汽车转向节的铸造问题

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有关铸造式汽车转向节加工工艺分析

有关铸造式汽车转向节加工工艺分析摘要：转向节能够控制汽车行进路线，在确保汽车准确、安全行驶方面发挥着相当重要的作用。

本文围绕铸造式汽车转向节加工工艺进行分析，首先概述了汽车转向节，然后分析了铸造式汽车转向节加工工艺，最后讨论了铸造式汽车转向节加工工艺技术方案，以期为业内人士提供有益参考。

关键词：铸造式;汽车转向节;加工工艺汽车转向节概述对于汽车行驶而言，转向是一个不可或缺的动作。

在转向操作中，驾驶员对转向盘施加作用力，形成一个适宜的转向力矩，并依此影响如下部件“转向轴→转向传动轴→转向器→转向摇臂→转向直拉杆→转向节→转向节臂→轮毂，最终实现使车轮偏转的效果。

由此可见，转向节应具备如下构造要求：①支撑轮毂。

②具备转向功能。

③为制动器留置适宜的ABS传感器布置空间。

④同转向节柱等零件有机相连。

转向节结构相当复杂，需要处理好受力不均的问题，因而对精度有着相当高的要求。

铸造式汽车转向节加工工艺转向节加工工艺主要有两种：①传统分散加工工艺。

该工艺涉及20多道工序，不仅工作强度大，而且很难保证加工过程的稳定性以及加工精度，无法满足规模化生产的要求。

②新型集中加工工艺。

该工艺具有诸多优点，主要包括自动化程度高、精度理想以及工作强度低，其缺点是投资规模大。

本文介绍了一种铸造式加工工艺，能够保证工件表面具有理想的光洁度以及平整度，加工部位可以预留1.5～3mm的加工余量，且适宜规模化生产，因而在当前的汽车转向加工中得以普遍应用。

下面对铸造式汽车转向节加工工艺进行分析，具体尺寸要求详见图1。

图1 工艺检测要求2.1尺寸公差要求轴承座Φ，在位置上和轴承内止口Φ保持的距离;2个制动器安装孔的规格为Φ，在位置上和轴承内止口Φ保持58.2±0.15的距离，同时和零件水平中心线保持70±0.1的距离;2个减震器安装孔2-Φ在位置上和轴承内止口保持116.6±0.2的距离，同时和零件水平中心线保持139.8±0.2的距离，角度精度控制为4°41′±10′，另外，2孔在位置上应达到60±0.1的标准;ABS孔角度精度控制为56°±10′[2]，在置上和零件中心保持的距离，。

铝合金汽车转向节精密铸造工艺研究

第16卷第3期精密成形工程2024年3月JOURNAL OF NETSHAPE FORMING ENGINEERING181铝合金汽车转向节精密铸造工艺研究赵海涛1，甘万兵1，晏洋1，席小龙1，姚会婷1，陈毅1，丁华锋1,2*（1.湖北三环锻造有限公司，湖北襄阳 441700；2.湖北文理学院汽车与交通工程学院，湖北襄阳 441053）摘要：目的对某铝合金汽车转向节的精密铸造工艺进行设计与优化研究，以得到合格的铝合金汽车转向节的精密铸造工艺方案。

方法结合铝合金转向节铸件的结构特征、铸件材料特性和铸造经验，在转向节铸件主体部和鹅颈部各开设一个内浇口，设计了铝合金转向节初始浇注方案；通过在初始工艺方案中铸件缺陷较严重的区域设置补缩冒口、在铸件顶部增设排气道等措施给出了铝合金汽车转向节的优化浇注方案，基于ProCAST软件建立了铝合金转向节精密铸造2种浇注方案的有限元模型，对铝合金转向节精密铸造的充型过程、凝固过程及缩孔缩松特性进行了数值模拟与分析。

结果铝合金转向节铸件初始浇注方案的充型过程相对稳定流畅，铸件在凝固过程中有孤立液相区的形成，完全凝固后铸件中间部位存在大面积缩松缩孔缺陷；优化浇注方案能够控制金属液的流动、充型顺序及凝固特性，铸件的整个凝固过程基本呈中间对称分布，最后凝固区域位于补缩冒口内部，最大缩孔缩松率控制在2%以下。

