浅谈自动变速器壳体高压油道泄漏解决办法

摘要：自动变速器壳体高压油道密集、复杂，部分油道无法预铸造成局部壁厚较大，凝固过程中形成缩孔、缩松，最终导致泄漏，本文以某型7DCT自动变速器壳体高压油道泄漏问题的解决实例，阐述局部增压技术对于解决自动变速器壳体产品缩孔、缩松问题，减少产品泄漏的作用。

关键词：高压油道；缩孔、缩松；局部增压；泄漏。

    Abstract: The high-pressure oil channel of the automatic transmission shell is dense and complex. Part of the oil channel cannot be pre-cast, resulting in large local wall thickness. During the solidification process, shrinkage cavity and shrinkage loosen are formed, which eventually lead to leakage, in this paper, taking the solution of the high-pressure oil leakage problem of a certain type of 7catia automatic transmission Shell as an example, the effect of local pressurization technology on solving the problems of shrinkage and loosening of automatic transmission shell products and reducing the leakage of products is expounded.

    Key words: high pressure oil Channel; Shrinkage cavity, shrinkage relaxation; Local pressurization; Leakage.

1、产品缺陷分析

自动变速器壳体高压油道对气密性要求较高。然而，高压油道排布紧密、复杂，且部分高压油道与模具抽芯方向不一致，所以无法在压铸生产时进行预铸（这部分高压油道需后期机械加工做出），这些无法预铸的高压油道造成产品局部壁厚过大，产品凝固过程中周边壁薄区域首先凝固，在壁厚区域形成孤立液相区，进面形成缩孔、缩松缺陷，从而导致产品泄漏。以下是某型7DCT自动变速器壳体（以下简称壳体）泄漏案例：

如图1所示，壳体泄漏位置为一处未经预铸的高压油道，产品此位置壁厚达到21mm，从剖面图上可以看出高压油道所在位置存在较为严重的缩孔、缩松缺陷。这些缩孔、缩松使壳体高压油道加以后相互串通，导致产品泄漏率高达22%（表1）。

方案设计

1）方案拟定

本壳体形状复杂，缺陷位置远离内浇口，因此无法通过增加冷却水或提高铸造压力消除缺陷。经研究，决定采用局部增压技术进行验证。

局部增压是在铝液充型完成后的保压阶段，铸件凝固过程当中，使用增压机构对产品局部区域施加压力，通过强制补缩来消除产品厚大部位缩孔、缩松缺陷的工艺方法。局部增压工作过程如图2所示。

      a）浇料                                  b）充填

              c）成型保压                             d）局部增压

图2  局部增压工作过程示意图

2）局部增压结构设计

如图3所示，针对产品缺陷位置，在模具滑块上设计局部增压机构，局部压机构主要由压实销、挤压套筒、挤压油缸组成。

图3  模具局部增压结构方案

3）局部增压体积计算

结构设计完成后，需要确定压实销动作行程，由于压实销直径已确定，因此需计算出局部增压的体积V。

首先根据缺陷位置的产品形状（或借助模流分析软件）测算出孤立液相区的体积V0，如图4，孤立液相区凝固后体积会减少，这部分减少的体积V1最终形成了缩孔、缩松，如图5。基于此，下一步我们可以通过铝合金从液态到固态的密度差来计算出体积差V1，然后乘以一个安全系数即为我们想得到的增压体积V，计算公式如下：

V=k·V1=k·V0（1-ρ0/ρ）

式中：k为安全系数，一般取1.2

ρ为铝合金密度，一般取2.7g/cm³

ρ0为液态铝合金密度，一般取2.3g/cm³

方案验证

 模具整改完毕后，使用原参数进行生产验证，壳体原缺陷位置剖切效果如图6所示：

                           图6  采用局部增压后原缺陷位置的剖切状态

连续生产后水试泄漏率统计如表2所示：

表2  采用局部增压后的壳体水试泄漏率

结论

经上述验证，采用局部增压可以消除本壳体高压油道区域的缩孔、缩松缺陷，产品泄漏率由增压前的22%降为1.7%，达到交付状态。

通过对局部增压技术结构形式、计算方法的研究，以及在本壳体上的成功验证，为解决铝合金压铸产品泄漏问题得供了方法和思路。

参考文献：

[1] 潘宪曾.压铸模具设计手册[M].北京：机械工业出版社，2006.

[2] 赖华清.压铸工艺及模具[M]. 北京：机械工业出版社，2008.

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谢晓亮