如何確保鋁合金壓鑄件旋鉚的質(zhì)量問題
如何確保鋁合金壓鑄件旋鉚的質(zhì)量問題
隨著汽車工業(yè)化的不斷發(fā)展，無論從經(jīng)濟(jì)上還是性能上，對汽車材料的要求是越來越高，由于鋁合金有減重、節(jié)能和更好的回收再生性，汽車用鋁合金材料會(huì)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。隨著汽車節(jié)能減排及安全性要求的不斷提高，汽車的結(jié)構(gòu)件、底盤產(chǎn)品、車身連接支架、發(fā)動(dòng)機(jī)部件等越來越多的產(chǎn)品都采用鋁合金成型的零件，并采用先進(jìn)的裝配技術(shù)或先進(jìn)的裝配工藝進(jìn)行裝配，如下圖示汽車前輪支撐骨架，是通過連接一個(gè)減震支架，實(shí)現(xiàn)汽車在行駛過程中的減震功能。減震支架由3部分構(gòu)成：減震支架本體，橡膠支撐塊，蓋子，然后通過旋鉚工藝將減震支架本體，橡膠支撐塊，蓋子裝配在一起，形成減震支架總成產(chǎn)品，最后通過螺釘固定在車身的連接支撐柱上，實(shí)現(xiàn)汽車在行駛過程中的減震功能，滿足汽車在行駛過程中的舒適性。在本文中，主要通過產(chǎn)品整個(gè)生產(chǎn)過程的工藝設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品最終旋鉚裝配工藝要求。
1產(chǎn)品技術(shù)要求
1)由于該產(chǎn)品在每一輛汽車上需要用到4個(gè)產(chǎn)品，產(chǎn)能要求高。
2)尺寸要求穩(wěn)定、合格。
3)需要在340度的高溫下保溫4小時(shí)。
4)旋鉚處不能有裂紋，疲勞試驗(yàn)滿足要求。從技術(shù)要求上看，所有的工藝設(shè)計(jì)都要滿足最終的旋鉚工序。所謂旋鉚，就是使用旋轉(zhuǎn)設(shè)備，在外力的作用下，使用鋁合金材料按照規(guī)定的形狀進(jìn)行延展，形成一個(gè)連接的永久塑性變形的裝配過程。影響旋鉚工藝的參數(shù)也是非常多的，如產(chǎn)品內(nèi)部殘余應(yīng)力，產(chǎn)品尺寸,產(chǎn)品內(nèi)部質(zhì)量等等。這就要求我們在生產(chǎn)的各個(gè)工藝環(huán)節(jié)確保產(chǎn)品符合性。這里重點(diǎn)介紹如何設(shè)計(jì)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的工藝過程，滿足產(chǎn)品最終的旋鉚工藝要求。
時(shí)效處理是為了消除零件內(nèi)部的殘余應(yīng)力，穩(wěn)定零件的內(nèi)部組織和尺寸，改善零件的機(jī)械性能。通過對零件的時(shí)效處理，可以使零件內(nèi)部的應(yīng)力釋放或相互抵消，以免在加工過程中零部件存在應(yīng)力失衡而導(dǎo)致零件加工報(bào)廢。如何解決在340度的高溫時(shí)效處理產(chǎn)生的缺陷是我們首要解決的問題：
按照傳統(tǒng)壓鑄的工藝，在壓鑄過程中，我們不可能避免遇到產(chǎn)品內(nèi)部的氣孔缺陷。主要有以下原因：
A.模具型腔本來就是一個(gè)含有空氣的空間。
B.由于澆注設(shè)計(jì)的不合理造成卷氣。
C.鋁合金在由固體溶化成液體時(shí)，鋁在液態(tài)下與水氣發(fā)生下列反應(yīng)：
2Al(液)+3H2O(氣)＝γ(Al2O3(固))+6[H](溶于鋁液中)
產(chǎn)生的氣體可能在壓鑄過程中就會(huì)造成產(chǎn)品氣孔缺陷，當(dāng)含有氣體的產(chǎn)品在340度的高溫下保溫4個(gè)小時(shí)，那么產(chǎn)品內(nèi)部的氣體就會(huì)釋放出來，在產(chǎn)品表面形成一個(gè)一個(gè)的氣泡（如圖），無法滿足的產(chǎn)品的質(zhì)量要求。通過以上的種種原因分析，雖然我們無法將所有產(chǎn)生產(chǎn)氣孔的消除，但是我們可以將它控制的可接受的范圍之內(nèi)，以滿足客戶的要求。