结论优化浇注方案的设计合理且有效，能够有效地消除铝合金转向节铸件的缺陷。

关键词：铝合金；转向节；精密铸造；铸造缺陷；工艺设计；数值模拟DOI：10.3969/j.issn.1674-6457.2024.03.020中图分类号：TG249.5 文献标志码：A 文章编号：1674-6457(2024)03-0181-07Precision Casting Process of Aluminum Alloy Automobile Steering KnuckleZHAO Haitao1, GAN Wanbing1, YAN Yang1, XI Xiaolong1, YAO Huiting1, CHEN Yi1, DING Huafeng1,2*(1. Hubei Tri-Ring Forging Co., Ltd., Hubei Xiangyang 441700, China; 2. School of Automotive and Traffic Engineering,Hubei University of Arts and Sciences, Hubei Xiangyang 441053, China)ABSTRACT: The work aims to design and optimize the precision casting process of a certain type of aluminum alloy automo-bile steering knuckles to obtain a qualified precision casting process scheme of aluminum alloy automobile steering knuckles.Based on the structural characteristics, material properties and casting experience of aluminum alloy steering knuckle castings, an ingate was opened in the main body and the goose neck of the steering knuckle casting respectively, and an initial pouring scheme of aluminum alloy steering knuckles was designed. The optimized pouring scheme of aluminum alloy automobile steer-ing knuckles was given by setting feeding risers in the area with serious casting defects in the initial process scheme and adding exhaust ducts at the top of the casting. Based on ProCAST software, the finite element models of two pouring schemes for pre-cision casting of aluminum alloy steering knuckles were established, and the filling process, solidification process and shrinkage porosity characteristics of precision casting of aluminum alloy steering knuckles were numerically simulated and analyzed. The filling process of the initial pouring scheme of the aluminum alloy steering knuckle casting was relatively stable and smooth,收稿日期：2024-01-12Received：2024-01-12引文格式：赵海涛, 甘万兵, 晏洋, 等. 铝合金汽车转向节精密铸造工艺研究[J]. 精密成形工程, 2024, 16(3): 181-187. ZHAO Haitao, GAN Wanbing, YAN Yang, et al. Precision Casting Process of Aluminum Alloy Automobile Steering Knuckle[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(3): 181-187.*通信作者（Corresponding author）182精密成形工程 2024年3月and the isolated liquid phase zone was formed during the solidification process of the casting. After solidification, there was a large area of shrinkage defects in the middle of the casting. The optimized pouring scheme could control the flow, filling se-quence and solidification characteristics of the molten metal. The whole solidification process of the casting basically presenteda symmetrical distribution in the middle. The final solidification area was located inside the feeding riser, and the maximumshrinkage porosity was controlled below 2%. The design of optimized pouring scheme is reasonable and effective, which can effectively eliminate the defects of aluminum alloy steering knuckle castings.KEY WORDS: aluminum alloy; steering knuckle; precision casting; casting defects; process design; numerical simulation随着全球环保要求的不断提高，对车辆排放标准和燃油效率的要求也更为严格[1]。

卡车转向节在锤上锻造工艺及模具设计

卡车转向节在锤上锻造工艺与模具设计单丽梅颜斌哈尔滨哈飞工业锻造公司150060摘要: 通过对9吨卡车转向节锻件的工艺分析，制定了合理的工艺方案，设计并改进了锻模，在5吨模锻锤上锻造出了合格的锻件。

关键词：转向节、工艺分析、模具设计一、引言9吨卡车转向节是大型卡车上的锻件，其形状不对称，截面变化剧烈，锻件质量大，形状复杂，成形难度很大，根据市场的需求及我单位的现有设备，我们在5吨模锻锤上对该锻件进行了工艺成形分析与锻模设计研究。

二、转向节锻件工艺分析汽车转向节系汽车前桥总成部分的重要保安件，其结构复杂，锻造工艺复杂系数为复杂级，金属塑性变形难度大，转向节在锻造生产中对工艺和模具设计均有较高的要求。

该锻件经初步估算成形打击力需5.9吨，锻件重量约21公斤，锻件材料40Cr。

如图1图一转向节锻件图从图上可以看出锻件总长在365mm。

杆部细而长，小端直径Φ48，长211mm；叉口部分宽251mm，且法兰部分型腔深而窄深82.5mm，宽度仅有16mm；由此可见，该锻件关键在于如何保证料的合理分配及型腔的充满。

经计算该锻件原材料应选择Φ120×313，用圆棒料直接锻造成型是很困难的。

因而，需从锻模设计上充分考虑预锻型腔、终锻型腔的金属流动和原材料的预分配。

在工艺成型上要考虑制坯的形状尺寸，坯料在型腔的放置位置，锻造操作时打击力的轻重。

现采用二火成形的工艺方案，先进行自由锻制坯、而后进行预锻、终锻成形。

主要要研究的内容是制坯的形状及尺寸规格、预锻模型腔的设计参数、工艺试验及如何保证材料向锻件头部及深处流动。

工艺过程为：下料→加热→自由锻锻制坯→预锻→ 终锻→热切边→调质处理→ 吹砂。

三、制坯工艺尺寸的确定从图1的锻件图上及以上的分析，考虑到杆部细而长，需将杆部制出，法兰处深而窄用料较多，叉口部位的距离较宽，料的分配比较困难，很难保证所有的角部充满，在试造初期我们将坯料制成如图2(a)所示，经过几次试造，用此坯料锻出的锻件法兰盘四角和叉口部位外侧很难充满。

