汽车结构件⼤多采⽤铁或钢质材料，通过相应制造⼯艺⽣产。根据汽车轻量化的要求，这类铸件材质正在向轻合⾦转化。压铸⼯艺具有⽣产率⾼、铸件精密等⼀系列优点，⽤压铸⼯艺⽣产结构件不但可以缩短⽣产周期，还可达到精密近净成形，省去⼤量的机加⼯序，节约成本。因此，压铸法是⽣产铝、镁合⾦汽车结构件极具竞争⼒的⼀种⼯艺。欧洲⼀些压铸⼚家已经成功压铸多种结构件，并取得可观的经济效益，成为压铸产业新的经济增长点。⽬前汽
车结构件压铸正在引起国内压铸业的关注，笔者结合本公司的技术及经验，说明汽车结构件
压铸⽣产中的⼀些关键因素。
1结构件的特征和要求
汽车结构件指的是汽车中的承载件或受⼒件，与汽车安全性密切相关。在汽车车⾝中，许多
结构件装在车⾝结构的节点上并与其他构件连接形成抗变形的⾼强度框架，这类结构件通常
具有尺⼨⼤、壁薄、结构复杂等特征。由于在⾏驶中要保证汽车可靠的安全性，所以对汽车
结构件的⼒学性能要求⾼。韧性相关的结构件⼀般要求抗拉强度> 180 MPa，伸长率> 10%; 强度相关的结构件，⼀般要求抗拉强度>210 MPa，伸长率>7% ‘ 1|为获得⾼性能，结构件
往往需要热处理。如果与其他构件连接，还需要良好的焊接性或铆接性。显然，常规的压铸
⼯艺⽆法满⾜汽车结构件的⽣产要求，结构件的压铸⽣产需要进⾏新的⼯艺开发。
2结构件压铸⼯艺
压⼒铸造的⾼速充型，经常导致压室或型腔中的⽓体⽆法完全排出，这些⽓体卷⼊⾦属液，
最终常以⽓孔的形式存在于铸件中，使铸件失去热处理和焊接的可能性。此外，如果某些⼯艺因素控制不当，还会造成铸件其他缺陷，影响铸件的本体品质，降低⼒学性能。采⽤压铸
⼯艺⽣产汽车结构件，必须解决⽓孑L等问题。国外常见的结构件压铸⼯艺包括Vacural、MFT、VGB法等L2J，但由于存在不同的⼯艺限制，未见规模化应⽤。布勒公司从1994年开始进⾏汽车结构件压铸的研发⼯作。长期的技术开发和压铸⽣产经验，形成了专门的
Structual结构件压铸⼯艺。布勒Structural结构件压铸⼯艺基于通⽤压铸机，配合压铸模具、合⾦材料、合⾦液处理、真空应⽤、⼯艺优化等辅助⼯艺措施，实现汽车结构件的压铸⽣产。
这种⼯艺模式容易形成⽣产规模，⽣产转化⽅便，具有⽣产灵活性，可以达到铸件品质与⽣
产经济性的良好结合嘲。布勒Structual结构件压铸⼯艺为压铸⼯⼚⽣产汽车结构件提供了
完整的技术和⼯艺解决⽅案，在欧洲压铸⼚的实际⽣产中获得⼴泛应⽤。
3. 1压铸合⾦
海格客车传统的标准压铸合⾦不能满⾜汽车结构件的要求。⽬前欧洲⽤于结构件压铸的铝合⾦主要是
Silafont —36、Magsimal ⼀59和Castasil ⼀37[4~6].，这些合⾦通常称为⾼韧性合⾦。
与传统的标准压铸铝合⾦相⽐，这些合⾦都严格控制了Fe含量，⼀般控制在0. 2% （质量
分数，下同）以下。⽬的是避免合⾦中产⽣针状的A1FeSi相，该相会恶化合⾦的强度、塑性
及疲劳性能，在铸件受⼒状态下还可能诱发裂纹。Silafont —36合⾦将Si含量控制在共晶
点附近，保持了良好的铸造性能和充型能⼒，并通过提⾼Mn含量防⽌因Fe含量降低⽽导
帅客论坛致的粘模现象。Mg含量对该合⾦的⼒学性能影响显著，通过调节Mg含量可调整合⾦的⼒
学性能。Silafont —36合⾦的屈服强度和伸长率与热处理制度密切相关。在T6热处理状态下，合⾦的屈服强度可达210?280 MPa，伸长率可达7%?14%。
