发动机油底壳生产的新工艺.doc

发动机油底壳生产的新工艺 　　图1所示的产品是我公司为大众公司最新开发的EA111发动机配套的油底壳。 外形尺寸：420mm×220mm×180mm，壁厚3.0mm，重量2.3kg，材料为铝合金AlSi10Mg。油底壳安装在发动机的底部，需要足够的强度、韧性、密封性，图样要求整个零件孔隙率小于4%，底部伸长率A5≥7%，且在105Pa压力下不能泄漏。 ? ? ? ? 图 1 　　油底壳 加工工艺流程　　　　由于此油底壳比其他铝合金压铸件增加了底部伸长率A5≥7%的特殊要求，因此必须采取热处理，工艺流程如下：　　　　熔炼→压铸 →去浇口→热处理→清理飞边→ 切削加工→装配 密封检验→ 清洗→包装。　　　　技术创新点　　　　正常生产的压铸件，延伸率A5≈1%～3%，硬度不小于80HB，由于油底壳处于发动机的底部，在汽车行驶的过程中会经常遭到撞击，而造成油底壳底部出现裂纹。这就要求油底壳底部要 我公司采购德国进口的专用油底壳热处理设备（如图2），包括MW25变频器、SPS控制箱、冷却循环装置、含有温度调节器和感应盘的安装台。将铝合金熔炼，在640～670℃时进行压铸。压铸完成机器人取下工件，冷却至室温，去除浇口后放到热处理设备的感应盘上，夹紧工件后，进行热处理软化。 图 2 　　热处理工艺及热处理后的试验　　　　1.热处理工艺　　　　如图3所示，室温下的工件加热40s，油底壳底部温度达到500℃，在500℃的温度下保持120s后在空气中自然冷却。整个过程约3min。将工艺参数设置到控制箱中后，自动循环生产。 图　3 　　　　2.热处理后需做三项试验　　　　（1）在热处理区域如图4所示位置1、2、3处取试片，在 拉伸试验机上做拉伸试验，工程要求伸长率A5≥7%。　　　　实际试验结果：A5=7.5%～12%。 图　4 　　（2）抗石击打试验 工程要求88J/R40。在图4示1、3部位用重8.8kg半径为R40的圆柱形重锤自1m高度自由落体击打油底壳，不能有裂纹。实际用涂色法检验无裂纹。　　　　（3）硬度检测 油底壳底部（图4中的2为检测区域）要求60～65HB，周边凸缘螺栓安装孔处（法兰面区域）要求硬度不小于80HB。实际检测结果均符合要求。　　　　热处理工序的失效模式　　　　1.取样做伸长率检测时, 伸长率达不到7%　　　　EA111发动机的油底壳选用的材料为铝合金AlSi10Mg，在化学成分中，对热处理后的伸长率影响较大的成份为Mg、Cu、Fe；材料标准DIN EN1706中要求wMg0.2%～0.5%、wCu0.1%最大、wFe1.0 %最大，通过德国合作公司的经验及我公司的实践，我们将Mg含量控制在wMg=0.35%～0.5%、Cu含量控制在wCu=0.05%最大、Fe含量控制在wFe=0.75%～0.95%。通过严格控制材料的化学成分，并及时清理、清洗保温炉以保证材料的清洁及纯度，使铸件在热处理软化后达到伸长率7%的要求。　　　　2.铸件在热处理后局部起泡　　　　压铸零件内存在气孔是不可避免的，但如果在热处理区域出现气孔的话，气体在加热500℃时迅速膨胀，在零件表面出现气泡，导致零件报废。因此，要求在热处理之前的压铸工序中，必须保证零件的孔隙率小于4%，且油底壳底面要热处理的区域不能有气孔。为保证压铸的油底壳毛坯件气孔率小于4%，我们选用意大利 我公司采购德国进口的专用油底壳热处理设备（如图2），包括MW25变频器、SPS控制箱、冷却循环装置、含有温度调节器和感应盘的安装台。将铝合金熔炼，在640～670℃时进行压铸。压铸完成机器人取下工件，冷却至室温，去除浇口后放到热处理设备的感应盘上，夹紧工件后，进行热处理软化。 图 2 　　热处理工艺及热处理后的试验　　　　1.热处理工艺　　　　如图3所示，室温下的工件加热40s，油底壳底部温度达到500℃，在500℃的温度下保持120s后在空气中自然冷却。整个过程约3min。将工艺参数设置到控制箱中后，自动循环生产。 图　3 　　　　2.热处理后需做三项试验　　　　（1）在热处理区域如图4所示位置1、2、3处取试片，在 拉伸试验机上做拉伸试验，工程要求伸长率A5≥7%。　　　　实际试验结果：A5=7.5%～12%。 图　4 　　（2）抗石击打试验 工程要求88J/R40。在图4示1、3部位用重8.8kg半径为R40的圆柱形重锤自1m高度自由落体击打油底壳，不能有裂纹。实际用涂色法检验无裂纹。　　　　（3）硬度检测 油底壳底部（图4中的2为检测区域）要求60～65HB，周边凸缘螺栓安装孔处（法兰面区域）要求硬度不小于80HB。实际检测结果均符合要求。　　　　热处理工序的失效模式