鑄造是最古老的金屬成形方法之一，汽車零件中大約有15%~20%為采用不同鑄造方法生產(chǎn)的鑄件，這些鑄件主要為動(dòng)力系統(tǒng)關(guān)鍵部件和重要的結(jié)構(gòu)部件。
目前歐美汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的汽車鑄件生產(chǎn)技術(shù)先進(jìn)，產(chǎn)品質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高，環(huán)境污染小。鑄造原輔材料已形成系列化和標(biāo)準(zhǔn)化，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化、自動(dòng)化和智能化。這些國(guó)家普遍采用數(shù)字化技術(shù)提升鑄造工藝設(shè)計(jì)水平，鑄件廢品率約為2%~5%，并且已經(jīng)建立跨國(guó)服務(wù)系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支持。與之相比，我國(guó)的汽車鑄件雖然產(chǎn)量較大，但大多數(shù)都是附加值和技術(shù)含量較低，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的黑色鑄件，與國(guó)外水平差距較大。本文主要從汽車節(jié)能環(huán)保等方面的發(fā)展需求，論述了汽車鑄件和汽車技術(shù)的發(fā)展方向。
1 汽車鑄件的發(fā)展方向
1.1 汽車鑄件的集成化設(shè)計(jì)
隨著汽車節(jié)能環(huán)保以及降低生產(chǎn)成本的要求不斷增加，充分利用鑄造成形的優(yōu)勢(shì)，將原有沖壓、焊接、鍛造和鑄造成形的數(shù)個(gè)零件，通過(guò)合理的設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)集成零件的鑄造成形，可以有效地降低零件的重量和減少不必要的加工工藝過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)零件的輕量化和高性能化。
目前常見(jiàn)的鑄造整體式橋殼的主要形式是在橋殼的兩端壓入無(wú)縫鋼管作為半軸套管，并用銷釘固定形成橋殼總成。為進(jìn)一步提高橋殼的強(qiáng)度、剛度和簡(jiǎn)化工藝過(guò)程，由于集成了半軸套管，鑄件尺寸顯著增加，鑄件長(zhǎng)2 258 mm，其單件重量超過(guò)200 kg。針對(duì)這一集成鑄件的特點(diǎn)，企業(yè)建立了專用生產(chǎn)線用以保證生產(chǎn)。
汽車鑄件集成化的發(fā)展趨勢(shì)在有色合金鑄件方面的發(fā)展更為明顯。為了充分利用鑄造工藝能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)鑄件的生產(chǎn)的特點(diǎn)，出現(xiàn)了集成設(shè)計(jì)的車門內(nèi)板、座椅骨架、儀表板骨架、前端框架和防火墻等集成設(shè)計(jì)的高壓鑄件，其尺寸顯著大于目前生產(chǎn)的鑄件，需要4 000~5 000 t甚至更大噸位的壓鑄機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)。
1.2 汽車鑄件的輕量化
在保證汽車的強(qiáng)度和安全性能的前提下，盡可能地降低汽車的整備質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)輕量化，從而提高汽車的動(dòng)力性，減少燃料消耗，降低排氣污染。汽車整備質(zhì)量每減少100 kg，百公里油耗可降低0.3~0.6 L，若汽車整車重量降低10%，燃油效率可提高6%~8%。隨著環(huán)保和節(jié)能的需要，汽車的輕量化已經(jīng)成為世界汽車發(fā)展的潮流，汽車鑄件的輕量化也成為汽車鑄件的重要發(fā)展方向之一。
1.2.1 汽車鑄件的輕量化設(shè)計(jì)
出于鑄件整體安全系數(shù)的需要，等厚度設(shè)計(jì)是汽車鑄件主要設(shè)計(jì)方法之一。然而等厚設(shè)計(jì)的主要弊端是無(wú)法充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)性能，并導(dǎo)致鑄件重量的增加。采用CAE 分析、拓?fù)鋬?yōu)化等手段，對(duì)零部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使零部件各個(gè)部位的應(yīng)力值接近，即各個(gè)部位的壁厚不一致，受力小的部位減薄料厚或不要材料，從而減輕零件的重量。考慮到鑄造成形可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)鑄件的成形，可以實(shí)現(xiàn)各種不規(guī)則的異型截面。設(shè)計(jì)時(shí)，采用CAE或拓?fù)鋬?yōu)化等手段，對(duì)零部件進(jìn)行應(yīng)力分析。根據(jù)力的分布，確定零部件的形狀和具體局部的材料厚度。通過(guò)對(duì)鑄件加筋、挖孔和變厚化，可使零部件的重量大大降低。
