文：浙江华朔科技股份有限公司张正来、张太鑫、赵国田、凌支援、刘继锋、祖文杰、杨玉成、蔡朝新、苏艇、汪林、邓纪华、叶挺

摘　要　蓄能器壳体承载较大、结构复杂，铸件的壁厚差超过10mm 以上，铸造气孔须控制在0.2mm 以内。采用多级挤压压铸工艺，通过合理设计压铸进料、排气系统和冷却系统，解决了铸件气孔问题，增强了蓄能器壳体承载能力。

关键词　蓄能器壳体；挤压工艺；压铸模具

蓄能器壳体主要由两部分组成，外壳体侧面主要承担载荷，内壳体承担蓄能高强弹簧安转和密封功能，外壳体安装在变速箱上，壳体筒体部分壁厚为4mm，外壳两侧承载部分壁厚为10～16mm。

图１为蓄能器壳体毛坯实物图。材质为 A380合金，其成分（质量分数）为0.7％ ～1.0％的Fe，3.0％ ～4.4％的 Cu，7.5％～9.5％的 Si，Mn含量≤0.05％，Mg含量≤0.01％，Zn含量≤2.9％，Ni含量 ≤0.5％，余量为Al。壳体平均壁厚为4.0mm，但是排气口处壁厚为10.5mm，进出油口处壁厚为16mm，压铸成形时内部会产生缩孔和气孔，经加工后蓄能器泄漏。针对这个问题，本课题采用同一型腔多级顺序局部挤压工艺，根据模具型腔内铝合金温度的差异进行顺序局部挤压，很好地解决了蓄能器壳体泄漏问题，为相似结构的问题解决提供参考。

1、模具设计

1.1　模具进料系统设计

模具进料系统设计见图2，主浇口进料确保蓄能器壳体筒体部位优先进料；辅助浇口进料对主浇口进料最晚到达的部位进行精准直接补料，实现整个模具型腔均匀同步进料。一路集中主排气块，主要收集筒体部位主进料口的冷料和气体；一路侧面长距离辅助排气，两路辅助渣包口排气，使每一路进料末端的冷料和气体都能顺利排出。

图3为采用软件模拟的蓄能器壳体充型的粒子流动场。可以看出，4股铝液在模具型腔内填充时间均控制在6ms以内，能确保铝液在几乎恒温状态填充，铝液的流动性基本保持一致，填充阻力最小，铸件成形效果最佳；20ms以内将冷料和残余气体全部推进溢流口和排气块，粒子场仿真符合设计要求。

蓄能器壳体成形过程模具型腔内压力的模拟分析见图４。算出每一路进料末端的排气压力值，根据排气压力值设计排气槽的截面积，减少了快速填充阻力，使模具型腔内的残余气体在20ms以内基本排出，确保模具型腔主要部位压力在0.13Mpa以下；两处壁厚的部位气压大于0.15Mpa，只能采用两个方向挤压－压铸，即动模和定模各安装一个挤压销。

1.2　挤压销机构设计

挤压装置由挤压销、油缸两部分组成，根据实际成形需要计算出局部挤压力，以设计挤压销的直径和液压油 缸活塞杆的直径，见图５。由于挤压销工作部位长时间处于高温区域，因此需要镀钛处理，挤压销内部需要设计高压点冷却。为了确保局部挤压成形效果，一般情况下局部挤压压力大于压铸增压压力的５倍，使得被挤压的两处能够快速凝固并及时得到补缩，减小缩孔。

２、挤压－压铸工艺设计

2.1　压铸工艺参数设计

由于蓄能器壳体的壁厚差较大，筒体部位壁厚为3mm，在对进料温度、进料速度、增压压强等参数进行多次试验，最终选择660℃较为合适，内浇口进料速度选择48m／s，增压压力为90Mpa，其他压铸工艺参数见表１。

2.2　挤压工艺设计

根据凝固顺序不同，两个局部挤压销的工作顺序要进行调整。整个铸件在90Mpa压力下实现快速成形，因此要让两处厚壁处与整个筒体同时凝固，就需要在这两处增加更大的压力，促使铝液快速凝固。经过试验得出挤压销１压力为450Mpa，需要延时３ｓ工作；挤压销２压力为800Mpa，延时4s工作。

2.3　CT切片检测分析

蓄能器壳体经过压铸模具优化设计和压铸挤压工艺优化后，已经实现批量生产，铸件内部品质CT切片报告见图６。可见蓄能器壳体的排气口和进出油口位置的缩孔显著减小，约为0.8mm，完全达到设计要求。

３、结　语

局部壁厚大于10mm的压铸件在成形过程会产生缩孔，通过局部挤压工艺可以将缩孔尺寸控制在0.8mm以下，提高了铸件的合格率和内部品质。挤压销设计必须要符合高强度要求并且冷却充分，在大于５倍增压压力的工况下，挤压销不会变形弯曲。该技术可以实现更加复杂的集成化设计汽车机构件一次压铸成形，对于解决一个铸件多处壁厚大于10mm以上压铸模具和工艺开发具有很好的参考意义。