Castasil_37是近年出现的新型压铸铝合⾦，具有耐长期时效的能⼒，主要应⽤⽬标是在较
⾼温度下⼯作的零部件，保证在整个使⽤期内具有稳定的性能。Casta —sil ⼀37合⾦也将Si含量控制在共晶点附近，具有良好的铸造和充型性能。合⾦的⼒学性能主要受Si、Mn、Mo及sr等元素的影响，sr的作⽤主要是改善Si在合⾦中的形态，但过量Sr会增加合⾦的吸⽓倾向。在壁厚为2?3 mm的情况下，铸态下合⾦的抗拉强度可达260?300 MPa，屈服强度可达120?150 MPa，伸长率可达10%?14 %。
Silafont —36、Magsimal ⼀59及Castasil ⼀37⾼塑性合⾦的主要特点对⽐见表1
3. 2模具设计
模具设计要注意以下⼏点：①⾸先要正确设计浇注系统，合理选定浇注系统位置、充型⽅向以及各部
分的尺⼨，保证良好的充型顺序和流态；②模具的排⽓⼝要设置在型腔最后充填的位置，保证抽真空持续⾄充型结束，此外，在铸件的重要部位、液流汇合或容易产⽣紊流的深圳车展时间
部位也应设置排⽓⼝，减⼩这些部位产⽣缺陷的可能性；③应对排⽓道⾯积进⾏仔细校核，
真空通道⾯积⾜够，保证排⽓畅通；④模具密封性影响真空的形成，必须保证模具密封良好；⑤要仔细分析模具的热平衡，合理设计冷却/加热管道，这是⽣产中对模具温度进⾏有效控制的前提条件；⑥在模具制造之前，最好进⾏充型及凝固⽅⾯的模拟，由此可获得压铸过程信息，有助于模具的改进。
3. 3合⾦熔化和处理
对于⼀般⽤途，Silafont —36和Castasil —37合⾦⽆需特别处理便可⽤于压铸⽣产。但如果⽣产⾼品质要求的铸件，应注意以下⼏点：①采⽤⾼纯电解⾦属配制的合⾦，熔化过程中避免⾦属杂质污染，尤其是Fe、Zn和Cu，Castasil —37合⾦控制杂质还包括Mg ；②快速
熔化，防⽌⾦属液氧化及偏析，氧化物和硬夹杂对铸件的铸造性能和⼒学性能都有不利影响}
③为保证合⾦的⾼塑性，尽可能在炉内使⽤叶⽚旋转除氢和净化；④控制sr的熔损，过多
熔损会影响合⾦的塑性，但sr含量增⾼会增加合⾦的吸氢倾向，silafont-36合⾦还应控制
Mg的熔损，Mg的熔损会影响合⾦的强度；⑤不可过热，合⾦熔化温度不超过780 C ，否则，
加重合⾦吸⽓及氧化，增加sr和Mg的熔损。
氧化显著影响Masgsinal —59合⾦的塑性。快速熔化后使⽤叶⽚进⾏深度净化，合⾦的优势才能保
持。⼀般情况下，⽆需添加熔盐、变质剂或碱性稀⼟等。如果使⽤回炉料，氩⽓或氮⽓旋转除⽓⼯序
则是必需的。使⽤特制的熔盐，也可以减少合⾦中的杂质。
3. 4给液（浇注）⽅式
给液⽅式指的是⾦属液浇⼈或输⼊压室的⽅式，图1是⼏种典型的给液⽅式。试验表明给液
⽅式对铸件的塑性有明显影响。传统的顶部给液⽅式容易造成⾦属液之间的冲击、溅液、氧
化及卷⽓，会造成铸件基体组织缺陷，降低塑性。底部给液⽅式减少了合⾦液的扰动及热损失，降低了合⾦液氧化、产⽣浮渣微粒以及吸⽓的可能性，因⽽铸件基体夹杂和缺陷减少，有利于提⾼铸件的塑性。但底部给液⽅式必需对压铸机进⾏局部修改，要使⽤专门的压室和模具，压铸机可能失去通⽤性。如果采取优化的给液管长度、给液管加热、平稳给液等特别措施，优化顶部给液⽅式也同样能达到提⾼铸件塑性的⽬的，⽽不⽤对压铸机和压室进⾏改
动，压铸⽜产转化⽅便.
