隨著汽車輕量化的發展以及愈來愈嚴格的節能環保要求，汽車上許多原來用鑄鐵、鑄鋼的零部件正在向輕合金如鋁、鎂合金轉變。由于材料力學特性及成形工藝的差異，在此轉變過程中，產品結構需要隨之變化，即需要改變為適合于鋁、鎂等合金成形的結構。而壓鑄作為鋁、鎂合金的重要成形方法，具有生產率高、尺寸精密度高等優點，在汽車零部件的開發及生產上擁有巨大的優勢和競爭力，因此也成為汽車零部件輕量化的優選成形工藝。

本課題以某冷卻水連接器鑄件的輕量化為例，基于MAGMASOFT軟件的溫度場、熱節分布等計算結果，采用減小壁厚、設置加強筋等措施，優化了冷卻水連接器鑄件結構，使原本采用砂型鑄造的鑄鐵件改為了適于壓鑄的鋁合金件，通過對連接器的壓鑄成形工藝如澆注、冷卻、排溢等進行計算，確定了合理的工藝方案。

圖文結果

圖1為冷卻水連接器的模型圖，原為鑄鐵件。為減輕質量,擬將此產品改為鋁合金，采用壓鑄生產。該零件外形輪廓尺寸為140mm×127mm×48mm，鋁合金材料為A380，其成分見表1。產品氣密性要求在150kPa下泄漏量≤4.8cm³/min。鑄件外觀不能存在冷隔、裂紋等缺陷，內部品質符合ASTM E505A2級或以上。

表1 A380鋁合金的化學成分（%）

圖1 鑄件結構示意圖

圖2 熱節分析對比圖

圖3 凝固9.2s后鑄件的溫度分布

圖4 工藝方案示意圖

圖5 優化結構后鋁合金充型過程模擬

圖6 氣壓分布圖

表2 壓鑄試制工藝參數表

圖7 鑄件實物圖

圖8 壓鑄件X光照片

借助于MAGMASOFT軟件的熱節分布計算模塊，優化了產品結構，使得產品的鑄造工藝性得到改善。基于優化后的產品結構，設計了壓鑄模的澆注系統、冷卻系統以及排溢系統，模擬分析了鋁液的充型及凝固過程，驗證了工藝方案的合理性。產品壓鑄后的內部品質檢測顯示，鑄件內部品質符合ASTM E505A2級的標準，氣密性符合要求。

本文作者：
盧廣英 余亮 萬里 汪學陽 黃志垣

廣東鴻圖科技股份有限公司

本文來自：《特種鑄造及有色合金》雜志，《壓鑄周刊》戰略合作伙伴