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    浅析生产汽车控制臂采用自铸铝棒技术的

    类别:行业动态   发布时间:2020-02-19 15:39:05   浏览:

     1技能背景剖析

      轿车工业的发展,给人们带来舒适快捷的轿车文明一起,也带来了日益严重的环境问题。国际环境卫生协作及发展安排曾指出,交通运输工具已成为大气污染的重要本源之一。据统计,现在轿车尾气排出的二氧化碳占全球二氧化碳排放量的20%-30%;在一些发达国家,轿车排放已占大气污染的30%-60%. 20世纪末,能源危机日趋严重,使现代轿车减重节能的要求不断高涨,轻量化已成为轿车选材的首要发展方向。

      国外研讨标明轿车质量每下降100kg,每百公里油耗可削减0.27L,轿车自重每下降10%,燃油功率可进步5.5%.发达国家不断加强对轿车能源消耗和废气污染的限制,促使轿车制造厂注重轿车轻量化的发展。现在,欧洲轿车制造商提出一项环保方针,即完成乘用车均匀二氧化碳排放量下降30%,这相当于在现在均匀整车重量的基础上下降车重的一半。轻量化已成为未来轿车技能发展的一大寻求之一,现在,欧洲已呈现全铝轿车。

      从驾驶方面来讲:轿车轻量化后加快性进步,稳定性和噪音,振荡方面也均有改善。从安全性考虑:磕碰时惯性小,制动距离减小,别的发生磕碰时,塑性资料对人的冲击小得多,所以更加安全。

      轿车轻量化特别是很多选用轻量化的塑性资料已成为未来轿车技能发展的方向,在此背景下铝合金资料用于轿车工业的数量急剧添加。铝合金资料在轿车工业的应用,最早仅局限在动力系统和一些简单零件上,如缸体,仪表盘,车门,座椅框架等。现在铝合金资料在轿车工业的应用简直遍及轿车车身的各个旮旯,奔跑轿车,宝马轿车,美洲豹轿车等都铝合金零件被很多选用,奥迪A2甚至完成了包含车体和外围构件在内的全铝车身。

      铝合金资料应用于轿车工业不只能够完成轻量化,还具有防锈功能;一起铝合金资料不同于复合高分子有机资料最大特点是简直能够悉数收回再利用,这关于环境保护和资源再生利用具有重要含义。

      正是因为铝合金资料具有密度小,收回再利用率高,加工功能好,比钢吸振性好等等优点而在轿车工业上得到广泛应用。但是现代轿车业竞赛十分激烈,必定要求对成本等多方面要素加以操控。本项目选用先进设备,合理利用区域特定资源优势,开发了一种能够为轿车出产企业供给质优价廉的轿车配件的新工艺方法,有用下降了产品成本,为轿车出产企业进步竞赛优势供给了条件。

      2技能路线介绍

      2.1出产铝合金轿车操控臂的传统铸造工艺概述

      铝合金轿车操控臂传统铸造工艺以揉捏铝合金棒材为质料,其出产工艺如下:揉捏铝合金棒材的锯切,制坯,铸造,机械加工热处理,具体工序如下:

      (1)外购揉捏铝合金棒材锯切、检查、去皮、

      合格圆锭。

      首要出产线设备装备:锯切机(具有锯切,探伤,去皮等功能),端面铣床和倒角机。

      (2)对合格圆锭进行均匀化退火;锻前制坯;锻坯打弯;毛坯锻前加热;模锻(预锻和终锻);飞边,连皮切除。

      出产线首要设备装备:横楔轧机,5000吨铸造液压机,500吨曲柄压力机,推杆式均匀化退火炉,推杆式铸造加热炉等。

      (3)对锻件进行热处理,机械加工和装配。

      出产线首要设备装备:热处理时效炉,固熔炉,探伤清洗机,外表处理超声波清洗机,其他机械加工设备等。

      2.2选用铝合金连铸坯代替揉捏铝合金棒材出产轿车操控臂的新工艺概述

      揉捏铝合金棒材是由铝合金铸锭经过热揉捏而出产的。关于具有电解铝液态资源优势的企业,假如直接用液态金属铝熔配出产铝合金铸锭代替揉捏铝合金棒材,将取消铝合金铸锭热揉捏出产工序,然后下降原资料出产成本。

