原标题：超低速压铸在新能源汽车电机支架制造中的应用

近年来随着国内新能源汽车产业的高速发展，高精度、高质量的电机也随之快速发展，作为电机与车身连接的桥梁，高强度、高质量的电机支架需求日益增加。超低速压铸技术作为区别于传统压铸的一种先进铸造工艺，凭借可在有效提升厚壁铸件内部质量，可满足T6和T7热处理从而进一步提升铸件强度等特点，在电机支架制造领域展现出巨大的应用潜力。本研究旨在分享超低速压铸技术在电机支架制造中的应用实例以及与传统压铸工艺的试验对比，为相关企业提供技术参考。

图文结果

超低速压铸相对于传统压铸工艺是一种采用低速射出、高精度模具和先进控制技术的铸造工艺，具体工艺对比见表1。该技术通过控制铸造过程中的压力、流速和温度等参数，使铝液在充填过程中呈层流流动，减少紊流带来的卷气，从而减少铸件气孔缺陷。超低速压铸技术还能提高铸件的合金均匀度、净化度和致密度，增强铸件的强度和耐久度。同时，超低速生产的铸件还可以满足T6和T7热处理工艺，可进一步提升抗拉强度要求。在电机支架制造领域，超低速压铸技术具有高精度、高质量和高效率等特点，能够满足电机支架对尺寸精度、内部质量和力学性能的严格要求。

表1 传统压铸与超低速压铸工艺对比

某型纯电新能源汽车电机支架（用于动力电机与车身连接）产品轮廓尺寸为172 mm×145 mm×124 mm，平均壁厚为8 mm（最厚位置为30.2 mm），质量为1.26 kg，见图1。产品使用工况要求满足客户端严格的变形、疲劳及冲击试验，因此一方面该产品需满足非常高的内部质量要求：内部铸巢（气孔或缩孔）尺寸≤ϕ2 mm，且采用CT进行评价；另一方面，为减少加工应力影响，要求所有螺栓安装端面不允许加工。

图2为产品结构优化。该产品要求所有安装面不允许加工，但受该产品结构所限，如按传统分型方式，为保障出模以及防止生产过程端面拉扣伤，需要对两螺栓安装孔两侧端面增加相反方向的起模角，见图2a，不能满足两端面形位尺寸要求：相互平行度≤0.4，对Ａ基准面垂直度≤0.4。因此需要对产品分型方案进行调整：采取把产品斜置3°，并引入上抽芯结构（见图2b）。经修改后两螺栓安装端面无需增加起模角，同时可满足形位尺寸要求。

电机支架的材料需要具备优良的铸造性能、加工性能、力学性能和耐腐蚀性能。ADC12合金具有良好的力学性能、车削性能和铸造性能，且应用广泛，经济性较优，并经FEA（有限元分析）分析可以满足电机支架使用需求，因此选用ADC12合金作为该电机支架产品生产的首选材料，其化学成分见表2。

图1 电机支架

图2 产品分型结构优化

表2 ADC12铝合金的化学成分(%)

该产品要求内部铸巢尺寸≤ϕ2 mm，且采用CT进行检测，对于厚壁件来说要求极其严苛。为探索哪种工艺可以稳定满足产品铸巢要求，分别采用传统压铸工艺和超低速压铸工艺进行效果对比。

传统压铸工艺：

（1）试验1

该产品投影面积为19 185 mm²，计算可知，锁模力采用3 500 kN可满足生产，但考虑经济性以及机台利用率，最初选用6 500 kN压铸设备并采用1模2腔模具生产，产品浇注结构见图3。压铸生产过程参数见表3。

图3 1模2腔产品浇注结构

表3 试验1压铸生产参数

试生产后选取外观合格的产品进行X光检测挑选，选取满足ASTM E505-Level A的产品进行CT检测判断，结果见图4和图5。可以看出，1号腔产品存在大于ϕ2 mm的铸巢，且数量为3个。从图5可以看出，2号腔产品存在大于ϕ2 mm的铸巢，且数量为19个。

