原標題：鋁合金汽車差速器殼體壓鑄缺陷分析及改善

因鋁合金密度小、強度高、耐腐蝕，在汽車零部件生產中得到廣泛應用。鋁合金通過合金強化，其強度明顯提高，滿足了離合器殼體、油底殼、差速器殼體在惡劣環境下工作的要求。同時，在節能減排的需求下，擴大鋁合金應用可以明顯地減輕汽車自重。差速器殼體作為汽車轉動系統重要的組成部分，對于汽車制造的需求量越來越多，品質要求越來越高，因此在保證產品高品質的條件下，如何降低廢品率是需要解決的課題。

鋁合金差速器殼體是汽車傳動系統的關鍵部件之一，其結構相對復雜，且內部品質要求較高。生產過程中，需大面積加工，因而暴露出來的內部缺陷大大增加，尤其是夾渣、氣孔。為了解決缺陷帶來的廢品率偏高問題，通過采用數值模擬，將鋁合金液充型狀態與實際鑄件缺陷分布位置進行對比，再對鑄件結構進行剖解分析，從而優化澆注系統。通過設計合理的澆注系統從而減少缺陷，降低廢品率。

圖文結果

汽車差速器殼體壓鑄件見圖1。該零件輪廓尺寸為236.91mm×191.23mm×187.41mm, 壓鑄件質量為3.35kg, 平均壁厚為6.2mm, 投影面積為97532.21m㎡,鑄件材質為ADC12合金。該鑄件整體壁厚偏厚，而且壁厚并不均勻，因此在壓鑄過程中熱節位置易造成縮孔，且加工面積大。澆注系統設計見圖2,要求各部分無毛刺、傷痕、飛邊缺陷；軸瓦位置取拉伸試樣，測試所得抗拉強度大于177MPa, 不能出現氣孔、縮松等缺陷，并且要求氣密性檢驗，試漏壓力為200kPa, 允許泄漏量<3mL/min。

圖1 差速器殼體壓鑄零件

圖2 澆注排溢系統

圖3 差速器殼體充型模擬

圖4 差速器殼體型腔氣壓模擬

圖5 差速器殼體凝固過程模擬

根據模擬結果可以看出，該澆注系統基本能夠實現鋁料的平穩充填，卷氣主要集中在渣包和產品一些局部非加工死角區域。根據模擬分析，發現存在兩個問題：①定模側鋁液流速較快，但定模側有兩個較厚的凸臺需要更多鋁料，②右側的進澆量明顯強于左側，但左側加工面積更多，內部品質要求較高，需保證加工區域的品質。綜合考慮，該方案可行。由于殼體局部壁厚不均勻，所以局部呈現出不等速的冷卻速度，以此可以設計出更合理的冷卻系統。

圖6 高速切換點為370mm時X光檢測結果

圖7 高速切換點為390mm時X光檢測結果

圖8 高速切換點為420mm時X光結果

表1 生產數據統計

圖9 夾渣位置及形貌

圖10 左側抽芯針旁邊縮孔及右、上抽芯孔底氣孔

圖11 漏氣位置及氣孔形貌

根據缺陷分布情況，有4個問題需要改進：①左側抽芯軸瓦縮松，加工后與旁邊螺紋孔串通漏氣；②軸瓦兩側針孔收縮加工外露；③右側抽芯深腔內加工后夾層外漏；④右側抽芯針孔底部氣孔。

圖12 澆口改進前后對比

圖13 針縮孔位置及結構

圖14 初始毛坯針及加工針孔

圖15 內部包卷及澆口改變

通過對差速器殼體的試制分析可以得出，數值模擬能為鋁合金壓鑄件前期的品質控制及缺陷分析提供參考，從而設計出更合理的澆注系統，縮短開發周期；再根據實際生產過程所出現的問題與模擬狀態進行對比，從而進一步優化產品的澆注系統，改善成形工藝條件，提高鑄件品質。另外，修改鑄件結構也對壓鑄品質提升有積極意義。

本文作者：
廖建強 管勝敏 管維健
廣東鴻圖武漢壓鑄有限公司
黃志垣 安肇勇
廣東鴻圖科技股份有限公司
本文來源：《特種鑄造及有色合金》雜志