汽车差速器壳体压铸缺陷分析及改善

廖建强发表于2024/5/16 9:37:31 差速器壳体改善工艺

原标题：铝合金汽车差速器壳体压铸缺陷分析及改善

因铝合金密度小、强度高、耐腐蚀，在汽车零部件生产中得到广泛应用。铝合金通过合金强化，其强度明显提高，满足了离合器壳体、油底壳、差速器壳体在恶劣环境下工作的要求。同时，在节能减排的需求下，扩大铝合金应用可以明显地减轻汽车自重。差速器壳体作为汽车转动系统重要的组成部分，对于汽车制造的需求量越来越多，品质要求越来越高，因此在保证产品高品质的条件下，如何降低废品率是需要解决的课题。

铝合金差速器壳体是汽车传动系统的关键部件之一，其结构相对复杂，且内部品质要求较高。生产过程中，需大面积加工，因而暴露出来的内部缺陷大大增加，尤其是夹渣、气孔。为了解决缺陷带来的废品率偏高问题，通过采用数值模拟，将铝合金液充型状态与实际铸件缺陷分布位置进行对比，再对铸件结构进行剖解分析，从而优化浇注系统。通过设计合理的浇注系统从而减少缺陷，降低废品率。

图文结果

汽车差速器壳体压铸件见图1。该零件轮廓尺寸为236.91mm×191.23mm×187.41mm, 压铸件质量为3.35kg, 平均壁厚为6.2mm, 投影面积为97532.21m㎡,铸件材质为ADC12合金。该铸件整体壁厚偏厚，而且壁厚并不均匀，因此在压铸过程中热节位置易造成缩孔，且加工面积大。浇注系统设计见图2,要求各部分无毛刺、伤痕、飞边缺陷；轴瓦位置取拉伸试样，测试所得抗拉强度大于177MPa, 不能出现气孔、缩松等缺陷，并且要求气密性检验，试漏压力为200kPa, 允许泄漏量<3mL/min。

图1 差速器壳体压铸零件

图2 浇注排溢系统

图3 差速器壳体充型模拟

图4 差速器壳体型腔气压模拟

图5 差速器壳体凝固过程模拟

根据模拟结果可以看出，该浇注系统基本能够实现铝料的平稳充填，卷气主要集中在渣包和产品一些局部非加工死角区域。根据模拟分析，发现存在两个问题：①定模侧铝液流速较快，但定模侧有两个较厚的凸台需要更多铝料，②右侧的进浇量明显强于左侧，但左侧加工面积更多，内部品质要求较高，需保证加工区域的品质。综合考虑，该方案可行。由于壳体局部壁厚不均匀，所以局部呈现出不等速的冷却速度，以此可以设计出更合理的冷却系统。