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日本NISSAN公司將GT-R車型中的部件Strut housing采用壓鑄整體成形，獲得了優(yōu)異的車體剛性和易操作性等兩方面的性能。現(xiàn)介紹Strut housing鋁合金零件高真空壓鑄的開發(fā)過程。
1. 壓鑄成形可行性的探討。GT-R上的Strut housing是將原strut部和wheel house部位的15個(gè)零件改為壓鑄一次成形，并和FR-SIDEMBR, DASH-LWR, HOODLEDGE, COWLTOP零件之劍進(jìn)行空間立體連接，可有效分散來自輪胎的受力，實(shí)現(xiàn)車體變形線性化和無游離的重要產(chǎn)品。為此，需在原來由多個(gè)部件沖壓焊接成形的結(jié)構(gòu)改為一次成形結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，消除影響脫模的封閉內(nèi)腔結(jié)構(gòu)，去除多余壁厚，同時(shí)將產(chǎn)品的整體壁厚均勻化。另外為提高生產(chǎn)效率，模具分型簡單化以及確保頂桿位置、模具冷卻空間等均加以考慮和設(shè)計(jì)，最終確定達(dá)到品質(zhì)要求的Strut housing零件形狀。相比以前，左右兩邊的部件數(shù)減少28個(gè)，質(zhì)量減輕23%，strut housing的基本壁厚為2mm。采用高真空壓鑄成形的性能要求是屈服強(qiáng)度>140Mpa，伸長率>10%。
2. 生產(chǎn)技術(shù)開發(fā)。采用Muller Weingarten公司的Vacural壓鑄機(jī)，特點(diǎn)是鋁液真空差壓快速定量澆注;使用絕熱脫模潤滑劑對(duì)充填鋁液保溫;模具真空度管理以最大限度減少氣體卷入;采用公司內(nèi)部開發(fā)的高強(qiáng)韌壓鑄鋁合金。壓鑄機(jī)鎖模力為40000kN，材料為Al-10Si-0.35Mg。 Strut housing為大型薄壁零件，充填流動(dòng)長度長。試驗(yàn)結(jié)果表明鋁液應(yīng)在23ms內(nèi)充填完畢，否則將產(chǎn)生充填不良。其措施是降低型腔內(nèi)的背壓，從保溫爐到模具全部進(jìn)行密封，同時(shí)為延緩凝固時(shí)間，使用了絕熱脫模劑。盡管如此，在鑄件遠(yuǎn)離內(nèi)澆道的部位仍出現(xiàn)了卷氣和縮松缺陷。卷氣缺陷的對(duì)策一是通過數(shù)值模擬優(yōu)化工藝方案;二是將沖頭油性潤滑劑改為粉末潤滑劑;三是將壓室/沖頭間的纖維密封改為金屬密封。其效果是型腔真空度穩(wěn)定保持在3kPa一下可達(dá)1000模次以上。縮松對(duì)策是設(shè)置高速局部加壓裝置，局部加壓開始時(shí)間在壓射完了之后100ms以內(nèi)。Strut housing零件的精度要求很高，針對(duì)在T6熱處理的固溶階段及水淬階段變形量大的問題，分別采取措施。對(duì)于固溶階段因自重引起的變形，通過計(jì)算機(jī)模擬，求出了最佳的熱處理支撐部位，同時(shí)優(yōu)化設(shè)定了既控制變形量，又能滿足力學(xué)性能要求的固溶溫度和事件。淬火引起的變形減少則是將水淬改為了風(fēng)淬。此外，采用加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)提高高溫時(shí)的剛性。Strut housing在車上裝配時(shí)需和鋼板結(jié)合在一起，會(huì)產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕以及車體涂裝時(shí)因溫差而產(chǎn)生尺寸偏差。電化學(xué)腐蝕的對(duì)策是對(duì)Strut housing部件單獨(dú)靜電涂裝，然后在和鋼板的結(jié)合面處涂上粘膠劑，將鋁和鋼完成隔離。抑制車體涂裝時(shí)的尺寸變化則是采用固定夾具。
3. 量產(chǎn)時(shí)的課題。對(duì)于高真空壓鑄零件，真空度管理及尺寸精度保證非常重要。真空度管理不僅對(duì)鑄件內(nèi)部品質(zhì)的保證，而且對(duì)高真空壓鑄機(jī)的澆注量管理、設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定等方面均是必須的。實(shí)際生產(chǎn)中，發(fā)現(xiàn)隨著模具溫度升高，模具型腔的真空度會(huì)逐漸變差，鑄件內(nèi)部質(zhì)量不合格品數(shù)量增加。原因在于分流錐和鑲件是分開冷卻的，分流錐和鑲件之劍存在溫度差。對(duì)策是優(yōu)化模具的冷卻不知，抑制分型面上的溫升，保持溫度一定。采用簡易自動(dòng)尺寸檢查裝置，保證尺寸進(jìn)度，減少人的失誤，提高合格率。
4. 應(yīng)用效果。NISSAN GT-R是面向新一代而開發(fā)的跑車，鋁合金壓鑄零件的應(yīng)用時(shí)實(shí)現(xiàn)高剛性、高精度車體的關(guān)鍵技術(shù)，是高真空壓鑄技術(shù)的集成。和原來車型相比，應(yīng)用Strut housing鋁壓鑄件，大幅度提高了車的操縱性。因而采用鋁合金壓鑄件，不僅僅是輕量化，而且提高了車的性能。
