壓鑄鋁合金變速箱殼體應力熱裂分析

羅姿

摘要：變速箱殼體一直以來都是汽車部件中的安保件，它的構造和作用直接關系到車輛行駛的性能和安全系數。隨著世界各國對于鋁合金壓鑄件技術的研發和不斷提升，市場上越來越多的開裂變速箱外殼顯露出了各種不同的原因，本文主要從產品設計，模具及壓鑄工藝等方面來闡述影響變速箱殼體熱裂的主要因素。

關鍵詞：發動機缸體 ;變速箱殼體;壓鑄生產;質量控制

第一章：變速箱殼體應力熱裂的原因分析

一、 產品設計因素

本文研究的變速箱體最大外形尺寸為420mm*400mm*420mm，鑄件最薄部分為4mm，最厚部分為16mm，質量為17.53kg，屬于較大薄壁復雜殼體的鋁合金壓鑄件。汽車的變速箱殼體主要起到支撐齒輪（傳動軸）和框架的作用，要保證各個傳動軸之間的中心距和平行度，以此來確保汽車軸承的使用性能和使用壽命。

對于鑄件來說，產品設計的意義不容忽視，成熟的設計方案不僅可以保證質量的穩定性，還能降低產品的生產成本。通過對鑄件結構的內部分析，我們可以看出不同質量問題多集中在工藝方案方面，屬于澆冒口設計。回爐料加入比例為45%，而澆注溫度控制在650攝氏度左右。

對于開裂的變速箱殼體進行切割后，進行了材料檢測，結果顯示如下：

由此可以看出，該壓鑄合金殼體中所含的硅元素過多，由于硅元素在鑄件中會增加合金流動性便于鑄件成型，同時也導致了鑄件本身脆性大，因此要格外注意產品自身的金屬含量比例，以免發生鑄件渣孔和力學性能的缺陷。

二、 模具設計因素

在實際生產中，模具溫度是一個不容忽視的因素，模具溫度偏高會造成鑄件粘連，影響鑄件表面平整度，模具溫度過低又會造成產品的龜裂等問題，由于局部溫度的不同還會導致鑄件整體受力水平不同。一般來說，模具溫度要控制在180-280攝氏度時為宜，平時還要注意對模具進行定期維護，來延長模具壽命。

除了模具溫度以外，模具結構也要達到一定的表面光潔度和表面硬度，才能保證鑄件的合格率，因為模具的表面會設置有不同方向的澆道，根據液流方向設計的整個澆注系統是封閉的，這可以避免澆筑時多余的氣體彌散而造成氣孔。

三、 壓鑄工藝因素

鑄件的內部質量控制和射壓參數有很大關系，壓力過低時，鑄件會出現氣孔、縮孔。壓力過高又會帶來毛邊，并且對模具的性能也帶來影響。因此，要密切關注并控制射壓參數的變化，防止過快、過慢，也要防止過早過晚進入澆道，如果過早（過快）地進入澆道會攜裹入空氣形成空洞，相反，還會出現冷隔現象。關鍵在于如何把握壓力參數，將澆筑氣體盡可能地排出，使殘余的空氣均勻分布而不會導致澆不足等現象產生。

第二章：變速箱殼體應力熱裂的對策和建議

一、 改進鑄件結構

為了使鑄件的內壁厚薄更加均勻，可以適當擴大內部澆道的面積，優化冒口設計，設計鑄件結構時更多考慮澆筑時間和射壓等因素，可以采用局部加壓的方式來提高鑄件補縮，考慮鋁液體流動性的參數來確定如何減少氣體，使澆筑更加平穩，可操控。作為變速箱殼體這類壓鑄區外的換向閥孔脫模問題，可以采取縮小鑄銷尺寸，改善鑄銷表面和修整模具表面等措施來解決，而產品的冷隔現象則需要改進生產節拍，如縮短脫模劑的噴淋時間，調整壓鑄參數等方式來解決，模具和鋁液的養護同等重要，都會對產品合格率起到重要作用。

二、 控制澆筑過程

加強對壓鑄模的溫度控制，縮短從射壓倒開模時間的間隔，以此減少渣孔和開裂的現象。其中比較重要的參數有兩個：首先是溫度參數，指的是鋁液澆筑自始至終的時間內的平均溫度，一般要求它要高于合金液相線溫度10-20攝氏度，但也不宜過高。其次是模具溫度，因為模具在被澆筑前需要預熱，預熱溫度需要達到150-180攝氏度為宜。

根據計算機模擬程序可以得出，鑄件澆筑的時間和順序都可以經過科學計算后避免空氣的卷入，當鋁液流動性不佳時，鑄件的邊角和過渡部分就容易出現脆性開裂和應力場敏感等問題，因此，可以通過計算機分析來試驗澆筑的流動效果，以此提高產品合格率。

三、 提升壓鑄工藝

為了能夠完善模具內腔的澆道和空間，可以在容易出現缺陷的部位之間加設一定的通道來起到迅速引導澆筑的作用，這一工藝需要反復試驗和計算鋁液的流動性和鑄件成型結果兩方面來綜合考慮，需要重點解剖參考試件的成分和探傷檢驗，而冷隔、裂紋、毛邊等問題是肉眼可見的，因此該工藝的調整是至關重要的。

通過冷循環、點循環的方式來控制模具溫度，以此提高產品性能和合格率。比如在模具周圍設置冷水循環系統，或者在局部部位設置點冷卻或高壓冷卻，減少鑄件因為受熱不均帶來的缺陷，這一環節可能需要改善填充效果和修整模具，同樣要求對模具的日常保養和維護。

以上兩點都是基于變速箱殼體的復雜結構而提出的工藝改良，要想實現整體工藝的提升還要經過更縝密和豐富的經驗技術來保障。

結語：

汽車用變速箱體鑄件采用鋁合金壓鑄工藝生產，它的特殊性來源于它的結構復雜，工藝流程嚴謹，本文通過計算機模擬和材料解剖分析了變速箱殼體應力熱裂問題的根本原因，并提出了如改善鑄件結構、控制澆筑過程、提升壓鑄工藝等優化措施來減少此類問題的出現，經過后期跟進觀察與檢測，發現這些措施可以提高變速箱殼體的品質，并有助于企業批量生產，提高生產效益，為我國汽車工業的發展提供一些參考借鑒。

參考文獻

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