关于汽车转向节的铸造问题

关于汽车转向节的铸造问题设计的背景：汽车转向节是连接汽车方向盘与前轮轮轴的部件，并与减震器相连。

它主要有三部分功能：1与前轮轴相连接，承担轴传来的力和力矩，2汽车转向的转动部件，3吸收汽车行进过程中的震荡。

它是汽车中应力最为集中、最为复杂的零件，直接关系到汽车的安全性能，因此它的设计标准十分严格，制造过程和产品测试都要求符合规范。

目前转向节是由球墨铸铁为主要原料铸造而成，并加入碳、硅等元素，在微观结构上在铁原子之间形成碳或硅小颗粒以加强合金钢的延展性（韧性），宏观上提高零件的抗拉强度和疲劳强度。

而且碳、硅元素的含量要求适当，过多会使合金变脆而导致强度下降。

确定待设计系统的主要功能： 2001年大众汽车（墨西哥）公司引进一套转向节铸造生产线，主要步骤是在感应电炉中在1400℃高温下熔化铸铁，以镁作催化剂混合适量沙粒（硅）产生反应形成熔液浇注入砂型中，冷却后打破砂型对铸件进行检测，进一步机械加工最终成品。

生产线将型砂经传送带回收处理循环利用，熔渣与不合格铸件同样用升降机回收作为原料再次放入电炉。

生产初期，应用此生产线使生产效率得以大幅提高，但同时也产生了铸件废品率（主要为缩型）也大幅提高的问题，经研究发现是由于熔液中沙粒含量超标（使熔液流动性差）造成的。

导致生产成本升高以及效率下降。

有何经济效益和社会效益：应用TRIZ理论对问题进行分析和创新后，在对生产线稍加改造后，问题得以有效解决，产品不合格率由大于10%降到低于3%，同时不增加任何额外投入，在生产成本不变的情况下，简化了生产线，缩短了生产周期。

第一步：设计的最终目的：汽车转向节是连接汽车方向盘与前轮轮轴的部件，并与减震器相连。

它主要有三部分功能：1与前轮轴相连接，承担轴传来的力和力矩，2汽车转向的转动部件，3吸收汽车行进过程中的震荡。

能够更好的对汽车进行减震，转向节处的铸造运用更好的材料加强其转向节的强度。

第二步：理想解是什么：转向节是汽车转向桥上的主要零件之一，能够使汽车稳定行驶并灵敏传递行驶方向，转向节的功用是承受汽车前部载荷，支承并带动前轮绕主销转动而使汽车转向。

不同工艺铸造的铝合金汽车转向节的可靠性对比

生产技术
不同工艺铸造的铝合金汽车转向节的可靠性对比
佟瑞松（中信戴卡股份有限公司，河北秦皇岛０６６０１１）
摘要：分别采用差压铸造，低压铸造工艺生产了铝合金汽车转向节。检测了转向节的显微纽织和力学性能，并进行了可靠性试验。结果表明，采用差压工艺铸造的转向节最为安全可靠。关键词：铝合金转向节；差压铸造；低压铸造；可靠性；安全性中图分类号：ＴＧ１１３文献标识码：Ａ文章编号：１６７３—３３２０（２０１８）０５—００４７—０３
ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅＳｔｅｅｒｉｎｇＪｏｉｎｔｓｏｆＡｌｕｍｉｎｕｍＡｌｌｏｙＣａｓｔｂｙＤｉｆｅｒｅｎｔＰｒｏｃｅｄｕｒｅｓｉｎＲｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ
ＴＯＮＧＲｕｉｓｏｎｇ
（ＣｌＴＩＣＤｉｃａｓｔａｌＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｑｉｎｈｕａｎｇｄａｏ０６６０１１，ＨｅｂｅｉＣｈｉｎａ）
图１制动力极限强度试验原理
根据以上试验要求，将转向节装在专用试验工装上，该工装模拟转向节装车后的装配关系，加载端连接５０ｋＮ，２５０ｍｍ作动器，制动力试验
收稿日期：２０１８—０６—１５作者简介：佟瑞松（１９８５－），男，工程师，主要从事铝制汽车铸件的设计及项目管理工作。
２试验结果差异分析
２．１铸造工艺的分析相对于低压铸造，差压铸造工艺具有诸多

