汽车发动机铝合金压力铸造缺陷检测及预防

【摘要】 本文通过对铝合金压力铸造特点的描述，对汽车发动机铝合金铸造缺陷进行阐释，同时对铝合金的发展前景做出了展望。

【关键词】 发动机；压力铸造；铝合金；缺陷

随着时代的发展，铝的冶炼方法和工艺得到不断地改进，铝材料基础问题也有了一定的突破。今年来，铝合金在交通运输、航空航天、通讯电子等行业得到了广泛的应用。各大国家越来越重视对铝合金材料形成技术的研究，以及对压铸技术进行研究开发和应用。汽车工业是铝合金材料主要的消费市场，汽车技术的发展对铝合金成形技术的研究起到了重大的促进作用。

一、铝合金压力铸造技术的特点

铝合金压力铸造是在压铸机内进行的，浇入液态或者半固态的铝合金，让它在高压和高速环境下充填型腔，在高压下成型和结晶获得铸件的一种铸造方法。压力铸造的主要特点有：第一，生产率较高。充型压力在20到200MPa之间，充型时间为0.01到0.2s，铸造生产的周期较短，一次操作的循环时间大约是5到180s。比较适合大批量进行生产，年产20万件以上比较划算。第二，铸件的精度比较高。铸件的轮廓比较清晰，尺寸的精度比较高，表面粗糙度较低，不需要机械加工或者少量机械加工就可以进行装配，比较适合铸造薄壁的铸件，最小壁厚可以达到0.3mm。铸件的含气量少、组织致密、力学性能也很好，抗拉强度、塑性、疲劳寿命、导热性等很多指标都比灰铸铁要强。第三，铸造时采用的镶铸法可以省去装配的工序使制造工艺得以简化。铸造的材料可以是钢、铸铁、铜等材料，制备出有特殊要求的铸件。第四，因为充型的速度快，空气很难排出，容易被压成碎气泡残留在铸件之内，如果气泡过大，那么铸件就不能进行热处理，甚至可能报废。

二、汽车发动机铝合金压力铸造技术缺陷

（一）主要存在几何缺陷、表面缺陷和内部缺陷三种类别的缺陷

几何缺陷又可以分为压铸件形状、尺寸和技术上的缺陷，可能在这几方面与实际的要求存在偏离的现象；表面缺陷包括压铸件外观出现的不良情形，可能会出现花纹，还有可能会出现斑点，诸如此类；内部缺陷主要包括气孔、裂纹等出现。可能在内部组织或者机械性能等方面达不到要求。

（二）缺陷产生的原因

1.缺陷产生的原因有很多种，可能是由压铸机引起的，压铸机的性能，能够提供的能量满足不了需要的压射条件，这种原因一般可能是由压射力等条件达不到需要的条件。压铸工艺参数的选择和调控的合不合适都是可能存在的重要原因。

2.可能是压铸模引起的。模具设计的不够合理，结构不合理、浇口位置或尺寸不精准、排溢系统设计的不合理、顶杆布局不合理、冷却系统设计不合理等原因都可能成为压铸件缺陷产生的原因。

3.可能是压铸件在设计过程中壁厚。弯角位、深凹位等原因的存在导致了缺陷的出现。

4.可能是压铸过程中对温度、涂料喷涂量等地操作不够合理，也会导致缺陷的出现。

5.可能是合金原料的成分、干净的程度、熔炼的工艺等引起的缺陷。

（三）铝合金铸件缺陷的检测

既然有这些缺陷的存在，对压铸件的质量就存在着威胁，所以，我们应该使用一些方法将这些缺陷检测出来，把好产品的质量关。

1.直接用肉眼可以对压铸件的质量进行直观的判断，很多缺陷肉眼是可以直接看出来的，比方说花纹、变形、变色、斑点等现象都是可以经过直观看出来的，如果一些细小的缺陷无法用肉眼看出来，还可以借助放大镜的帮助进行检验。

2.对尺寸的检验可以借助一些辅助性的工具，比方说可以用游标卡尺检验壁厚，还可以用三坐标测量仪对压铸件的外观尺寸进行测量，也可以用标准检测帮对孔径进行检验。

3.对压铸件的化学成分分析可以借助光谱仪、原子吸收仪对杂质含量进行检测。

4.对金相的检验可以使用金相显微镜和电子显微镜等仪器对缺陷的组织结构进行进一步的检测和分析，来判断压铸件是否符合规定的要求。

5.还可以通过具有强穿透力的X射线对照相软片进行检测，观察照相软片的感光和投影摄像，从而判断缺陷具体的位置、形状、大小等情况。

6.还可以通过超声波来探测压铸件内部的缺陷部位。

7.还可以通过水银石英灯发出的紫外线对发光材料进行不同程度的刺激，通过可见光对压铸件的缺陷进行分析。

（四）在生产中铸件缺陷的预防

因为压铸件制造中形成的缩孔、疏松等缺陷是在计算机得到广泛应用以后才开始出现的缺陷，也就几十年的时间，所以对这种缺陷的预防要抓住凝固过程中的特点通过大量的实验来对探索对缺陷进行预防的方法。

1.因为压铸件中的缺陷是由于生产过程中出现超标的气体和杂质而出现的，所以要预防缺陷的发生首先要获得纯净的铝合金液，净化铝合金液的一种常用的方法就是精炼，精炼主要包括除气和除渣两方面，在众多的除气方法中旋转吹N2（Ar）和溶剂精炼是常用的精炼方法。

2.通过改进工艺对缺陷进行预防。防止缩孔和疏松等缺陷的产生可以采用顺序凝固的方式对压铸件进新房补缩，更好的避免了冷却过程中气体出现的可能。在实际的生产中，要对模具进行科学合理的设计，在适当部位采用加冷铁等工艺措施，从而对疏松、缩孔等缺陷的出现进行控制。

3.近几年对铸件缺陷的预防还出现了一些新工艺，比方说在铝合金的压铸过程中对传统的液态压铸进行改良，压铸出来的逐渐质量很高，降低了缺陷产生的几率。

三、结语

相关的研究人员根据具体条件的限制探索出了很多种预防铝合金压铸件缺陷的方法，对实际的应用具有一定的指导意义。近年来新工艺的研究和发展，也为降低压铸件缺陷出现的几率做出了重要贡献，同时，对提高企业经济效益、增强产品的国际竞争力具有重要意义。

参考文献

[1] 肖军.浅析汽车铝合金铸造的工艺性能[J].铝加工，2013（2）.

[2] 刘伟明，高成勋.铝合金小时模铸造缺陷的形貌特征[C].2013.