      但是铝合金铸锭较揉捏铝合金棒材的金相致密度差,怎么出产满意金相致密度要求的铝合金铸锭成为本项目技能开发的核心。

      本项目选用铝合金连铸坯代替揉捏铝合金棒材,首要要对熔铸工艺进行科学合理的设计使铝合金连铸坯与揉捏铝合金棒质料量差异尽可能缩小;其次对后续加工工艺适度强化,进一步补偿原资料的差异缺点,终究完成两种质料出产的产品同质化。

      2.2.1熔配工艺

      熔铸工艺进程选用熔炼、拌和、剖析、转注、在线除气精粹,过滤、半接连铸造、冷床、锯切、检查、去皮、铣面和倒角、合格圆锭的先进出产工艺,其出产工艺进程简述如下:

      (1)装炉:依据出产合金的商标,装炉量,依照配料规程和工艺要求进行配料核算。先装小块或薄片废料,一起将熔点低易氧化的中心合金和铝屑装到炉底,用20/5t吊车将兑铝槽吊到电阻炉的炉门口安放合适,再用20/5t吊车将真空包吊到兑铝槽处,人工手动倾动真空包经过兑铝槽向电阻炉兑铝液,兑完铝液后将真空包和兑铝槽别离吊离电阻炉。当炉料熔化后,再将高熔点的中心合金和宝贵的金属(如铜板,锌锭等)装入炉内,一切固体炉料均从炉门装入后关闭炉门。

      (2)熔炼:装炉完成后即可熔炼,其熔炼进程按工艺操作规程进行。熔化进程中跟着炉料温度的升高,为了削减液态金属在熔炼进程中的烧损,一起能够避免熔化进程中的金属吸气,应恰当向液态金属外表撒一层粉状覆盖剂。

      熔炼进程中,避免熔体部分过热,使熔池遍地温度均匀一致,应恰当搅动熔体,加快熔化。

      (3)扒渣,拌和,取样剖析,成分调整,静置:当铝液在熔池熔清后,熔体温度到达熔炼温度时,向熔体均匀撒入粉状剂,使渣与液体金属分离,这样既有利于扒渣又能削减扒渣时带走金属,随即扒除熔体外表漂浮的很多氧化渣。扒渣要平稳,避免渣卷入熔体内。扒渣要完全,因浮渣的存在会添加熔体的含气量,并弄脏金属。扒渣后,便可向熔体内参加镁锭,一起撒粉状剂覆盖,以防镁的烧损。熔铝炉炉底设有永磁拌和设备,当炉料装完后,开启永磁拌和器对炉膛熔体进行拌和,这样有利于温度和成分的均匀,有利于改善操作条件和缩短熔炼时间。一切中心合金加完后,熔体经充分拌和到达温度均匀化。拌和时应当平稳进行,不应激起太大的波涛,以避免氧化渣卷入熔体中。随后快速取样剖析,试样应在熔池中部最深部位的二分之一处取出。依据成份剖析成果对铝液的化学成份进行调整。当快速剖析成果和合金成分要求不相符时,应对熔体冲淡或补料。调整后应恰当的对熔体再拌和。电阻炉内合格铝熔体静置后扒出浮渣,调整铝溶液温度至半接连铸造工艺要求的温度,预备铸造。

      (4)在线处理:铝溶液在转注时,经过送丝机在铝熔体中在线接连参加Al-Ti-B圆杆以细化晶粒,经过在线除气精粹设备进一步深度除气,精粹和过滤。精粹气体选用高纯氮气。在线精粹设备自身有加热系统,吹氮气和过滤不会造成铝液的温降。

      (5)半接连铸造:依据所出产铸锭的合金商标,规格,选取铸造工艺参数。在线处理后的铝熔体经分流盘进入结晶器,进行铸造;当圆锭到达要求的长度时,主动中止铸造。

      翻开铸造渠道的倾翻架,将圆锭升高到恰当位置,用起重机将圆锭从铸造井吊至圆锭堆放区冷却。然后安放好铸造渠道,预备下一次的铸造。

      (6)锯切:圆锭在锯切机上依次完成圆锭切头,切尾和定尺锯切,端头打印等。

      (7)检查,去皮,铣端面和倒角:按有关规则或铸造车间要求进行检查,质量契合技能要求的圆锭经过在线去皮机去除外表的氧化皮,在经过端面铣床和倒角机组合的机床进行铣端面和倒角。