某铝合金转向节差压铸造冷却工艺参数的优化

某铝合金转向节差压铸造冷却工艺参数的优化铝合金转向节，这玩意儿在汽车里可重要着呢！就像人的关节一样，得灵活又坚固。

而差压铸造，就是给它“塑形”的关键工艺。

说起这差压铸造的冷却，那可真是一门大学问。

你想想，要是冷却不当，这转向节就可能变得脆弱不堪，汽车跑起来还不得提心吊胆？冷却速度快了不行，慢了也不行。

快了，就像大冬天猛地被泼了一盆冷水，材料内部容易产生裂缝，这转向节还能靠谱吗？慢了呢，就像炖肉的时候火太小，肉质不紧实，强度也上不去。

那怎么把握这个度呢？这就得从工艺参数入手啦。

比如模具温度，它就像给转向节穿的“衣服”，合适的温度能让它舒舒服服地定型。

温度太高，就像大热天穿棉袄，热得难受，转向节也容易变形；温度太低，又像寒冬里穿单衣，冷得哆嗦，质量也没保障。

再说说浇注温度。

浇注温度要是太高，就像把一锅滚烫的热油浇在冰块上，材料内部结构乱七八糟；浇注温度太低，又像把冷粥倒在锅里，流动性差，铸出来的转向节缺胳膊少腿的可不行。

还有保压时间，这就好比给转向节“练功”的时间。

时间短了，功力不够，转向节脆弱得很；时间长了，又浪费时间和精力，不划算。

冷却水量也是个关键。

水量大了，就像洪水猛兽，把转向节冲得七零八落；水量小了，又像毛毛雨，起不了多大作用。

要优化这些参数，那可得下一番功夫。

得像大厨炒菜一样，对火候、调料的量把握得恰到好处。

不断地试验、调整，才能找到那个最佳的组合。

这可不是一件轻松的事儿，需要耐心和细心。

但一旦优化成功，那制造出来的铝合金转向节就像钢铁战士一样，坚固耐用，为汽车的安全行驶保驾护航。

难道你不想拥有这样高质量的转向节吗？所以说，好好优化差压铸造冷却工艺参数，太重要啦！总之，要让铝合金转向节在差压铸造冷却中变得完美，就得在各个参数上精雕细琢，才能打造出真正可靠的汽车零部件。

汽车铝合金转向节锻造成形模拟与试验研究

重庆大学硕士学位论文汽车铝合金转向节锻造成形模拟与试验研究姓名：王泽文申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：周杰2010-05摘要随着汽车制造业的高速发展，汽车轻量化和性能要要求越来越严格，汽车零部件生产中，尺寸精度高、外形复杂的锻件所占比重越来越大。

因此，开发材料利用率高并能节约能源的锻造新工艺，对于汽车零件制造业的发展极为重要。

近年来，铝合金结构零件在汽车轻量化要求日益提高的情况下运用越来越广泛。

将铝合金锻件运用到汽车转向系统中，不但可以满足汽车行驶过程中的强度要求，还因为重量的减轻提高其操纵性能。

但是由于铝合金材料本身的特性，如锻造时变形抗力大、流动性差和外摩擦系数较大等导致铝合金锻件的成形困难，阻碍了其在汽车工业中的运用。

转向节是汽车转向系统中的重要零件，既承载一定的车体重量，又在汽车行驶过程中承受交变载荷和刹车时的力矩，是汽车上的重要安全零件之一。

转向节的主要工艺为锻造成形，因此组织性能和外形尺寸的要求非常严格，对于该类锻件锻造方法探索研究将对我国汽车工业的发展产生重要意义。

本文研究的奥迪汽车铝合金转向节，外形极其复杂，主要依靠从国外进口，国内尚无成功的制造经验。

在研究过程中，对该转向节原有的工艺方案进行了分析，运用所建立汽车铝合金转向节弯曲成形制坯过程和终锻成形过程的三维有限元模型，利用三维有限元数值模拟软件DEFORM-3D对汽车转向节锻造成形工艺进行系统分析，模拟其弯曲制坯和终锻成形过程，研究其缺陷产生的原因和演化机理。