CT结果显示两个腔体的产品都不能满足铸巢尺寸要求，而铸巢主要为缩孔且分布在内部转角厚壁位置。另外，两腔体间的＞ϕ2 mm的铸巢数量也存比较大差异，经模流分析，该浇注方案两腔体外侧浇道的铝液填充速度过快，两个腔体的填充速度不一致引致两腔内部质量存在差异。

图4 1号腔产品CT检测结果

图5 2号腔产品CT检测结果

（2） 试验2

试验1效果不理想，因此对工艺进行针对性改善并重新验证。针对缩孔形成原因在角位位置布置超点冷，且通孔都改为挤压销。针对2个腔填充不同步问题，对浇注系统进行修改，修改后的结构见图6，经模流分析评估铝液填充同步性有所改善，结果见图7和图8。压铸生产过程参数见表4。

同样挑选外观及X光检测合格的铸件进行CT检测，从图7和图8可以看出，两腔均存在大于ϕ2 mm的气孔，气孔数量分别为6个和4个。

CT测量结果显示，经对模具和工艺优化后，两个腔体的检测结果均为不合格，但两个腔体间内部质量的一致性有所改善。

为进一步验证传统压铸果，继续采用不同的工艺参数进行DOE验证，包括进行一腔模具生产验证，但结果均未能达到产品内部质量要求。因此，从多组试验显示，传统压铸工艺不能满足该产品严苛的内部质量要求。

图6 浇注系统结构调整

图7 优化后1号腔产品CT检测结果

图8 优化后2号腔产品CT检测结果

表4 试验2生产参数

超低速压铸工艺：

基于超低速压铸工艺特性，铝液在低速充填过程中呈层流流动，补缩效果好，对产品内部质量有很好的提升，因此试验转向采用超低速压铸工艺。另外，考虑到减少不同腔体之间的差异，采用3 500 kN的设备和1模1腔的模具进行试作验证。超低速压铸内浇口设置为8 mm，其浇注系统见图9。

超低速压铸生产过程参数见表5。同样对试生产产品抽样进行CT检测，见图10，结果显示内部质量可以达到要求，且后续经过多次验证和抽样检测皆可满足。结果表明，超低速压铸技术能够显著提高电机支架的内部质量。与传统铸造方法相比，超低速压铸技术生产的电机支架在保证产品内部质量方面表现出明显的优势。

图9 超低速压铸浇注系统

表5 超低速压铸生产参数

图10 超低速压铸件CT检测结果

为进一步验证该工艺在的可行性，将超低速压铸工艺扩展到同类型产品，见图11。经生产验证，均可稳定满足内部质量和力学性能要求，并顺利投产。

图11 超低速压铸件应用实例

存在问题及改进方向

尽管超低速压铸技术在电机支架制造中具有显著优势，但在实际应用中仍面临一些挑战。如填充过程慢、生产效率比传统压铸低；模具的浇道和内浇口尺寸较大，导致工艺出品率较低，同时水口难以去除，需额外投入锯床或专用切边模，增加了应用成本；产品浇注过程中需保持较高的料温和模温，导致产品表面容易烧伤，需使用专用脱模剂并严格控制配比；工艺条件较为苛刻，需要专用设备满足超低速压铸的要求，且设备参数设置需要丰富的经验和专业知识，对工程技术人员的技能水平要求较高。

针对上述问题，提出改进措施。首先，将相关工艺条件和经验进行标准化，以降低应用门槛和成本；其次，加强对工程技术人员的培训，提升其技能水平，确保他们能够熟练掌握超低速压铸技术的操作要点和工艺参数设置方法。

《超低速压铸在新能源汽车电机支架制造中的应用》

李小林 朱宇 夏鸿文 李振生 余亮

广东鸿图科技股份有限公司

本文转载自《特种铸造及有色合金》