08
2025
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05
汽車鑄件及其鑄造技術(shù)發(fā)展趨勢
作者：
丁以剛
汽車工業(yè)是鑄造產(chǎn)業(yè)的主要服務(wù)對象，從技術(shù)角度說，鑄造工藝幾乎可以提供任何形式、結(jié)構(gòu)、尺寸的汽車零件。基于此，在我國汽車工業(yè)飛速發(fā)展的當(dāng)下，更應(yīng)該重視汽車零部件鑄造工藝的發(fā)展。近些年，汽車鑄件的發(fā)展主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1、集成化。汽車鑄件的集成化是指利用鑄造成形的優(yōu)勢,將傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝中的沖壓、焊接、鍛造以及鑄造等工藝通過合理的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,最終實(shí)現(xiàn)集成零件的鑄造成形。集成化的生產(chǎn)模式不僅可以提高鑄件的質(zhì)量,減少必要的加工生產(chǎn)流程,同時(shí)可以降低鑄件的生產(chǎn)成本，提高汽車鑄件生產(chǎn)制造的經(jīng)濟(jì)性。例如,直接在橋殼上鑄造半軸套管一體化的橋殼鑄件，代替焊接橋殼。隨著大噸位壓鑄機(jī)的出現(xiàn)，汽車鑄件的集成化工藝在有色合金鑄件方面的發(fā)展優(yōu)勢更加明顯，有色合金集成鑄件尺寸明顯大于黑色鑄件，如特斯拉一體化壓鑄車身。
2、輕量化。輕量化是汽車生產(chǎn)的趨勢之一,降低車輛的整體質(zhì)量,對于提升汽車動(dòng)力性能,減少燃料消耗具有積極作用，同時(shí)也可以減少汽車污染的排放,對生態(tài)文化的建設(shè)具有一定的推動(dòng)作用,其中汽車鑄件的輕量化是汽車輕量化的主要途徑之一。
首先,針對汽車鑄件的輕量化設(shè)計(jì),需要滿足鑄件整體安全系數(shù)的需求,在進(jìn)行鑄件的輕量化設(shè)計(jì)的過程中,技術(shù)人員需要使用 CAE、拓?fù)鋬?yōu)化等技術(shù),對鑄件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)需要保證鑄件各個(gè)部位的應(yīng)力值相近,每個(gè)部位的壁厚需要具有一定差異,實(shí)現(xiàn)各種不規(guī)則的異型截面。因此在設(shè)計(jì)時(shí),設(shè)計(jì)人員需要對鑄件進(jìn)行應(yīng)力分析,并根據(jù)力的分布,確定鑄件的具體形狀以及各部分的材料厚度。
其次,使用輕合金作為材料制作汽車鑄件也是降低鑄件質(zhì)量的主要措施,常見的輕合金由鋁、鎂等,其中鋁的密度約為鋼的三分之一,具有較強(qiáng)的耐腐蝕性和延展性，而鎂的密度更小,在高壓的鑄造條件下,具有較高的流動(dòng)性,由于鎂和鋁強(qiáng)度和質(zhì)量之比較高,可以有效減輕鑄件的重量,但是由于鋁鎂等輕合金的造價(jià)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鋼鐵材料,導(dǎo)致該項(xiàng)鑄造工藝很難大規(guī)模的普及應(yīng)用。
最后,強(qiáng)化鑄造材料的性能,讓單位重量的鑄件可以承受更大的負(fù)荷,也是目前生產(chǎn)中常用的方式之一。汽車鑄件中支架類的結(jié)構(gòu)鑄件占比較大,因此,該類型的鑄件也是技術(shù)應(yīng)用研發(fā)的重點(diǎn)之一,通過技術(shù)創(chuàng)新改變材料的顯微組織,實(shí)現(xiàn)提高鑄件強(qiáng)度、剛度以及韌性的目的,從而降低鑄件的質(zhì)量?，F(xiàn)階段通過合金化手段可在鑄態(tài)條件下實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)高韌球墨鑄鐵，相比于傳統(tǒng)球墨鑄鐵材質(zhì),在強(qiáng)度和韌性上均有較大的提升。
3、數(shù)字化。汽車鑄件的數(shù)字化鑄造是指應(yīng)用數(shù)字技術(shù)提升鑄造水平,數(shù)字技術(shù)在使用過程中可以縮短鑄件設(shè)計(jì)的周期和試制周期。目前,數(shù)字技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到汽車生產(chǎn)工藝中，在進(jìn)行鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及鑄造工藝的設(shè)計(jì)選擇時(shí),使用 Pro/E、UG等三維設(shè)計(jì)軟件,可以提升設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的準(zhǔn)確性,實(shí)現(xiàn)無紙化設(shè)計(jì),而 ProCAST 以及華鑄CAE等軟件已經(jīng)被應(yīng)用在汽車鑄件的設(shè)計(jì)模擬方面，可以對鑄件的凝固過程、顯微組織、材料成分以及材質(zhì)性能等方面進(jìn)行模擬,從而保證汽車鑄件的設(shè)計(jì)和技術(shù)工藝具有較高的可行性。從汽車鑄件的發(fā)展情況來看,數(shù)字化技術(shù)已經(jīng)貫穿鑄件設(shè)計(jì)、開發(fā)、試制、生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié),不僅提升了鑄件的設(shè)計(jì)開發(fā)速度,同時(shí)也可以降低傳統(tǒng)鑄造工藝存在的弊端。
汽車行業(yè)的快速發(fā)展,要求汽車朝著高質(zhì)量、高性能、輕量化、集成化、低消耗、低成本的方向發(fā)展。國內(nèi)汽車鑄件鑄造技術(shù)未來發(fā)展方向包括：
1、以新型材料為突破口，基于“節(jié)能、減材、低耗、提質(zhì)”的原則優(yōu)化汽車零部件鑄造工藝，前期以定向?qū)嶒?yàn)及相關(guān)課題方式展開探索。當(dāng)前中國汽車零部件鑄造過程中主要采用球化劑為添加劑，用于改善鑄造材料的性能，缺陷是生產(chǎn)環(huán)境惡劣、對生態(tài)不友好。在我國開啟“汽車量產(chǎn)化”的時(shí)代背景下，用內(nèi)球化法取代球化劑，應(yīng)用在球墨鑄鐵件的流水線生產(chǎn)上，可以有效解決以上問題。
2、以鑄造工藝為著力點(diǎn)，顯著提升汽車零部件鑄造的綜合性能。此舉旨在解決汽車零部件鑄件表面光潔度不足、尺寸精度誤差大的缺陷，重點(diǎn)鑄造工藝改進(jìn)包括離心鑄造、壓鑄等。
3、積極展開表面改性處理工藝的研發(fā)，如高頻淬火、激光表面處理等，可以有效提高車輛零部件的耐磨性、耐疲性，將引領(lǐng)汽車經(jīng)典零部件實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。
4、探索合成材料在鑄造成形工藝中的應(yīng)用，汽車零部件鑄造不單單是鑄造產(chǎn)業(yè)“分內(nèi)之事”，也涉及到冶金、加工、材料等領(lǐng)域。從發(fā)展趨勢看，車輛零部件鑄造過程中對合成材料的應(yīng)用越來越多，對于鑄件減重、成本節(jié)約等具有積極意義。
30余年專注于汽車零部件生產(chǎn)及研發(fā)
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