找出了影响工厂试制质量的关键因素，提出了既能满足产品精度要求，又能提高材料率、改善弯曲成形质量和终锻模具寿命的优化措施，改进了模锻工艺，使其趋向合理化。

通过模拟验证，给出了二次弯曲成形模具的最优结构参数。

本文的研究工作，结合了模锻工艺、有限元理论、数值模拟仿真技术及模具CAD技术，达到了缩短产品开发周期、提高模具寿命、降低成本等目的。

得到的工作成果解决了奥迪轿车铝合金转向节的锻造成形难题，为同类锻件的生产提供了工艺参考，具有一定的指导意义。

汽车转向节的锻造工艺付翔

自东风汽车公司建厂开始，我国陆续购置了热模锻压力机，配置了中频电炉，东风汽车公司成功地开发了使用热模锻压力机锻造生产转向节的工艺，开创了热模锻压力机锻造转向节的新纪元，改变了我国生产转向节的落后局面。
20 世纪 90 年代初期，济南汽车制造总厂和北京机电所、中国重机公司合作开发了立式锻造转向节挤压生产工艺，使锻造转向节工艺向前迈进了一大步。
汽车转向节的锻造工艺
付翔（中国重汽锻造厂，山东济南 250116）
摘要：以斯太尔转向节为例介绍了立式锻造转向节工艺；以沃尔沃转向节为例介绍了卧式锻造转向节工艺；以某轻型汽车转向节为例介绍了锻造带转向臂转向节工艺。叙述了锻造转向节的设备、生产中出现的质量问题及对热处理要求，最后对锻造生产转向节的经济效益进行了分析。
沃尔沃锻造厂锻造转向节使用美国克林宁公司生产的 40000kN 热模锻压力机。加热后坯料由滑道传到指定位置后，人工夹起坯料放到闭式预锻模中，压力机压下完成预锻工序，然后人工翻转放入终锻型槽，压力机最后锻造成形。终锻型槽水平分模，人工把成形的转向节送出压力机，锻件通过输送带送到切边工位进行切边。每分钟生产三件，生产速度快，整个锻造生产人工操作，过程简单。
3 锻造设备锻造转向节使用什么设备要根据生产批量而
定，目前有三类设备可以选择。一类是模锻锤，这一类设备只适用于小批量生产，而且工艺落后，产品质量也较低，不适于现代化的需要，但投资较少。第二类是螺旋压力机或液压机，这一类设备也只能用于中、小批量生产。第三类就是热模锻压力机，大批量生产转向节使用热模锻压力机最为适宜，目前，世界上大多数锻造厂都在使用热模锻压力机锻造转向节。热模锻压力机可设置多个型槽，设备有下死点，可提高模具寿命，热模锻压力机一个行程完成一个工序，工作可靠、生产效率高、易于实现自动化生产、受其他因素影响小、锻件质量稳定，缺点是设备投资较大。各种车型转向节锻造使用热模锻压力机顿位各异：依维柯面包车、全顺面包车等使用 20000kN～ 25000kN 级。中型汽车使用 40000kN 级。沃尔沃、斯太尔载重车和北方奔驰使用 63000kN 级。

汽车转向节的锻造工艺

汽车转向节的锻造工艺I. 绪论A. 研究背景和意义B. 研究目的和任务C. 研究方法和内容II. 汽车转向节的结构和工作原理A. 汽车转向系统简介B. 转向节的结构和组成部分C. 转向节的工作原理III. 传统汽车转向节的制造工艺A. 汽车转向节加工工艺流程和技术路线B. 传统汽车转向节的制造工艺特点和问题C. 传统汽车转向节制造工艺的改进方向IV. 汽车转向节的锻造工艺研究A. 锻造工艺的研究背景和意义B. 汽车转向节锻造工艺的设计和优化C. 锻造工艺对汽车转向节性能的影响和评价V. 汽车转向节的锻造工艺应用实例A. 实验设计和测试方法B. 锻造工艺的生产应用和结果C. 汽车转向节的性能测试和评价VI. 结论与展望A. 结论总结B. 研究成果和意义C. 进一步研究的展望与建议第一章：绪论1.1 研究背景和意义随着汽车行业的不断发展，汽车转向节作为汽车传动系统中的关键部件之一，对汽车的稳定性、操控性、安全性等方面起着重要作用。

因此，对汽车转向节的制造工艺进行深入研究，不仅可以提高汽车转向节的性能和可靠性，还可以为汽车行业的发展和推广提供技术支持。

传统汽车转向节的制造过程通常采用加工工艺，需要经过多次加工、热处理等步骤，并且制造周期较长，生产效率低下。

针对这一情况，近年来越来越多的研究者开始使用锻造工艺制造汽车转向节，以提高成型效率、降低制造成本，并且锻造工艺可以有效地提高零件的材料本质特性，进一步提高汽车转向节的整体性能。

1.2 研究目的和任务本论文旨在对汽车转向节的锻造工艺进行深入研究，主要包括以下几个方面：（1）研究汽车转向节的结构和工作原理，了解传统加工工艺的制造过程及存在的问题。

（2）研究汽车转向节的锻造工艺，设计并优化锻造工艺流程，提高制造效率和成型质量。

（3）应用实例测试锻造工艺对汽车转向节性能的影响和评价，验证实际应用效果。

1.3 研究方法和内容本论文主要使用文献资料法、实验研究法、数值模拟法等多种研究方法，对汽车转向节的锻造工艺进行深入分析和探讨。

汽车转向节的锻模设计

汽车转向节的锻模设计摘要一辆汽车由多个部分组成,其中的汽车转向节是汽车上的关键零件,它既要承载车体重量,又需要承受前轮刹车的制动力矩并传递转向力矩,所以需要对其外形结构和机械性能有严格要求。

随着汽车行业的快速发展,汽车的需求量增大,对汽车转向节的需求量也同时增加。

由于其外形结构非常特殊,以传统的加工工艺方式已不能满足其强度和精度要求,因此锻造加工成为了制造汽车转向节的最优加工方式。

关键词：转向节预锻终锻1绪论1.1目的及意义汽车转向节是汽车转向控制系统的重要零部件,它承担着传递转向力矩的重要作用,作为汽车的主要安保部件之一,它既承担着车辆的制动力矩,同时还支撑着汽车的总体重量。

