2018欧洲铸造展首秀的大尺寸超薄铸件

在纽伦堡举行的2018欧洲铸造展上，铝工业协会向奥迪公司和DGS公司（圣加伦，瑞士）共同开发的压铸件颁发了铝合金压铸评比一等奖。在奥迪A8上使用的薄壁和大投影面积的结构件尺寸为797x437x304mm，厚度仅为1.8-2mm，重量仅有3043g。除了铸件本身，其开发的过程也令人非常感兴趣。下面是DGS大客户经理Markus Heim以及DGS技术总监Axel Schmidt的介绍。

“该项目的特点是与我们的客户奥迪进行了紧密合作，融合了产品和制造工艺的发展”，Markus Heim说。在2015年末DGS向奥迪展示相关产品后，双方决定项目合作。该压铸件尺寸大，同时非常薄，可用于新型的奥迪A8中连接C-和D柱。可以通过3个螺纹孔承担安全带变向和后部弹簧支柱的支撑作用，并容纳置物板、底板和后门铰链。相比之前的结构，对重量和厚度都进行了优化。前提条件是使用一种高强度特殊合金，并配合新的热处理工艺。奥迪早在2011/2012就开始研发这种新型的AlSi10MnMgZnZr合金。除了材料以外还要对热处理工艺进行革命性改变。这项实验与其合作伙伴DGS共同进行，因DGS在热处理工艺方面拥有必要的设备技术。

内部资料的说明中提到材料的屈服强度（Rp0.2）为180-210Mpa，延伸率>7%。此实验项目评定内容非常广泛，从通常的铸造性和强度检测所用的检测试样压铸，到生产车辆现有铸件以及调查不同的连接工艺，例如焊接、铆接、FDS-螺栓、粘接和MIG-焊接。

压铸工艺的发展

“随着新材料的发展，生产薄壁铸件的工艺也随之发展”，DGS技术总监Axel Schmidt补充说。在此发展过程中，我们全面使用了模拟分析。不仅涉及到复杂几何学/强度检查、铸造系统和模具冷却的设计，还包括热处理，因为薄壁与变形关系密切。奥迪作为变形模拟的先锋，对提高压铸件尺寸精度作出了很大的贡献。重要的目标值是获得理想的温度-时间流程，以及在特殊热处理结构中铸件的类型和配置。

在此项目中还开发了一个特殊设计的奥迪-实验模具作为薄壁铸造模具。实验模具生产的铸造件已经达到了650x650x300mm的尺寸。另外还为奥迪A8系列生产了小批量压铸件。

压铸的轻量化优势

“现在开发的压铸件的主要优势是，相比之前使用的同功能压铸件降低了降低了19%的重量，同时提升了50%的屈服强度（Rp0.2）”，Markus Heim解释说。实现这一目标完成了轻量化的薄壁设计，应用了新型高强度和流动性合金组合，以及T6-热处理技术。一方面需要复杂的负载优化壁厚和肋骨分布，另一方面需要对铸造工艺和模具技术进行成本优化。模具制造使用以3D打印技术生产的含有冷却通道的模具部件，并且在数量、直径和位置方面对进行优化。由此壁厚平均减少了15%。压铸件的壁厚在1.8和2.0mm之间。

全跟踪流程的压铸工艺链

“生产工艺的突出特点是可对每一个单一压铸件进行完整的质量跟踪”，Axel Schmidt透露。首先从压铸单元开始，在压铸件完成压铸和去毛刺后通过激光配置独立的数据二维码。此编码延续在整个质量相关工艺和检查参数中，包括包装和派送数据无缝连接。在下一个工艺步骤之前扫描此编码，并对规定的完整性和一致性进行检查。在电脑确认一切“正常”后，才可以进入下一个工作步骤。在切边后，压铸件件进入特殊设计的压铸件热处理框中进行T6-热处理过程，以防止翘曲出现，随后进行喷砂和校准处理。所有其他的运输过程也使用同一个数据二维码。每个压铸件要扫描编码并归入对应的框架。奥迪实现了全球化完整的追踪理念-在捷克和中国的DGS工厂也是如此。

在压铸单元中的每个配件都包含独立的数据矩阵码，可以获取关于工艺和质量参数的全部信息

机器人后加工单元

“后处理过程在两个完整的、考虑到冗余因素的机器人单元进行”，压铸件从框架推入单元中，由机器人单独取出。首先进行检查，不仅扫描数据二维码，还要借助特殊的涡流工艺确定导电性，保证压铸件准确的热处理状态。在机械加工后，螺纹孔中插入螺纹嵌件。这样保证相应的检查过程在旋入压铸件后可以安全移出。也避免了对后续程序产生可能的影响。在处理完成后，机器人把压铸件放回框架内。然后送到全自动的清洗和钝化线上。在铸造工厂内部运输可借助“无人搬运车”，可以实现站点间的无人驾驶和无碰撞运输。工艺链的最后一步是包装线，工人手动将压铸件装入奥迪专属运输箱里。这一步也要扫描数据二维码进行确认，只有“正常-压铸件”可以运输，每个配件准确装入运输箱里。

压铸件热处理全自动设备，左后是特殊设计结构，可以防止变形翘曲出现

压铸件变形检测-屏幕显示翘曲检测的测试数据

铸件发展和供应的瑞士信

“该项目的重点是，我们用高新压铸技术为汽车工业的客户提供了可靠的、全面的保障”，Axel Schmidt说。除了共同进行的压铸件和工艺开发，DGS还独自设计并实现必要的设备技术。这样以保证自己成为客户可信赖的伙伴，向全球提供高科技配件。当然在此项目中必须满足客户的价格要求，否则就无法实现合作。特别令人高兴的是，这个项目产品获得了2018欧洲铸造展比赛的一等奖。这也激励我们未来继续证明欧洲拥有足够的发明能力和技术优势，在全球的市场竞争中占据主导。

在框架中排列的压铸件通过水-钝化处理设备

机器人全自动处理单元

无人驾驶电动“蚂蚁”站间运送铸件框架

作者：KLAUS VOLLRATH，阿尔万根，瑞士