汽车轻量化先进铸造技术

全面评述了用于汽车轻量化的铸造铝和镁合金及铸造工艺的发展。已开发的汽车用新型合金有耐磨铝合金、抗蠕变镁合金及高强度/韧性镁合金。在工艺前沿方面,开发了真空辅助压铸和高真空压铸技术,用于生产高整体性的车体和底盘零件。用低压金属型铸造工艺生产结构用薄壁空心铸件。包覆铸造技术不断得到发展,使用混合材料设计汽车的子系统,例如发动机支架、仪表板梁成为可能。开发的模拟工具用来预测不同组分之间的界面相互反应和包覆铸造系统的结构完整性,并且已被铸造实验证实。

试验确定AZ91/SiC复合材料异质形核模型中决定于SiC质量分数和过冷度的晶粒密度函数

镁合金及其复合材料作为重要的轻质材料在汽车和航空工业中的应用一直引人注目。由于镁不能形成任何稳定的碳化物,SiC颗粒被大量用于增强镁基复合材料。AZ91/SiC复合材料凝固后固态晶粒密度NV是合金液态最大过冷度ΔT的函数。这类函数决定于异质形核位置特征与合金中存在的SiC数量。本文的目的是为描述初生相晶粒密度与过冷度关系的模型选择参数。这一模型与基于化学元素扩散和晶界动力学的结晶模式有关,能够用于预测铸件质量及其显微组织。形核模型通常有未知确切值的参数,甚至其物理意义都是待讨论的,对试验数据进行分析之后可以获得这些参数。制备了SiC强化的AZ91合金基复合材料,其中SiC颗粒含量分别为0、1%、2%、3%和4%(质量分数)。把这种复合材料铸造成具有4种厚度的试验板。从热电偶测温点附近获取数据,分析不同复合材料与不同厚度试板的过冷度及其对晶粒尺寸的影响。显微组织和热分析给出的一套数据建立了晶粒尺寸与SiC颗粒质量分数及过冷度联系,这些数据用于近似形核模型的参数调节。获得的模型在模拟复合材料显微组织方面是非常有用的。

采用流线型浇注系统减少能源消耗

本项工作的主要目的是利用流线型浇注系统的原理减小浇注系统的质量,提高出品率,从而减少对铁液的需求量,降低熔炼能量消耗。实际铸造生产线上的试验证明,应用流线型浇注系统能减少浇注系统的质量。把垂直分型,每箱3个阀体铸件的浇注系统由传统布置改为流线型布置,浇注系统的质量减少了1.1 kg,即减少了20%。在本项试验中,浇注系统由传统的转变为流线型后同时消除了铸件对热处理的需求,这在铸造车间是巨大的能量节约。此外,流线型浇注系统的球铁阀体铸件浇注试验证明,浇注温度从1 400℃降低到1 300℃,铸件未出现冷隔的危险。这可能是因为流线型浇注系统充型速度快以及扇形内浇道有减速作用。本项目还通过玻璃板前铸型试验对上述问题进行了研究。