在汽车正常行驶途中,汽车转向节时常承担着重复的冲击载荷,所以它必须在满足高强度的机械性能和高标准的配置要求的同时,还要求有强大的抗疲劳能力[1]。

作为车辆的主要驱动元件,汽车转向节能保证车辆在复杂多变的情况下能够保持行驶稳定性,但由于其造型复杂,在生产过程中不易成型,而且对零部件的品质要求也相当高,因此过去的传统生产方式和制造方法已不能满足如今汽车现代化和大批量生产的要求。

不同的汽车型号它们的转向节也会稍有差异,因此现今市场上的转向节型号繁多,实现汽车转向节生产方式的优化是解决汽车批量生产的重要课题[2]。

以锻造加工为主的汽车转向节生产方式,满足了优化转向节锻造技术、降低材料的损耗率、节约工时以及减少成本的要求,同时对汽车转向节的合理锻造方法进行探索研究以及对锻造新工艺的开发具有重要意义,因此对锻模进行高端的技术设计和研究是非常关键的。

现今机器工业中生产毛坯的主要途径之一便是锻造,其优势就是它可以改变各种金属材质原有的组合,使其力学性能与物理性能获得了较大的改善,同时锻造还可以增加各种金属资源使用率以节省各种金属资源,并且锻造还可以直接获得金属零部件的外形,对于部分零部件来说锻造完成后甚至能进行使用。

锻造工艺能挤压锻件中的气孔并其疏松组织,粉碎粗大的颗粒使之变成细小颗粒,并形成沿着零件轮廓合理分布的纤维组织。

铝合金转向节挤压铸造技术研究与应用

铝合金转向节挤压铸造技术研究与应用摘要：近年来，随着能源紧缺及对环境保护的需要，各国对汽车燃油消耗效率及温室气体排放量制定了更加严格的法规与标准。

而汽车轻量化则是降低燃油消耗的重要途径之一，也是汽车生产商研发的主要目标。

因此，以铝为代表的轻质合金材料得到了越来越广泛的应用。

本文对挤压铸造生产铝合金转向节工艺进行研究，在不同的机型上用挤压铸造工艺开发的铝合金转向节各项性能指标可完全达到技术要求。

关键词：铝合金；转向节；挤压铸造引言采用有色轻金属材料代替黑色金属材料是当前国际上汽车轻量化的主要途径,为使汽车减轻自重,便要求汽车零部件必须轻量化、薄壁化、精确化、强韧化。

所以,汽车的钢铁材质零部件不断被质量轻的铝合金件所取代,在成形工艺上以挤压铸造替代普通铸造及锻造,以达到提高毛坯的精度、减少加工余量、减少原材料消耗,从而实现减重、降低成本的目的。

本文对挤压铸造机生产铝合金转向节的特点进行分析论述,供同行参考。

1再生铝概念再生铝是由废旧废铝合金材料或者含铝的废料，经重新熔化提炼而得到的铝合金或铝金属，是金属铝的一个重要来源，再生铝主要是以铝合金的形式出现的。

再生铝以废铝作为主要原料，经预处理、熔炼、精炼、铸锭等生产工序后得到铝合金。

铝的抗腐蚀性强，在使用过程中损耗程度极低，且在多次重复循环利用后不会丧失其基本特性，具有极高的再生利用价值。

2压铸工艺一体化压铸实为真空压铸工艺加入高真空控制系统，需要高精度传感器控制抽真空过程。

工艺流程为合模、浇注、真空开启、型腔抽真空排气、压射、开模、取件、喷涂、再次合模等。

在压铸过程中，由高精度真空传感器控制真空罐、浇注排气阀和型腔排气阀，并通过参数设定来触发四个接触点：浇注真空开始、浇注真空结束、型腔真空开始和型腔真空结束。

压铸的高速充型易导致压室或型腔中的气体无法完全排出，气体卷入金属液会以气孔的形式存在于铸件中，无法焊接，降低力学性能，所以一体压铸必须配置型腔抽真空系统。

汽车转向节锻造方式对加工工艺的影响

汽车转向节锻造方式对加工工艺的影响转向节是汽车转向桥上的主要零件之一，能够使汽车稳定行驶并灵敏传递行驶方向。

一个作用是将方向盘转动的角度值有效地传递到汽车前轮上，适时控制汽车行进中的路线，从而保证汽车安全；另一个作用是承受汽车前部载荷，支承并带动前轮绕主销转动，在汽车行驶状态下，承受着多变的冲击载荷。

因此转向节不仅要求有可靠的强度，而且必须保证其较高的加工精度。

它的几何形状比较复杂，需要加工的几何形体比较多，各几何面之间位置精度要求较高，其加工精度的高低会影响到汽车运行中的转向精度。

本文通过对两种不同锻造工艺生产的锻件的分析，探讨转向节锻件的分模形式、余量分配以及锻造错差等对其加工工艺性的影响，并对在加工过程中夹具设计和定位面的选择等方面提出借鉴。

