原標題：長城汽車：鋁合金壓鑄件排氣道減速結構的分析

鋁合金壓鑄具有尺寸精度高、外觀品質好、生產效率高等優點, 但由于壓鑄時金屬液以高速噴射狀態充填模具型腔, 會使氣體無法排出而被卷入到金屬液中, 凝固后以氣孔形式存留于鑄件內。為消除壓鑄件內部的氣孔, 提高鑄件的力學性能, 通常采用真空壓鑄。金屬液在真空狀態下充填型腔, 由于卷入的氣體少, 對鑄件的內部品質起到良好的改善作用, 因而在壓鑄行業得到廣泛應用。

機械式真空閥在真空壓鑄中應用極為廣泛, 其具有排氣面積大、氣體流動阻力小, 真空度高的特點, 工作原理是利用金屬液的慣性沖擊力使其閥芯關閉, 完成一個工作循環。實際生產過程中存在真空閥閥芯堵塞而導致失靈故障, 影響抽真空效果。通過對機油冷卻器支架的排氣系統進行改進, 并利用Anycasting軟件進行仿真模擬, 發現熔融的鋁液達到真空閥時速度達到68m/s, 速度極高, 對真空閥堵塞現象有明顯的影響, 亟需一種有效途徑來解決真空閥堵塞問題。

圖文結果

某機油冷卻器支架, 其結構及澆排系統見圖1。外形尺寸為411mm×214mm×191mm, 基本壁厚為4mm, 質量為3.4kg, 澆口截面積為765m㎡, 排氣截面積為265m㎡, 壓射沖頭直徑為φ100mm。真空閥閥芯結構示意圖見圖2。真空閥閥芯頭部 (A部位) 容易堵塞;另外, 真空閥閥芯尾部 (B部位) 出現斷裂現象。

基于壓鑄過程高速、高壓的特點, 真空閥閥芯頭部頻繁承受高速、高壓鋁液的沖刷, 導致真空閥閥芯頭部 (見圖2中A處) 堵塞;真空閥閥芯尾部 (見圖2中B處) 為最薄弱的位置, 熔融的鋁液頻繁沖擊閥芯, 使尾部受力集中, 導致其尾部易出現斷裂現象。

圖1 機油冷卻器支架及澆注排溢系統

圖2 真空閥閥芯結構示意圖

圖3 初始方案模擬分析

圖4 減速機構的不同形式

圖5 增加三角形減速機構后機油冷卻器支架澆注排溢系統

圖6 設置減速機構后模擬分析速度檢測示意圖

通過在排氣道尾端增加減速結構, 能夠有效地削弱鋁液對真空閥的撞擊速度, 減小對真空閥的沖擊力, 解決真空閥閥芯尾部斷裂問題及真空閥堵塞問題, 從而提高機械式真空閥閥芯的使用壽命。

本文作者：
王東升 李華 吳艷生 張桂全
長城汽車股份有限公司技術中心、河北省汽車工程技術研究中心
本文來源：《特種鑄造及有色合金》雜志