      熔铸工艺的首要装备依照技能老练,牢靠,确保产品质量优秀,节省工程建造投资的准则进行设备挑选。熔铸出产设备装备有:15t矩形电阻式铝液混合炉,永磁拌和设备,在线精粹过滤设备,15t液压外导式圆锭半接连铸造机,锯切机,1.5t保温炉,浇注手,重力铸造成形机,端面铣床和倒角机组合机床。

      2.2.2后加工工艺

      铸造及后续加工主体工艺包含工件的铸造,热处理,机械加工和装配等。熔铸车间的连铸坯经过探伤,剥皮,锯切为铸造规则的长度后,进入铸造车间,铸造及后续加工主体工艺如下:

      (1)均匀化退火。

      铸造的第一步,是要对铸造后的铸造毛坯进行均匀化退火,以消除铸造毛坯内部安排偏析和铸造应力,细化晶粒,改善铸造加工状态和终究产品的功能,进步塑性,以利后续的铸造加工。

      因为本项目属产量较大和退火工艺稳定的中小直径圆棒,所以选用退火炉设备为推杆式均匀化退火炉。

      熔铸车间出产工艺流程图铸锭被传送安排接连地送入均匀化退火炉,经过炉内不同区段完成升温,保温工序后,进入冷却室内,依照设定的速度冷却至室温,然后铸锭被传送安排接连地从冷却室运出。

      (2)锻前制坯。

      铸造的第二步,是对均匀化退火后的铸锭进行锻前制坯,经过制坯工序,一则将铸锭制成工件铸造所要求的初步尺度和形状,以减小后续铸造工艺上的杂乱程度和发生最少的毛边废料;二则能够经过该工序的径向紧缩和轴向延伸变形,进一步改善毛坯的内部安排结构。

      选用制坯设备为横楔轧机。与传统铸造制坯设备相比,横楔轧机具有出产率高,节能,产品精度高级特点,广泛应用于轿车,拖拉机,摩托车,内燃机等轴类零件毛坯的出产和为模锻件准确制坯。

      (3)打弯。

      铸造的第三步,是依据本项意图零件特点,对从横楔轧机下来的锻坯进行打弯,以使锻坯的形状更挨近锻件的形状,为下一步的模锻做进一步的预备工作。

      选用的设备为500吨曲柄压力机。

      (4)锻前加热。

      铸造的第四步,是毛坯的锻前加热,因为该项目铝合金的铸造温度规模窄,其加热温度又比较挨近过热,过烧温度,因而,要求加热炉有必要保持准确的温度,有必要带强制循环空气和主动调理的功能。

      选用设备为推杆式铸造加热炉。

      (5)预锻和终锻。

      铸造的第五步是关键核心工艺,该工艺将加热好的毛坯放在液压机上进行预锻和终锻。因为本项意图零件形状不算杂乱,所以预锻和终锻模设在一副模具上,而且预锻和终锻都只进行一次,就能够完成对零件的压力成型。

      铝合金最适合于在液压机上进行模锻,因为液压机的变形速度小,金属活动平缓,变形均匀,金属纤维接连,模锻件外表缺点少,内部安排也比较均匀。所以本项目选用的模锻设备为一台5000吨模锻液压机。

      为了确保在规则的铸造温度规模内变形,改善变形的均匀性,添加金属的活动性以利于金属充溢模具型腔,我们设置了模具预热程序,将模具温度预热至250~420.

      对铝合金进行模锻时,模具的型槽有必要进行光滑。因为在高温文外力效果下,铝合金对钢模具具有显着的黏附倾向,为了避免粘模,使工件顺畅脱模,有必要对模具的型槽进行光滑,对模具的型槽进行光滑还能够削减锻件外表缺点,使模锻时的压力下降。传统的铝合金铸造脱模剂,往往选用机油加石墨或其它石墨制品,在使用进程中,不但有黑色粉尘和油烟污染,而且气味难闻,操作环境较恶劣,且残留的光滑剂难于去除,质点嵌入外表会形成污点,点蚀和腐蚀。本项目模锻液压机选用的是环保型铸造脱模剂,该脱模剂克服了上述缺点,它为水溶性半透明液体,它由特制的耐高温超细度光滑透明微粒和有色金属防锈剂组成。脱模效果好,锻压出的工件外表亮光,使用方便,可直接喷涂,也可参加适量水稀释后喷涂,可代替同类进口产品,而价格较低,经济实用。

