckle(size: 350 mmx208mmx192 mm)produced by the squeeze
casting processing was studied. The Al-alloy steering knuckle has excellent internal quality, and the mechanical
property of Al-si alloy can meet: R=371-376 Mpa, A =8.5%0-11.0%, HB=117-120
Key words: steering knuckle; aluminum alloy; squeeze casting; mechanical property; internal quality
上汽车轻量化的主要途径、近几年来、有色金属零部2转向节铸件挤压铸造工艺设计
件在汽车零部件中所占比例不断增加,但大多集中在
挤压铸造工艺主要分为直接挤压铸造和间接挤压
发动机零部件以及非承力部件,对于底盘安保零部件铸造两种工艺形式、直接挤压铸造工艺主要应用于外
而言,由于其性能要求较高,采用有色金属材料替代形结构较为简单的铸件,如圆环状铸件、桶状铸件等
黑色金属材料还处于起步阶段り。但是,随着汽车轻量转向节铸件外型结构复杂,采用直接挤压铸造工艺无
化的不断深入,非承力部件轻量化已趋于极限,为进法保证铸件的外形尺寸。间接挤压铸造是近几年发展
步减轻整车重量,底盘安保零部件轻量化势在必行。起来的挤压铸造工艺形式,在浇注之前将模具合模,
转向节是汽车转向系统上典型的底盘安保零部件?重之后合金液在较大压力的作用下充型并在压力下凝固,
量上占有较大比重,性能要求较高,对其进行轻量化该挤压铸造工艺形式最大的特点是可以满足复杂铸件
研究,不仅对于减轻整车重量有着重大意义,而且也的成形要求。因此,我们选择了间接挤压铸造工艺成
可为其他安保零部件轻量化硏究提供借鉴。
形转向节铸件。
1转向节铸件结构特点
某型号汽车转向节铸件外型尺寸350mmx208mmx
192mm,
整体壁厚20~35mm,结构复杂,呈弯曲羊
角结构(见图1),结构上存在较多凸台圆孔,用于与
其他部件连接,铸件整体重量为5.5kg。从该铸件结构
特点上看,外型尺寸较大,并存在较长弯曲羊角结构,
给铸件的成形以及挤压力的传递造成了一定的困难。
1转向节外形图
Fig. I Steering knuckle parts diagram
收稿日期:2015-07-20
作者简介:涂卫军(1983-),男,工程师,研究方向为有色合金液态成形。E-mail: tuweljun(@126com
学www.xuetu.com
特造
涂卫军等:铝合金汽车转向节挤压铸造工艺研究
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为了实现转向节铸件的间接挤压工艺,根据铸件作用下凝固完成。保压完成后,主缸向上升起,副缸
结构特点,设计了活塞底注充型挤压装置(见图2),带动上模向上运动,转向节铸件在抱紧力的作用下与
该装置与挤压铸造设备下缸相连,其主要工作过程是:上模一起向上运动,达到一定高度后,利用在上模架
金属液浇入压室及型腔后,该装置中的活塞随挤压铸上设置的打料液压油缸推动顶杆使铸件脱离上模,完
造机下缸向上运动,从而推动合金液向上运动充满铸成整个工作循环。
型,并保压一段时间,保证合金液在压力作用下凝
固
图3转向节铸件挤压铸造模具结构示意图
Fig 3 The structure of steering knuckle squeeze casting mould diagram
1.转向节铸件2.合金液3.挤压活塞
图2底注充型挤压装置示意图
4结果分析及讨论
Fig. 2 The piston extrusion device schematic diagram of
4.1挤压比压对转向节铸件成形的影响
bottom filling mould
艺参
710℃C
3转向节铸件挤歴铸造模具结构及工具温度10C,挤压比压分则为6oMa、9Mma
作过程
120MPa、180MPa的条件下,对转向节进行了挤压铸
图3为转向节铸件挤压铸造模具结构示意图,在造试验。图4为不同挤压比压条件下铸件成形情况,从
1000t级立式挤压铸造机上使用。
结果上看,在挤压比压60MPa条件下,铸件末完整成
该模具主要工作过程:调整好模具,向模具型腔形,在羊角位置出现了较为严重的“未充满”问题,
喷涂涂料,副缸带动上模向下运动与下模封闭,主缸在90MPa、120MPa和180MPa的条件下,铸件成形良
向下运动与副缸一起锁紧模具。采用重力方式将金属好,表面光洁,轮廓完整,说明60MPa挤压比压较小,
液浇入料缸中,底缸带动活塞向上运动,使金属液向无法满足铸件完整成形需要,挤压比压达到90MPa后,
上充满型腔并保持一段时间压力,保证金属液在压力可保证铸件的完整成形。
(a)60 Mpa
(b)90 Mpa
(c)120 Mpa
(d)180 Mpa
图4不同挤压比压条件下转向节铸件成形情況对比
Fig 4 Steering knuckle castings forming comparison with different extrusion pressure
4.2挤压比压对转向节铸件内部质量的影响
120MPa,铸件内部质量良好,说明挤压比压120MPa
图5为挤压比压分别为90MPa、120MPa条件下,已达到或超过了消除铸件内部缺陷的临界比压,可保
转向节铸件内部质量对比,从结果上看,在挤压比压证铸件的内部质量。
90MPa条件下,铸件内部质量较差,出现了较为严重4.3挤压比压对转向节铸件力学性能以及显微组织
的缩孔、缩松缺