2模具設(shè)計(jì)、模擬
我們采用的1模6件的多型腔結(jié)構(gòu)，滿足客戶的產(chǎn)能要求，并且通過模擬分析軟件進(jìn)行壓鑄過程模擬分析，確保澆注系統(tǒng)的內(nèi)角口同時(shí)進(jìn)水，避免多股支澆道不同步進(jìn)入型腔，造成卷氣而形成氣孔。
3抽真空工藝的運(yùn)用
為了確保模具整個(gè)型腔內(nèi)在生產(chǎn)過程處于一個(gè)相對真空的狀態(tài)，我們引進(jìn)瑞士FONDAREX抽真空系統(tǒng)及相關(guān)的抽真空工藝，通過抽真空的方式能夠?qū)崿F(xiàn)在鋁合金液體在進(jìn)入模具型腔內(nèi)是一個(gè)相對真空的空間，那么鋁合金液體在這樣一個(gè)相對真空的空間內(nèi)成型，無法接觸到空氣中的氣體，大大減少了卷入氣體的可能性，提高了產(chǎn)品的內(nèi)部質(zhì)量。一般我們用真空度這個(gè)參數(shù)來衡量這個(gè)相對密封的空間，并且進(jìn)行生產(chǎn)過程的過程控制。
4鋁合金液體除氣工藝及含氫量檢測
1)除氣是把惰性氣體噴入熔融鋁液以達(dá)到去除氫氣的目的。我們采用的是旋轉(zhuǎn)式除氣，是通過高速旋轉(zhuǎn)并噴射惰性氣體的轉(zhuǎn)子把惰性氣體大氣泡打散成非常細(xì)微的小氣泡，并使其均勻地分散在金屬液中，使得更多的惰性氣泡表面和金屬液中的氫氣和雜質(zhì)接觸從而把這些有害物質(zhì)帶到液體表面，從而減少液體中的氣體。
2)液體除氣完成后，需要對液體的含氫量進(jìn)行檢測，確保含氫量在工藝可控的范圍。首先在鋁液心部取70%-80%的鋁水將裝鋁水的坩堝在20s內(nèi)放入真空室內(nèi)，迅速蓋上蓋子。180s后取出樣塊，進(jìn)行對比判定。在真空的情況下，如果鋁液里含有氣體，那么樣品上就會(huì)鼓起氣泡，含氣量越多鼓起的氣泡越大，通過對比的方式來保證鋁液的符合性。
5產(chǎn)品的時(shí)效處理
鋁合金保溫溫度、保溫時(shí)間、冷卻時(shí)間按以下方式：
工藝要求：
1)先將爐子升溫到340度（產(chǎn)品可隨爐升溫），必須340度下保溫4小時(shí)。
2)對產(chǎn)品進(jìn)行色彩標(biāo)識，能夠識別是否已經(jīng)進(jìn)行了時(shí)效處理。
3)零件應(yīng)該裝在專用框中，保持一定的間距，保證空氣的流動(dòng)。
4)對時(shí)效的溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控，每班對時(shí)效爐的溫度曲線進(jìn)行檢查。
檢驗(yàn)與驗(yàn)收：
1)檢查色彩標(biāo)識，色彩隨著溫度變化而變化，觀察顏色溫度達(dá)到340度。
2)對產(chǎn)品硬度檢測，硬度要求：50＜硬度＜70HB。
3)產(chǎn)品表面的氣泡。
6結(jié)論
通過以上工藝過程的設(shè)計(jì)及控制，我們基本上滿足了產(chǎn)品在旋鉚過程的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了采用先進(jìn)的裝配工藝進(jìn)行裝配的工藝。如果在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)旋鉚裂紋，我們可以通過以下2種情況進(jìn)行分析原因和解決問題：
1)正常出現(xiàn)裂紋（圖1），形狀為非常規(guī)則的裂紋，這個(gè)產(chǎn)生的原因主要旋鉚過程工藝的不穩(wěn)定性，需要對旋鉚工藝參數(shù)進(jìn)行細(xì)微的調(diào)整。
2)異常出現(xiàn)裂紋（圖2），形狀為齒形的裂紋，這個(gè)產(chǎn)生的原因主要是產(chǎn)品本身在生產(chǎn)過程出現(xiàn)了異常，如材料、真空機(jī)、時(shí)效、過程參數(shù)等，需要我們針對具體的問題進(jìn)行逐一分析解決。