      (6)精整。

      铸造的终究一步,是将毛坯经模锻发生的飞边,连皮切除,以完成零件的整个铸造工艺进程。

      关于铝合金,锻后长时间不切去毛边是不合适的:因为可能会引起时效强化,在切边时于剪切处呈现撕裂,发生废品。为此,锻件从液压机终锻后,当即进入淬火水槽进行水中冷却,以便及时切除飞边,连皮。

      本项目切除飞边,连皮设备选用的是500吨曲柄压力机。

      为了进步出产率,减小操作工人的劳动强度,从铸造质料直至切除锻件的飞边,连皮整个铸造进程悉数为程序操控,以3个机器人衔接各个工艺设备和工艺进程。

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      原工艺中质料为揉捏棒材,在加工进程中,经过屡次加热变形,其实揉捏的安排现已发生了根本变化,基本失去了揉捏安排的特性:而铸态安排经过屡次的重复热变形,破碎了粗大的柱状晶粒,重复的变形,使资料的安排成为较均匀细微的等轴晶粒,还能使某些细微的裂纹得以愈合;因为应力状态中静水压力的效果,可促进铸态安排中存在的气泡焊合,缩孔压实,疏松压密,变为较致密的安排结构;因为高温原子热运动才能加强,在应力效果下,借助原子的自由分散和异分散,铸锭化学成分的不均匀性相对削减;经过热变形,铸锭安排改动成了变形安排或加工安排,并具有较高的密度,均匀细微的等轴晶粒及比较均匀的化学成分,因而塑性和强度指标都有显着的进步。

      选用铝合金连铸坯代替揉捏铝合金棒材,在后续加工进程中,经过屡次适度强化的加热与压力加工进程,揉捏铝合金棒材的揉捏安排优势,能够被适度强化的后续加工完成,特别是终究一火的加热对资料的安排具有决定性效果,所以选用铝合金连铸坯代替揉捏铝合金棒材是可行的。

      综合以上诸种要素,再进行了经济剖析,有理由对原有的工艺进行一些必要的改善,认为原工艺中质料为揉捏棒材没有太大含义,质料改为以铝液铸成铝棒代替外购揉捏棒材,完全能够满意产品对质料的要求,也能够满意国内外终究用户对产品质量的要求。

      4技能关键与立异点

    本项目由熔铸工艺和后续加工工艺构成,关于熔铸工艺而言要尽可能使铝合金连铸坯与揉捏铝合金棒质料量差异缩小,半接连铸机铸出的铝合金棒材的质量怎么,直接关系到整个工艺的成功与否,所以有必要确保铸造工艺的顺畅进行,铸出合格的铝合金棒材;关于后续加工工艺要对工艺条件适度强化,进一步补偿原资料的差异缺点,终究完成两种质料出产的产品同质化,到达产品的各项物理,机械功能的要求,满意市场需求。

      5熔铸工艺的立异剖析

    为使铝合金连铸坯质量均化,采取了以下措施:熔炼时经过永磁拌和器对炉膛熔体进行拌和,使成分均化并可缩短熔炼时间;经过送丝机在铝熔体中在线接连参加Al-Ti -B圆杆以细化晶粒,经过在线除气精粹设备进一步深度除气,精粹和过滤。

      6后续加工工艺的剖析

    为了进一步减小揉捏铝合金棒材与铸造铝合金棒材原资料的缺点差异,应对后续加工工艺进行了适度强化,首要体现在:铝合金连铸坯在线探伤检查,对坯料的径向,轴向小于0.8mm的缩孔,气孔以及裂纹进行勘探,并显示和报警,一起对分层也要进行勘探和报警,避免铸造缺点坯料下线;强化均匀化退火,以消除铸造毛坯内部安排偏析和铸造应力,细化晶粒;强化锻前制坯,加大径向紧缩力和轴向延伸变形力,进一步改善毛坯的内部安排结构。


     

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