转向节结构特点转向节形状比较复杂，集中了轴、孔、盘环、叉架等四类零件的结构特点，主要由支承轴、法兰盘、叉架三大部分组成。

支承轴的结构形状为阶梯轴，其结构特点是由同轴的外圆柱面、圆锥面、螺纹面，以及与轴心线垂直的轴肩、过渡圆角和端面组成的回转体；法兰盘部分包括法兰面、联接螺栓通孔和转向限位的螺纹孔；叉架是由转向节的上、下耳和法兰面构成叉架形结构。

从锻造工艺的角度来看，转向节锻件的特点是：支承轴细长，法兰盘较大且有时为异形面，叉架与支撑轴中心线偏转一个角度α且形状复杂，按照《GB12362－2003钢质模锻件公差及机械加工余量》，锻件为典型的复杂叉形件。

转向节加工工艺流程转向节的加工主要工艺流程为：铣轴颈端面，钻两端中心孔→粗车法兰盘端面和支撑轴轴颈→半精车、精车支撑轴颈、圆角，精车法兰，车尾端螺纹→钻、攻法兰面螺纹→粗、精铣上、下耳环内、外端面→粗钻、精镗主销孔→表面淬火（根据需要）→精磨大、小轴承颈及圆角→打刻标识→检验、入库。

锻造方式对加工工艺的影响1.锻造方式转向节锻件的生产有两种锻造成形工艺：水平分模（平面分模）和垂直分模（立式分模）。

水平分模是以锻件中心平面为分模面的锻造方式，因支撑轴部分与法兰和叉架部分的截面相差较大，锻造过程中为合理分配坯料致使制坯非常复杂。

锻造铝合金转向节裂纹失效分析

锻造铝合金转向节裂纹失效分析作者：曹慧泉方静高振黄勇杨佳倩来源：《中国科技纵横》2019年第18期摘要：某型号铝合金转向节在进行悬架台架耐久试验时发生开裂，采用宏观观察、扫描电镜观察分析、断口分析、金相分析及理化测试分析等试验方法，对该转向节进行了断口形貌特征、显微硬度、金相组织、化学成分等进行了分析。

结果表明：该铝合金转向节应为疲劳开裂，转向节的化学成分和显微硬度符合技术要求，金相组织未见异常，但是在开裂最深处发现折叠缺陷。

折叠缺陷位于薄肋与腹板的相交处，同时该部位存在气泡缺陷，造成应力集中，发生疲劳裂纹萌生并迅速扩展，导致转向节开裂。

针对以上分析，提出了更改模锻件设计与增加探伤工序等措施。

关键词：转向节;6082铝合金;折叠;裂纹;失效分析中图分类号：TG142 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）18-0094-040 引言转向节是汽车转向系统中的关键零件，能够使汽车稳定行驶并灵敏传递行驶方向。

在汽车行驶状态下，转向节的功用是传递并承受汽车前部载荷，支撑并带动前轮绕主销转动而使汽车转向，因此，其承受着多变的冲击载荷，要求具有较高的强度与冲击韧性性能[1]-[4]。

某型号铝合金转向节在进行悬架台架耐久试验时发生开裂（要求20w次，8w次时开裂），出现一处横长条形裂纹。

该铝合金转向节材质为6082，其主要生产工艺为：毛坯锻造成形（自由锻加模锻）—固溶处理—时效处理—机加工等。

本文通过对失效件进行综合分析，确定了开裂原因，提出了整改方向，为减少和预防同类零部件产品的失效重复发生，保障产品质量。

1 检验与分析1.1 断口宏观分析转向节的开裂部位如图1（a）箭头所示，零件整体无明显变形，图1（b）为切割取样后的开裂区域，裂纹处于薄肋与腹板的相交处。

把裂纹打开后，断口宏观形貌如图2所示，断口整体呈灰黑色，白亮色区域为打开裂纹时人为撕裂的痕迹，裂纹平均深度约2.5mm，最深处约4mm。

差压铸造铝合金转向节缺陷的分析与工艺改进

差压铸造铝合金转向节缺陷的分析与工艺改进张亚丛;李勇【摘要】通过对一种差压铸造铝合金转向节Hub安装孔安装位置缩松的分析,得出了导致铸件缩松的原因主要是由于Hub安装孔对应模具位置处冷却强度不足.通过优化该位置模具水冷接头结构,增大热传导率,提高冷却强度,缩松问题得到解决.%Through analyzing a kind of counter-pressure casting aluminum alloy knuckle flange shrinkage located in Hub assemble hole, it was concluded that the reasons of shrinkage were mainly contributed to insufficient cooling intensity in Hub assemble hole cor-responding to mold. After modifying mold water cooling connection structure, and increasing thermal conductivity and improving the cooling efficiency, therefore the problem of shrinkage was solved.【期刊名称】《铝加工》【年(卷),期】2018(000)003【总页数】4页(P46-49)【关键词】差压铸造;铝合金转向节;Hub孔缩松;热传导率【作者】张亚丛;李勇【作者单位】中信戴卡股份有限公司,秦皇岛066011;中信戴卡股份有限公司,秦皇岛066011【正文语种】中文【中图分类】TG2920 前言转向节，是汽车转向桥中的重要零件之一，能够使汽车稳定行驶并灵敏传递行驶方向。

