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东华大学研究生课程论文封面 教师填写： 得分 任课教师签名 年 月 日 学生填写： 姓名 学号 专业 导师 课程名称 任课教师 课程学分 上课时间 20 至20 学年 第 学期 星期 递交时间 年 月 日 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的论文，是本人独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 论文作者签名： 高强耐磨过共晶铝合金离合器齿轮的压铸技术　 摘　要针对压铸成形的汽车离合器齿轮厚壁部件，研究了适于压铸的过共晶合金的变质处理工艺。设计并模拟了齿轮的压铸工艺方案，开发了真空压铸及局部加压技术。 关键词过共晶合金；齿轮；厚壁压铸件；真空压铸； 近年来基于汽车轻量化的要求，越来越多的汽车零件正逐步由钢、铁改为铝、镁、塑料等轻质材料，其中以铝代钢铁是当前汽车轻量化的主要发展方向。而由于效率、成本、性能的综合考虑，目前采用压铸成形的零件越来越多，零件结构越来越复杂。压铸合金材料也从常规的亚共晶系，或共晶系（）合金向特殊的合金材料发展，如过共晶的系合金（、亚共晶的系以及系（）合金等也正逐步大量应用于压铸零件中。 过共晶合金由于具有热膨胀系数小、密度小、耐磨及高温性能好、铸造性能优良等特点，是高强度、耐磨、低膨胀零件如汽车活塞、汽缸体、斜盘、离合器齿轮等的理想材料。但是目前国内外有关合金的压铸件开发及应用的报道很少。 本通用汽车公司的过共晶合金的离合器齿轮零件，齿轮的压铸成形技术，促进了高强耐磨铝合金材料在汽车零部件中的应用。 离合器齿轮的结构特点及技术要求 图为离合器齿轮的铸件和零件结构图，尺寸为×72mm。铸件材质为或，壁厚为～，属于厚壁零件。齿形不加工，但齿下面的圆环部分加工量较多，最深达。齿根表面不允许有凸点、龟裂等缺陷。加工表面不允许有大于的孔洞，且仅限个。 铸件加工后的零件 离合器齿轮的铸件图和加工后的零件图 该产品的压铸难度很大，主要原因是：①技术要求合金中初生颗粒小于μm，分布均匀；②压铸过程中气孔缺陷的消除，因为齿下面的机加工量很大，气孔很容易暴露在外；③缩松缺陷的消除，压铸厚壁件中的缩松不易消除，且凝固时间长、收缩大，更加剧了缩松产生的倾向；④模具寿命，因合金的浇注温度高，极易产生龟裂，将大大缩短模具寿命，因此模温的控制要求高。 齿轮的技术开发要点 的熔炼处理技术 中的含量高达，因而其熔点要高于一般压铸厂使用的等合金。而现有的熔化炉，机边保温炉均是按照的标准设计，一般最高保温温度为。的熔化出炉温度大约为，机边保温温度为左右。因此需对现有的保温炉进行改造。采取的措施：一是更换保温炉的加热电阻丝，由增加到，并相应地对电炉控制柜进行扩容改造；二是在炉体外周增设一层保温棉，减少炉体向周围环境的散热。改造完毕后，经实际检测，保温炉中的铝液在装满情况下，最高温度可达℃，满足了的使用要求。 变质剂加入量不同对初生的变质效果也不同，试验中的含量（质量分数，下同）有、、几种。图为含量为时的大小、分布及形态。图为保温后的分布及形态。由图可知，经变质处理后，初生的形态由粗大的杆状变为颗粒状，随着含量的增加，初生的变质效果更好，当在左右时，初生大小一般在～μｍ之间，变质效果最好。在经过保温后，虽然初生颗粒的尺寸有所变大，为～μｍ，但仍能满足离合器的齿轮技术要求，变质效果仍然良好，见图。因此在实际生产中，若因机器或模具故障，导致铝液在保温炉中的停留时间大于，必须重新进行变质处理，以消除变质衰退。 图含量为时的初生形态图保温后的初生形态　　 离合器齿轮的压铸工艺 采用软件，对图的工艺方案进行了模拟计算，其充型过程见图。由图可知，单浇口模式的流动充型过程为：铝液从内浇道逐步前行，在遇到中间孔时，液流分为两股，沿中间孔向前流动并汇合，直至进入溢流槽和排气道中。整个充型过程不存在真空排气道金属液封闭型腔金属液的现象，因而流动相对平稳，排气顺畅，符合顺序充型的要求。 图４　压铸工艺方案设计 图５ 离合器齿轮的单浇口流动充型模拟结果　 真空压铸技术 为最大限度地消除铸件内部的卷气缺陷，采用了自主开发的机械式真空阀及高真空控制系统。同时对比研究了在相同参数下机械式真空阀与传统搓衣板式真空阀的效果（同一参数下的试验件数均为件），见表。由表可知，在相同参数下，采用机械式真空阀比搓衣板式真空阀的效果好，铸件废