H240缓速器盖低压铸造工艺开发

王茂

陕西法士特汽车传动工程研究院 陕西西安 710119

1 序言

液力缓速器是一种车辆辅助制动装置，它将车辆缓速制动时的动能转换为工作液的热能，利用发动机冷却循环将热量散发，实现车辆缓速、减速[1-2]。目前，我公司生产的缓速器分为串联和并联两类。在串联缓速器H400型的基础上，设计人员新开发了H240型串联缓速器，与H400型相比，H240型适用于较小扭矩车辆，进一步拓宽了串联缓速器的匹配范围。其中H240-23002缓速器盖是H240型缓速器的重要部件，对H240型串联缓速器的性能有重要影响。我们采用金属型低压铸造工艺对H240-23002铸件进行开发。

2 H240-23002缓速器盖概述

H240-23002缓速器盖应用于我公司新开发的H240型串联缓速器上，铸件外形尺寸为417mm×417mm×92mm，外圆直径为318mm，铸件质量约6.5kg，结构形状如图1所示。

图1 缓速器盖铸件

铸件材料为ZL101A（ZAlSi7MgA），进行T6热处理；抗拉强度≥295MPa，伸长率≥3%，硬度≥80HBW；在压力0.7MPa、总时间105s（充气时间80s、平衡时间20s、检测时间5s）试验条件下泄漏量≤20mL/min。

铸造工艺难点如下：

1）周边有四处均布的厚大部位（各有一M18螺纹通孔），厚约43mm，如图2所示。

2）铸件上有八处厚大搭子（各有一φ9mm通孔），厚约47mm。以上均为缩孔缺陷易发部位，从浇注及模具工艺设计上更要予以重视，以规避批量缺陷的发生。

图2 四处厚大部位

3 铸造方案

（1）工艺方案 方案一为单浇口中心进料工艺，如图3所示；方案二采用浇口盆浇注工艺，四浇口均布进料浇注，如图4所示。

经分析，方案一虽工艺简单，但厚大部位均在浇注系统远端，难以有效补缩，不利于铸件缺陷的预防和规避；方案二虽相对复杂，但多浇口正对厚大部位，可有效补缩，缺陷出现几率比方案一大幅降低，因此考虑到铸件内部质量要求和预防缺陷，决定采用方案二。

（2）铸造凝固模拟 在铸件和浇注系统的3D数模构建完成后，经过铸造模拟软件分析，发现充型比较理想，各部位充型平稳，凝固顺序合理，浇口补缩效果理想，如图5所示。

图3 方案一

图4 方案二

4 生产试制及加工验证

（1）模具准备 对模具进行喷砂清理、预热，喷涂最佳模具温度为180～250℃；型腔部位喷涂艾奇森395涂料，要求厚度0.2～0.4mm；浇口部位先喷涂艾奇森395涂料，再刷涂氧化锌涂料，要求厚度0.6～1.0mm。

图5 凝固模拟

模具装配好后安装至低压机，烘烤模具至350～450℃、浇口盆温度至500～600℃时准备浇注。模具装配如图6 所示。

（2）工艺参数的确定 浇注过程分为升液阶段、充型阶段、保压阶段、卸压冷却阶段[3]，具体工艺参数见表1。

表1 浇注工艺参数

（3）第一轮浇注 模具温度达到工艺要求后，采用表1中的工艺参数开始浇注。初期模具温度不均匀，烫几模工艺件后正常稳定浇注。总体浇注过程基本顺利，铸件外观质量符合要求，如图7所示。生产过程中送X射线检测一件，铸件内部未发现铸造缺陷，符合要求；后处理完成后送一件至检计划线室进行全尺寸检测，符合企标S27006—2013要求。

但生产中发现以下需改进的问题：

1）浇口易堵，浇口盆烤火架火势偏小，浇口盆烤火效果不理想。

图6 模具装配

图7 铸件实物

2）八处厚大搭子的预铸孔孔径小，无明显减肉效果，可取消。

（4）第二轮浇注 根据第一轮浇注中发现的问题，分析如下：模具下模框进出气口太小，内部烤火架充分燃烧所需空气不足，故烤火效果不理想。改进如下：下模框每一面各加4个φ40mm孔（见图8），增加进气量，使烤火架火焰可充分燃烧，也便于观察烤火架火势。另外，取消八处预铸孔，以减小备模工作量及模具易损件种类。

图8 下模框改进

改进完成后进行第二轮浇注验证，浇注过程稳定，浇口易堵问题已解决，铸件外观及内部质量均符合要求。

（5）加工验证 某批缓速器加工样件18件，统计结果见表2。

需说明的是，由于处于样件试制阶段，暂未采购气密检测机，采用水密试漏方式进行泄漏检测，即水中只要发现对零件型腔充气后有气泡冒出，则认为产品泄漏，不合格。

发现渣孔和螺纹孔泄漏的铸件如图9、图10所示。

图9 铸件渣孔

图10 螺纹孔泄漏

表2 缓速器铸件加工结果统计

5 结束语

H240-23002缓速器盖的铸件工艺开发历经铸造及模具工艺的确定及优化、前期准备工作、后续浇注验证和机加工及泄漏检测验证，结果表明铸件尺寸及内部质量符合企标S27006—2013技术要求，浇注过程稳定。本次开发为法士特H240型串联缓速器提供了试制及量产保障，也为后续类似铸件工艺开发积累了经验。