转向节的功能是传递并承受汽车前部载荷，支承并带动前轮绕主销轴线转动而使汽车转向。

关于汽车转向节的铸造问题

关于汽车转向节的铸造问题设计的背景：汽车转向节是连接汽车方向盘与前轮轮轴的部件，并与减震器相连。

它主要有三局部功能：1与前轮轴相连接，承当轴传来的力和力矩，2汽车转向的转动部件，3吸收汽车行进过程中的震荡。

它是汽车中应力最为集中、最为复杂的零件，直接关系到汽车的平安性能，因此它的设计标准十分严格，制造过程和产品测试都要求符合标准。

目前转向节是由球墨铸铁为主要原料铸造而成，并参加碳、硅等元素，在微观构造上在铁原子之间形成碳或硅小颗粒以加强合金钢的延展性〔韧性〕，宏观上提高零件的抗拉强度和疲劳强度。

而且碳、硅元素的含量要求适当，过多会使合金变脆而导致强度下降。

确定待设计系统的主要功能：2001年群众汽车〔墨西哥〕公司引进一套转向节铸造生产线，主要步骤是在感应电炉中在1400℃高温下熔化铸铁，以镁作催化剂混适宜量沙粒〔硅〕产生反响形成熔液浇注入砂型中，冷却后打破砂型对铸件进展检测，进一步机械加工最终成品。

生产线将型砂经传送带回收处理循环利用，熔渣与不合格铸件同样用升降机回收作为原料再次放入电炉。

生产初期，应用此生产线使生产效率得以大幅提高，但同时也产生了铸件废品率〔主要为缩型〕也大幅提高的问题，经研究发现是由于熔液中沙粒含量超标〔使熔液流动性差〕造成的。

导致生产本钱升高以及效率下降。

有何经济效益和社会效益：应用TRIZ理论对问题进展分析和创新后，在对生产线稍加改造后，问题得以有效解决，产品不合格率由大于10%降到低于3%，同时不增加任何额外投入，在生产本钱不变的情况下，简化了生产线，缩短了生产周期。

第一步：设计的最终目的：汽车转向节是连接汽车方向盘与前轮轮轴的部件，并与减震器相连。

它主要有三局部功能：1与前轮轴相连接，承当轴传来的力和力矩，2汽车转向的转动部件，3吸收汽车行进过程中的震荡。

能够更好的对汽车进展减震，转向节处的铸造运用更好的材料加强其转向节的强度。

球铁转向节的白口和反白口缺陷

《铸造设备研究》杂志征订启事
《铸造设备研究》杂志，１９７９年创刊，国内外发行，国家级科技期刊，山西省一级期刊。中国科技论文统计与分析用刊，《中国期刊网》、《中国学术期刊（光盘版）》、《中国核心期刊（遴选）数据库》全文收录期刊，《中国学术期刊综合评价数据库》来源期刊，《中国报刊索引》、《机械工程文摘》等多种检索系统收录期刊。
这是由于铈的熔点798比铁低得多因而造成在结晶凝固过程中铈向凝固较晚的中心部分集聚使得试样外层铈的含量较中心部分低的缘比铁的密度小所以镧更多地呈现比重偏析的倾向在球化处理后静置和结晶凝固过程中上浮造成其在不同高度的含量不同使试样沿高度方向的石墨形态不同
球铁转向节的白口和反白口缺陷
ＧｒａｙａｎｄＮｏｄｕｌａｒＩｒｏｎｓ
（编辑：周亘）
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成在结晶凝固过程中铈向凝固较晚的中心部分
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集聚，使得试样外层铈的含量较中心部分低的缘故。
镧由于其密度（６．１６６ｇ／ｃｍ３）比铁的密度小，所以镧更多地呈现比重偏析的倾向，在球化处理后静置和结晶凝固过程中上浮，造成其在不同高度的含量不同，使试样沿高度方向的石墨形态不同。例如：在不含Ｓ的条件下用０．１３％镧（质量分数）处理的铸铁试样，上层为球状石墨，底部为蠕虫状石墨，而中心部分为球状石墨和蠕虫状石墨
４白口和反白口形成原因
４．１白口形成原因（１）在浇注时因加孕育剂的管道堵塞使孕育
图４反白口组织（图２中Ｂ－Ｂ截面处）Ｆｉｇ．４Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｒｅｖｅｒｓｅｃｈｉｌｌ（ｆｒｏｍＢ－Ｂ