鋁合金整體式轉向器殼體鑄造工藝設計

■ 夏貴光，劉海軍，陳家木

轉向器殼體是汽車轉向器總成中的一個重要零部件，在汽車零部件中屬于D類保安件，不僅要求產品外部的表面質量，而且要求鑄件本身達到一定的強度。轉向器殼體件的質量控制一直是鑄造行業內的技術難題，而控制產品質量的關鍵是澆注系統的設計和鑄造工藝參數的選擇。

一、產品分析

（1）產品介紹 轉向器殼體（見圖1）零件凈重1.70kg，理論壁厚6～7mm。試壓要求壓力7MPa、2min不漏。內腔尺寸通過機加工保證，承壓段加工余量單邊2mm，非承壓段加工余量1mm。

（2）熱節分析 如圖2所示。

二、工藝方案

根據產品結構分析，初步確定工藝方案有：重力鑄造工藝及傾轉鑄造工藝。

1. 金屬型重力鑄造方案

（1）方案設計思路 ①熱節1和熱節2處設置冒口，有利于大熱節補縮。②分散內澆道，縮短充型距離，有利于鑄件充型。③連澆帶冒設計，有利于模具分型，簡化結構。④鑄件兩端設置排氣冒口，有利于模具型腔排氣。

（2）工藝參數設計 冒口重量1.13kg ；鑄件重量2.17kg；澆注系統重量1.78kg；設計澆注時間6s；選用充型速度15cm/s；澆注系統設計比例F直∶F橫∶F內=1∶2.20∶2.90。計算得F內為1358mm2，F橫為1046mm2， F直為476mm2。鑄件工藝出品率42.7%。鑄造工藝如圖3所示。

（3）模擬分析 ①參數設計。②完全凝固時熱節分布（見圖4），設定澆注溫度：730℃；砂芯溫度：80℃；模具溫度：300℃。③凝固時間分布（見圖5），固相百分數達到30%時所需要的時間。

圖1

圖2

2. 金屬型傾轉鑄造方案

（1）方案設計思路 ①入水口下端在同一平面，有利于鑄件充型平穩。②熱節2、熱節4設置入水口，有利于簡化模具結構。③熱節1、2、4和管口設置冒口，有利于熱節補縮。

（2）工藝參數設計 冒口重量1.91 kg ；鑄件重量2.25kg；設計澆注時間6s；選用充型速度15cm/s；鑄件工藝出品率54.1%；澆注系統設計比例為F直∶F橫∶F內＝1∶2.20∶2.90。

計算得： F內＝1358mm2， F橫＝1046mm2， F直＝476mm2。

3. 模擬分析

（1）完全凝固時熱節分布（見圖6），澆注溫度730℃，砂芯溫度80℃，模具溫度300℃。

（2）凝固時間分布（見圖7），固相百分數達到30%時所需要的時間。

三、對比分析

金屬型重力鑄造與金屬型傾轉鑄造生產情況對比見附表。

通過對比可知，金屬型傾轉澆注除在設備數量較少，可能導致大批量生產時產能不足外，其他各項指標均優于金屬型重力澆注或與其持平，項目組在組織評審后認定金屬型傾轉澆注方案更佳。

圖3

圖4

圖5

圖6

圖7

金屬型重力鑄造與金屬型傾轉鑄造生產情況對比

四、結語

該產品采用金屬型傾轉鑄造工藝生產后，該殼體一次試壓合格率達到98%，更好地保證了轉向器殼體鑄件質量。