文：广东鸿图科技股份有限公司 赵卫红
摘 要以变速箱壳体压铸生产中的缺陷为研究对象，采用高真空压铸技术，改善了铸件的内部气孔状态和力学性能。对比发现，使用高真空压铸工艺后，压铸件的油道漏气率大幅降低，合格率达到９７％，降低了成本。高真空压铸件的抗拉强度和伸长率分别比普通真空铸件提高了约１７．４％和３７．１％。
关键词 变速箱壳体；高真空压铸；气孔；力学性能
随着铸件的结构愈来愈复杂，产品质量要求也越来越高，传统的压铸工艺已经很难满足客户需求。高真空压铸技术是近年来在普通真空压铸基础上发展起来的，它不仅具有普通真空压铸的优点，而且排气能力更强，型腔内的真空度更高。生产的铸件，具有更高的韧性和强度，能够增强企业在高端压铸市场的核心竞争力。
本课题以某款变速箱壳体压铸件为研究对象，该铸件在用普通真空工艺生产时，易产生质量缺陷。对模具进行优化设计，采用高真空压铸工艺生产，从根本上解决了油道漏气问题，大大提升了压铸件合格率。
１、铸件特点及工艺分析
图１为汽车变速箱壳体的结构图。铸件毛坯质量为１０．６ｋｇ，材质为
ＡＤＣ１２。轮廓尺寸为４８２ｍｍ×３７５ｍｍ×２４０ ｍｍ，最大壁厚为 ３５ｍｍ，最小壁厚 为 ２．５ｍｍ；要求抗拉强度大于２４０ ＭＰａ，伸长率大于 １．５％；要求在０．３ ＭＰａ的压力下，泄漏量小于２ｍＬ／ｍｉｎ。 该变速箱壳体结构中高压油道多且集中，而油道与油道之间的交叉位置壁薄，极 易发生油道间的相互窜漏现象。
２、铸件缺陷分析及模具设计
２．１ 压铸件缺陷分析
该变速箱壳体铸件前期采用普通真空压铸工艺，压铸件不良率高达２５％。不良品主要缺陷为高压油道漏气。将漏气位置进行局部剖切后发现周围有明显气孔，见图２。经过多次工艺参数调试以及对模具的优化，缺陷的改善效果均不明显，最终确定采用高真空压铸 工艺。
２．２ 高真空模具设计特点
传统的真空模具采用激冷排气块作为型腔与真空管道的连接通道，金属液在流入该排气块时阻力大，流速降低并迅速凝固堵住排气道以防止金属液进入真空
管道。激冷排气块结构中由于排气道截面积受限制，所以型腔中的真空度不高。
高真空压铸模具采用真空阀作为气体排出通道，排气面积大且型腔中真空度高。
真空阀主要分为机械阀和液压／气动阀。机械阀有着结构简单、控制系统成本低、
容易清理等优点，但是排气量不大，容易堵塞，阀体成本高。液压／气动阀具有排气面积大，不易堵塞等优点，但其对控制系统的要求很高。同时，高真空模具为了获得低于１０ｋＰａ的高真空度，还必须要设计模具密封结构。模具大分型面的密封一般采用耐高温的密封胶条来实现，除此之外，模具抽芯结构、推杆系统以及模具与压室的配合位等也需设计密封结构。
在工艺优化设计中，模具排气结构采用了液压式真空阀。其工作原理是将压射冲头行走的距离，转换为真空通道关闭电磁阀的脉冲信号，依据冲头行进的距离开启和关闭真空通道。该过程的关键是要在金属液到达真空阀之前关闭阀芯，
防止金属液通过真空阀进入抽气管道形成堵塞。
２．３ 高真空模具试模
经过高真空模具的设计及制造后，使用２５０００ｋＮ压铸机并配备真空机进行试模。试制工艺参数见表１。并针对不同的评价指标对两种工艺生产情况和铸件质量进行对比。高真空压铸件和普通真空压铸件分别见图３和图４。
３、试验结果与分析
３．１ 铸件力学性能
在两种不同工艺生产的铸件中各随机抽取５件，并在铸件的１号，２号位置取样，见图５。试样编号１～５是在图５中１号位置高真空压铸件取样，编号６～１０为２号位置取样；编号１
１～１５是普通真空铸件１号位置所取试样，编号１６～２０为对应铸件的２号位置所取试样。将这２０个试样做拉伸试验，结果见表 ２。结果表明，高真空铸件的平均抗拉强度和伸长率分别为２６３．５１ＭＰａ和２．６６％，普通真空铸件的平均抗拉强度和伸长率分别为２２４．４６ ＭＰａ和１．９４％，可见高真空铸件的抗拉强度和伸长率分别比普通真空铸件提高了约１７．４％和３７．１％。
３．２ 铸件内部品质对比
对高真空压铸工艺及普通真空压铸工艺生产的样件进行 Ｘ 光检测，见图６。从图６ａ可以看到，普通真空压铸件内部有密集性气孔，泄露风险大，严重影响铸件品质。从图６ｃ可以看到，铸件同一部位几乎没有气孔缺陷，内部组织致密，铸件品质好。经过气密性测试，铸件的油道漏气率大幅降低，高真空压铸工艺生产的铸件合格率达到９７％。
４、结语
通过对两种真空压铸工艺的试验结果进行对比发现，高真空压铸件的力学性能如抗拉强度和伸长率都得到了明显提升，油道漏气率大幅降低，成品率达到
９７％，满足了客户要求。
