原标题：长城汽车：铝合金压铸件排气道减速结构的分析

铝合金压铸具有尺寸精度高、外观品质好、生产效率高等优点, 但由于压铸时金属液以高速喷射状态充填模具型腔, 会使气体无法排出而被卷入到金属液中, 凝固后以气孔形式存留于铸件内。为消除压铸件内部的气孔, 提高铸件的力学性能, 通常采用真空压铸。金属液在真空状态下充填型腔, 由于卷入的气体少, 对铸件的内部品质起到良好的改善作用, 因而在压铸行业得到广泛应用。

机械式真空阀在真空压铸中应用极为广泛, 其具有排气面积大、气体流动阻力小, 真空度高的特点, 工作原理是利用金属液的惯性冲击力使其阀芯关闭, 完成一个工作循环。实际生产过程中存在真空阀阀芯堵塞而导致失灵故障, 影响抽真空效果。通过对机油冷却器支架的排气系统进行改进, 并利用Anycasting软件进行仿真模拟, 发现熔融的铝液达到真空阀时速度达到68m/s, 速度极高, 对真空阀堵塞现象有明显的影响, 亟需一种有效途径来解决真空阀堵塞问题。

图文结果

某机油冷却器支架, 其结构及浇排系统见图1。外形尺寸为411mm×214mm×191mm, 基本壁厚为4mm, 质量为3.4kg, 浇口截面积为765m㎡, 排气截面积为265m㎡, 压射冲头直径为φ100mm。真空阀阀芯结构示意图见图2。真空阀阀芯头部 (A部位) 容易堵塞;另外, 真空阀阀芯尾部 (B部位) 出现断裂现象。

基于压铸过程高速、高压的特点, 真空阀阀芯头部频繁承受高速、高压铝液的冲刷, 导致真空阀阀芯头部 (见图2中A处) 堵塞;真空阀阀芯尾部 (见图2中B处) 为最薄弱的位置, 熔融的铝液频繁冲击阀芯, 使尾部受力集中, 导致其尾部易出现断裂现象。

图1 机油冷却器支架及浇注排溢系统

图2 真空阀阀芯结构示意图

图3 初始方案模拟分析

图4 减速机构的不同形式

图5 增加三角形减速机构后机油冷却器支架浇注排溢系统

图6 设置减速机构后模拟分析速度检测示意图

通过在排气道尾端增加减速结构, 能够有效地削弱铝液对真空阀的撞击速度, 减小对真空阀的冲击力, 解决真空阀阀芯尾部断裂问题及真空阀堵塞问题, 从而提高机械式真空阀阀芯的使用寿命。

本文作者：
王东升 李华 吴艳生 张桂全
长城汽车股份有限公司技术中心、河北省汽车工程技术研究中心
本文来源：《特种铸造及有色合金》杂志