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3. 5脱模剂夏喷涂⼯艺
脱模剂或润滑剂可产⽣⽓体进⼊铸件。增加铸件中的含⽓量。在采⽤真空⼯艺时。脱模剂或
润滑剂的挥发则是铸件中⽓体的重要来源。在选⽤脱模剂或润滑剂时，要经过验证，选⽤发
⽓性低和挥发性好的产品。其次，要选⽤先进的喷涂设备，具备⾼动态特性，喷涂参数可调。尽可
能减少喷涂量，保证快速喷涂和精确喷涂。喷涂⽬的主要是保护模具表⾯和冷却模具热节，模具的
整体温度控制尽可能由模具内部的加热/冷却管道完成。在结构件压铸⽣产中，要对喷涂时问、喷涂
⾓度和范围、喷吹距离等因素进⾏优化，在型腔中不可有残留
⽔分，使进⼊铸件的⽓体最少。
3. 6真空⼯艺
真空充型是结构件压铸重要的⼯艺措施，采⽤真空⼯艺应注意以下⼏点：①及时启动真空系统，冲头
封住浇料⼝后⽴即开始抽真空；②真空系统功率⾜够，抽真空快速；③压室充满前必须达到要求的真空度，否则影响效果；④尽量延长抽真空时间?真空阀尽可能的迟闭合。
⼀般来说，型腔内的绝对压⼒在30 kPa以上时，对铸件的塑性影响不⼤。当型腔内的绝对
压⼒在15kPa以下，铸件的塑性才随真空度的提⾼⽽明显增加。真空度对铸件的表⾯品质
也有明显影响，铸件的表⾯品质随真空度提⾼⽽改善，见图2。铸件中的⽓泡随真空度增加
⽽减少，但⽓泡不是影响铸件伸长率的主要因素。⾼真空还可以增⼤压铸⼯艺窗，使压铸⼯
艺选择范围较⼤。但⾼真空对真空设备性能要求⾼，会导致真空⼯艺成本增加。
双回路真空系统对结构件压铸⾮常有效，图3a是双回路真空系统原理图，图3b是布勒配
套的Vacu2双回路真空系统。双回路真空系统中⼀个回路的抽⽓⼝设置在压室的上端，主要⽤于压室内的空⽓抽出。当压射冲头前⾏封住浇料⼝时，压室抽真空启动，在冲头即将封
住抽⽓⼝的瞬间关闭。另⼀个回路设置与传统的真空⼯艺基本相同，主要⽤于型腔内的空⽓
抽出。双回路真空系统可以加速抽真空的速度，有利于获得稳定的⾼品质铸件。采⽤嵌⼊特殊钢环（
或铜环）的压射冲头可减⼩冲头与压室之间的间隙，增加密封性。
3. 7压铸机及压铸⼯艺优化
压铸⼯艺对⽣产合格的汽车结构件⼗分重要，正确地选择压射模式、压射参数等有利于减少成都车展2015时间
压铸件中的缺陷。压铸件中的⽓体有相当⼀部分来⾃⾦属液在压室中的预充填阶段，所以应充分注意优化慢压射阶段的压射模式，避免⾦属液在压室中卷⼊⽓体。应正确选⽤脱模剂和
润滑剂，优化喷涂⼯艺。压铸机性能稳定，要有灵活的编程模式和实时控制系统，保证整个压铸过程合理及⼯艺参数偏差最⼩。对模具温度应进⾏精确控制，通过冷却⽔分配器，监控各个冷却回路的流量及温度，形成要求的温度分布。良好的模具设计，恰当的压铸⼯艺，理
想的充型模式，可以保证铸件品质优良，减轻对真空度的依赖。此外，在重要部位或厚壁部位还可以使⽤挤压销，减⼩缩松或增加密度。使⽤⾦属液前沿传感器，准确知道⾦属液的流程，可以优化充填模式。
4压铸结构件及应⽤
使⽤布勒压铸机及structual结构件压铸⼯艺，汽车结构件压铸在欧洲已形成规模⽣产能⼒。这⾥介绍
布勒公司在2012年GIFA 展览会上展出的⼀些压铸结构件。这些结构件⽬前已装⼊许多车型上.⼤⼤减轻了车体质量，改进了车⾝结构，满⾜汽车应⽤要求。
戴姆勒公司图4是铝合⾦车门框架压铸件。⽤铝合⾦压铸结构代替原钢板结构，整套车门可减轻质量约
40 kg，减重效果明显。压铸车门框架还具有⾮常好的刚性，可以使⽤焊接、铆接及拴接等
技术，改善装配精度。图5是前轮减震器上盖压铸件，装在汽车前端，承受⾮常⼤的动载荷。该件壁厚仅3mm，体现了压铸件的最佳性能。图6是B形⽀架，装于车⾝中部、前后门之
间。压铸B形⽀架尺⼨稳定性⾼，热处理后具有很⾼的屈服强度和伸长率。图7及图8分
别是纵向构件和悬挂臂，装于车⾝下部，承载较⾼载荷，对强度和塑性要求⾼。图9是镁合⾦中间控制⾯板，装于车内部中间位置。镁合⾦的中控板压铸件壁厚仅为 2 mm左右，尺⼨精度⾼，装配⽅便，⼤幅减轻了构件的质量。
5结语
汽车结构件具有很⾼的强度和塑性要求。布勒structual结构件压铸⼯艺采⽤通⽤压铸机，
配合辅助的⼯艺措施及优化的⼯艺因素，实现了压铸汽车结构件的⼯业化⽣产。由压铸⼯艺⽣产的汽车结构件可以进⾏热处理、焊接、铆接及粘合连接等，品质及性能完全符合要求。结构件的压铸成功，标志着压铸⼯艺⽔平⼜达到了⼀个新的⾼度。⽬前汽车结构件压铸的利润空间较⼤，中国压铸业也应积极进⾏技术开发和跟进。共享压铸技术进步成果