汽車離合器飛輪鑄造楔形塊補(bǔ)貼應(yīng)用

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摘要：通過在模具上（鑄件的相應(yīng)位置）增加一楔形塊，人為地加大補(bǔ)縮通道，實現(xiàn)冒口頸與鑄件縮松部位的橋接，保持補(bǔ)縮通道一直通暢，從而實現(xiàn)通過這個楔形塊（加上原有鑄件厚度）順暢地將冒口中的金屬液直接補(bǔ)充到需要補(bǔ)縮的部位。

關(guān)鍵詞：離合器飛輪；楔形塊補(bǔ)貼；縮松；補(bǔ)縮通道；動平衡

1序言

離合器飛輪是汽車傳動機(jī)構(gòu)的主要部件之一，是發(fā)動機(jī)與傳動系之間正常切斷與傳遞動力的關(guān)鍵。它是被安裝在車輛回轉(zhuǎn)軸上的具有較大轉(zhuǎn)動慣量的輪狀蓄能器，是具有適當(dāng)轉(zhuǎn)動慣量、起貯存和釋放動能作用的轉(zhuǎn)動構(gòu)件。當(dāng)車輛轉(zhuǎn)速增高時，飛輪的動能增加，把能量貯蓄起來；當(dāng)車輛轉(zhuǎn)速降低時，飛輪動能減少，把能量釋放出去。同時，離合器飛輪也可以用來減少車輛轉(zhuǎn)動過程的速度波動。離合器飛輪的綜合性能直接影響著傳動系統(tǒng)的安全性和整車運(yùn)行的平穩(wěn)性，這就要求鑄件必須組織致密，無縮松、縮孔和夾雜等孔洞類缺陷；上下壁厚差也必須控制在合理區(qū)間內(nèi)，從而在滿足力學(xué)性能要求的前提下，確保鑄件在轉(zhuǎn)動過程中實現(xiàn)盡可能小的不平衡量。目前，在我公司離合器飛輪全部采用垂直造型線潮膜砂鑄造，生產(chǎn)線的型板尺寸為長650mm、寬535mm。結(jié)合現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備，筆者運(yùn)用均衡凝固原理，結(jié)合DISA應(yīng)用手冊的指導(dǎo)，通過在鑄件上增加一楔形塊，在保證鑄件力學(xué)性能的前提下，實現(xiàn)消除離合器飛輪鑄件外圓與盤面連接處的縮松缺陷，徹底解決鑄件動平衡超差問題。

2鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及產(chǎn)品要求

離合器飛輪鑄件結(jié)構(gòu)如圖1所示，屬于典型的盤式小型鑄件，直徑為280mm、高50mm，單件重4.6kg，材質(zhì)為蠕墨鑄鐵RuT300，抗拉強(qiáng)度≥300MPa,伸長率≥3%，蠕化率60%~80%，硬度160~200HBW。為了保證鑄件動平衡的最大不平衡量＜10g，鑄件內(nèi)部不允許有縮松缺陷，鑄件上下壁厚差不允許超過±0.3mm。

3技術(shù)難點(diǎn)

鑄件內(nèi)部縮松和鑄件上下壁厚與重量差異大，造成鑄件動平衡超差。1）由于鑄件內(nèi)圓要與壓盤等其他零件采用螺紋、鉚接方式進(jìn)行聯(lián)接，局部設(shè)計的比較厚大，而外部盤面考慮到減重和散熱通風(fēng)的條件，因此都設(shè)計的偏薄，過大的壁厚懸殊差，就會造成鑄造過程中補(bǔ)縮通道不暢，導(dǎo)致離合器飛輪鑄件外圓與盤面連接處出現(xiàn)大量的縮松缺陷。2）目前，行業(yè)內(nèi)的盤式鑄件多采用水平分型造型線生產(chǎn)，然而為了提高單位時間內(nèi)的生產(chǎn)效率，客戶要求我公司采用DISA垂直分型造型線潮膜砂鑄造。垂直分型造型線與水平分型造型線的最大區(qū)別是：相對于澆口杯不同高度的鑄件由于受到重力加速度的作用不同，因此鑄件上下壁厚和重量差異大，鑄造工藝受到造型設(shè)備局限。

4原鑄造工藝方案說明及缺陷分析

原工藝方案如圖2所示，采用DISA線垂直造型機(jī)，設(shè)計為階梯式澆注系統(tǒng)，不設(shè)置砂芯。澆注系統(tǒng)由澆口杯、冒口、橫澆道、直澆道、環(huán)形澆道等組成，分別位于正壓板和反壓板相應(yīng)位置。該澆注系統(tǒng)具有充型平穩(wěn)、冒口補(bǔ)縮效率高等優(yōu)點(diǎn)，但是由于放置冒口位置的鑄件邊緣結(jié)構(gòu)偏薄，冒口中的金屬液不能實現(xiàn)順序補(bǔ)縮，因此鑄件內(nèi)部縮松嚴(yán)重，如圖3所示。

5工藝改進(jìn)

改進(jìn)后的鑄造工藝方案如圖4所示，分析原工藝造成鑄件內(nèi)部縮松，是因為冒口不能通過鑄件薄壁位置向厚壁位置傳遞足夠的金屬液實現(xiàn)有效的順序補(bǔ)縮，導(dǎo)致補(bǔ)縮通道受阻而產(chǎn)生的，所以通過在模具上（鑄件的相應(yīng)位置）增加一楔形塊，人為地加大補(bǔ)縮通道，實現(xiàn)冒口頸與鑄件縮松部位的橋接，保持補(bǔ)縮通道一直通暢。改進(jìn)后的鑄造工藝，實現(xiàn)了通過這個楔形塊（加上原有鑄件厚度）順暢地將冒口中的金屬液直接補(bǔ)充到需要補(bǔ)縮的部位。

6試驗結(jié)果

通過模擬分析，鑄件內(nèi)部無縮松、縮孔類缺陷，且充型平穩(wěn)，如圖5所示。通過小批試驗和批量生產(chǎn)，在鑄件落砂和拋丸后，采用X射線檢測和破壞性切剖與著色檢測驗證，鑄件內(nèi)部縮松缺陷已經(jīng)得到徹底解決（見圖6、圖7），且無任何鑄件動平衡超差。殘留在鑄件加工面上的楔塊，可以在機(jī)械加工鑄件摩擦面時一并車削去除，無需額外增加機(jī)械加工成本。目前，該離合器飛輪已投入大批量鑄造生產(chǎn)中，質(zhì)量穩(wěn)定。

7結(jié)束語

合理的工藝方案可以彌補(bǔ)鑄件設(shè)計的不足，從根本上解決鑄件內(nèi)部的縮松缺陷；避免垂直分型生產(chǎn)的鑄件上下壁厚差偏大和鑄件內(nèi)部縮松缺陷兩者綜合因素導(dǎo)致的鑄件動平衡超差造成的大量廢品。從批量生產(chǎn)結(jié)果來看，鑄件質(zhì)量大幅提高，產(chǎn)量穩(wěn)定，為公司創(chuàng)造了較高的經(jīng)濟(jì)效益。該工藝已經(jīng)成功地復(fù)制到了其他多個類似盤式鑄件的生產(chǎn)過程中，有很大的借鑒意義。

作者：任現(xiàn)偉 單位：洛陽古城機(jī)械有限公司