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铸铝件在汽车应用上的发展前景同材料成分、变质控制及净化处理

2024-02-09 05:14:03

[一]、铝铸件在汽车应用上的发展前景

目前,发达国家铝消费量的18%应用于汽车工业,平均每辆汽车用铝180kg,铝化率达到了15%,并正以每年20%-30%的速度递增。而我国目前每辆汽车的平均用铝量仅为75kg左右,铝化率不到8%,差距非常大。随着我国汽车工业与世界的接轨,已成为世界汽车工业大国之一,因此我国的汽车工业必将发展。

随着现代汽车正向着安然、节能、环保的方向发展,而汽车轻量化是节能降耗的较途径之一,铝铸件能够地降低汽车自重,作为主要材料的应用优点已被汽车行业认可。行业专家认为,在未来几年,有色金属在汽车上的应用会有的发展。

[二]、压铸铝件的材料成分、变质控制及净化处理

随着汽车排放标准的提升,降低汽车发动机排放、降低耗油、提高燃烧效率,都使汽车趋于轻量化,轻量化对于汽车业的发展具有重要意义。据统计,目前国内自主乘用车较国外同类车自重高约8%~10%,国内自主商用车较国外同类车自重高约10%~15%。若汽车整车重量降低10%,燃油效率可提高6%~8%。

在材料方面,很多铸钢、铸铁类结构件、功能件正逐步被密度较小的铝合金或其他合金所替代,包括一些汽油发动机的缸体缸盖,尤其在新能源汽车上铝合金零件的占比越来越高。近年来,国内压铸铝件铸造技术方面也取得了重大的进展和突破,为新能源汽车的发展提供了有力支撑。

铝合金铸件成型,主要有高压铸造、低压铸造和重力浇铸几种方式,他们都有各自不同的优缺点。而一些形状(尤其内腔形状)比较复杂的空腔、管类压铸铝件,需要使用砂芯、盐芯、蜡模等消失心芯,一般采用重力浇铸。

合金成分对合金的组织和性能有很大的影响,合金成分控制也是合金处理过程中重要的工作之一。常规元素成分普遍采用直读光谱仪分析,能准确的把握合金的成分状态。

在铝硅合金中可以加入适量的微量元素以细化晶粒、增强其流动性,如钦、错、钒等元素的中间合金。

同时,细化晶粒还有改变合金的补缩能力、减少热裂倾向、改变合金电化学特性等作用。ZL104中的镁会通过MgSi2在铝基体中的沉淀作用对合金具有显著创新服务作用,控制镁的含量,可获得具有很好的塑性、抗拉强度和屈服强度等综合性能。

在铝合金的化学成分中常存在一些对合金性能无益的杂质元素,主要包括铁、锡、铅、钙等,其中影响较大的是铁。这些杂质元素可能是在合金熔炼的过程中从炉料引入,也有可能是从增锅或工具带入到合金中。

铝硅合金中铁主要以铁相硬而脆,往往以粗大的针状穿过相晶粒,削弱基体,降低铝硅合金性能。当铝硅合金中存在Fe相时,其表面氧 化膜将失去连续性,在晶界析出的铁相还会促使铝硅合金发生电化学腐蚀,从而使合金的抗蚀性能下降,因此对合金中的含铁量严加控制,并采用旋转通入影响变质工艺因素主要为:变质剂种类及用量、变质温度、变质时间。

变质剂种类及用量:应根据合金的种类、铸造工艺及对组织控制的具体要求,来选择合适的变质剂种类及用量。压铸铝件铝合金变质处理常用的有Na变质、Sr变质、稀土变质等,我们采取综合性能较好的铭变质剂,并配合以钦中间合金作为细化剂使用。

在生产实践中,应考虑到变质剂反应可能进行不全部,所以变质剂用量不能过少,否则变质效果不好。

但变质剂用量也不宜过多,否则会产生过变质现象。因此,变质剂用量一般占炉料重量的0.2%~1.0%。

在生产中,通常加入0.5%就可以保护良好的变质效果。对于金属型铸造的压铸铝件,变质剂用量可适当减少。

变质温度:铝液温度高些,对变质反应进行有利,变质速度适宜,效果好,但变质温度不能过高,否则会急剧增加的铝液的氧 化和吸气,并降低增锅的使用寿命。一般来说,变质温度应选择在稍高于浇注温度10℃为宜,这样避免了变质温度过高,可以减少变质后调整温度的时间,有利于提高变质效果和铝液的冶金质量。

变质时间:变质温度越高以及铝液和变质剂接触的状况越好,则所需的变质时间就越短。变质时间应按具体情况,在实验的基础上确定。变质时间太短,则变质反应进行不全部;变质时间过长,会增加变质剂的烧损,增加合金的吸气和氧 化。


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