旋转挤压缩小铝合金压铸件油道孔径的工艺

□ 李振生 □ 何强元

广东鸿图科技股份有限公司 广东肇庆 526108

1 压铸件情况

汽车发动机底壳铝合金压铸件如图1所示,油道孔口需要压装螺堵,以免机油泄漏。常规的工艺方法是螺堵与油道孔过盈配合压装,压装前涂厌氧胶水进行密封。发动机在长时间恶劣环境中使用,螺堵有可能松脱,密封安全性不足。

2 旋转挤压概述

笔者介绍一种旋转挤压缩小铝合金压铸件油道孔径的工艺方法,压装螺堵后通过旋转挤压,缩小油道孔径,防止螺堵脱落,提高铝合金压铸件油道密封的安全性,降低泄漏风险。

通过旋转挤压,缩小压装螺堵后的油道孔径,使油道孔口周边的铝合金材料向孔口中心均匀变形收缩,孔径相比螺堵直径缩小0.2 mm,防止由于螺堵松脱导致机油泄漏。

3 技术质量要求

(1) 螺堵拉拔力要求。对旋转挤压缩小油道孔径后的螺堵进行拉拔力测试,要求螺堵最大拉拔力不小于3.3 kN。

(2) 油道泄漏检测要求。对旋转挤压缩小油道孔径后的油道进行100%泄漏量检测,要求在290 kPa～300 kPa气体压力下泄漏量不大于5 mL。

(3) 旋转挤压缩小油道孔径后要求。旋转挤压后油道孔径为19.8 mm,铆接端面不能凸起,不允许铆裂。铆接后油道孔口表面不能有飞边或铝屑残留。

4 难点分析

对于旋转挤压缩小油道孔径的工艺方法,从两个方面进行难点分析。

(1) 由于铆接时机床设备振动较大,很容易出现铆接边断裂、铆杆断、油道孔口翻边等问题,因此铆头材料的选用及铆头倾斜角的设计是关键,需要通过不同的组合试验进行效果验证。

(2) 采用旋转挤压缩小油道孔径的工艺方法,通过铆杆的铆头端面对油道孔口端面进行挤压,铆接过程中必然会产生铝屑,所以除铆头设计外,铆接过程中需要对铆头的使用方法及使用寿命进行管控。

5 铆头设计

旋转挤压设备如图2所示,铆头如图3所示。根据以往类似产品的铆接经验,倾斜角的设计及材料的选用是关键,笔者制作不同倾斜角的铆头进行组合试验,铆头的材质为Cr12MoV,通过试验的结果进行铆头设计。不同倾斜角试验结果见表1。由表1可见,采用耐磨材料Cr12MoV制作倾斜角为140°的铆头,满足图纸中油道孔径缩小的要求,铆接后的产品外观符合要求。

表1 不同倾斜角试验结果

6 工艺过程保证

铆接过程中,铆头上不涂润滑油,会导致铆头与油道孔口表面摩擦力过大,铆接面出现铝屑,影响产品质量。另一方面,受生产环境和零件加工尺寸波动的影响,铆接油道孔径尺寸会不合格,或无法通过泄漏量及拉拔力检测等。为确保质量,工艺过程需重点关注及控制以下事项:

(1) 每铆接一定数量的零件,需要用无纺布清洁铆头;

(2) 每次铆接前,需要在铆头底部均匀涂一层润滑油,否则铆头在铆接过程中会产生铝屑;

(3) 每个零件铆接完成后,需要用无纺布将残留在零件上的润滑油擦拭干净,以免影响清洁度;

(4) 螺堵压装前,油道孔径需控制在规定的公差内,保证螺堵与油道孔口的过盈配合,以免影响螺堵的抗拉力和零件的气密性;

(5) 压装螺堵后,螺堵端面到铆接面必须确保有足够的挤压空间,防止挤压碰到螺堵,影响密封;

(6) 铆接后,需采用专用塞规按设定的频次抽检油道孔径,保证油道孔径合格,防止螺堵松脱;

(7) 铆接后,零件在290 kPa～300 kPa气体压力下进行100%泄漏量检测,泄漏量要求不大于5 mL;

(8) 建立铆头管理台账,监控铆头的使用寿命,定期检查或更换。

7 产品检测

采用材质为Cr12MoV,倾斜角为140°的铆头,铆接零件后进行拉拔力试验及泄漏量检测,结果见表2。试验与检测结果表明,铆接零件均满足图纸及产品质量要求。油道孔径尺寸合格,铆接面无铆裂,无飞边,无铝屑残留。这一工艺实现了一次性研发生产成功,旋转挤压缩小油道孔径后的铝合金压铸件实物如图4所示。

表2 拉拔力试验与泄漏量检测结果

8 结束语

实践证明,旋转挤压缩小铝合金压铸件油道孔径的工艺可行,可以实现批量化生产,方法简单,加工质量可靠,能够为同行业类似零件的加工提供参考。