盡管與傳統(tǒng)工業(yè)相比較，汽車用鋁合金壓鑄件更復(fù)雜且要求更有效的系統(tǒng),，但在鑄造技術(shù)方面的投資還十分有限,。簡(jiǎn)單的鑄造技術(shù)和設(shè)備成為主要發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠家的“瓶頸”，并阻礙了生產(chǎn)效率的提高,。
對(duì)于大型鋁鑄件,，在實(shí)際生產(chǎn)中，由于熱處理產(chǎn)生的變形,，對(duì)后續(xù)工序的影響是至關(guān)重要的,，因變形過(guò)大而導(dǎo)致報(bào)廢的數(shù)量不少。為減小和控制熱處理對(duì)大型鋁合金鑄件變形,，可通過(guò)優(yōu)化熱處理工藝參數(shù),，采取增加等溫階段、控制升溫速度和零件的入爐溫度,、提高淬火水溫等工藝措施,，來(lái)減小其熱處理變形。
零件在加熱升溫過(guò)程中表面升溫快,，心部升溫慢,，表面和心部存在溫差即存在熱應(yīng)力。加熱速度越快,，零件壁厚越大,，溫差就越大，所產(chǎn)生的熱應(yīng)力也就越大
鑄造鋁合金固溶處理淬火冷卻時(shí),，冷卻速度越快,，產(chǎn)生的熱應(yīng)力越大，零件變形也越大,。在保證冷卻過(guò)程中不析出第二相的前提下,，降低冷卻速度,能有效地減小零件變形。鑄造鋁合金固溶處理通常都采用水作為冷卻介質(zhì),，而水的冷卻能力受其溫度的影響很大,。
大型鋁合金鑄件的熱處理，通過(guò)優(yōu)化熱處理工藝參數(shù),，采取增加等溫階段,、控制升溫速度和零件的入爐溫度、提高淬火水溫等工藝措施(還可通過(guò)改善零件裝夾擺放方式,，以及使用校正等手段),，能夠有效減小大型鋁合金鑄件熱處理變形。
采用鋁合金代替鑄鐵來(lái)生產(chǎn)汽車零件的歷史最早可追溯到20世紀(jì)40年代,。當(dāng)時(shí)歐洲少數(shù)汽車廠,，如意大利的菲亞特公司研制出了鋁合金進(jìn)氣管和氣缸蓋,，并開(kāi)始少量生產(chǎn)。50年代,，澳大利亞引進(jìn)英國(guó)一公司的低壓鑄造技術(shù)生產(chǎn)了汽車用鋁鑄件,。與此同時(shí)，前西德某公司對(duì)低壓鑄造技術(shù)作了進(jìn)一步改進(jìn),，生產(chǎn)出了結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鋁合金零件,。美國(guó)通用汽車公司也開(kāi)始大量生產(chǎn)轎車用鋁鑄件，如空冷缸蓋,、曲軸箱,、發(fā)動(dòng)機(jī)后蓋等。60年代以后,，由于高壓壓鑄技術(shù)的發(fā)展,，以鋁合金為主的輕金屬在汽車中的應(yīng)用大大增加，奠定了現(xiàn)代汽車工業(yè)廣泛采用鋁鑄件減輕汽車自重的基礎(chǔ),。近20年來(lái),，世界汽車工業(yè)中鋁鑄件的應(yīng)用在不斷增加，據(jù)統(tǒng)計(jì),，全世界鋁鑄件的總產(chǎn)量每年大約按3%以上的速度增長(zhǎng),，而在鋁鑄件的總產(chǎn)量中，大約有60%一70%的鋁鑄件應(yīng)用于汽車制造,，使得世界鋁鑄件的生產(chǎn)和應(yīng)用與汽車制造業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了密切的聯(lián)系,。汽車工業(yè)中鋁鑄件應(yīng)用的發(fā)展又以日本最為突出。在70年代初,，日本許多汽車公司就開(kāi)展并擴(kuò)大鋁合金在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用的研究,，開(kāi)始廣泛采用壓鑄件代替鑄鐵來(lái)生產(chǎn)進(jìn)氣管、氣缸蓋,，并開(kāi)始少量生產(chǎn)鋁制發(fā)動(dòng)機(jī),。近年來(lái)，在發(fā)展鋁鑄件和塑料應(yīng)用方面,，日本一直都處于世界先進(jìn)水平,，日本轎車素以結(jié)構(gòu)緊湊、舒適,、重量輕,、經(jīng)濟(jì)性好以及安全可靠而占據(jù)歐美市場(chǎng)。
鋁合金材料在國(guó)產(chǎn)汽車上的應(yīng)用還較少,，我國(guó)與歐美,、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家相比差距較大，因此我國(guó)汽車制造業(yè)在擴(kuò)大鋁合金的研究與應(yīng)用方面還有很大潛力可挖,。
1.氣缸體
氣缸體是發(fā)動(dòng)機(jī)的心臟,，因此其鑄造質(zhì)量就十分關(guān)鍵,，控制好就可以避免或減少汽車“心臟撞擊”的危險(xiǎn)。氣缸體既是發(fā)動(dòng)機(jī)中最大的,，也是最復(fù)雜的零件,。采用鋁合金代替鑄鐵制造氣缸體的最大優(yōu)點(diǎn)是能大大減輕發(fā)動(dòng)機(jī)的重量。
早期鋁制氣缸體一般采用低壓鑄造工藝和金屬型鑄造工藝,，也有少量采用砂型鑄造工藝。從近年來(lái)的趨勢(shì)看,，絕大多數(shù)廠家采用高壓壓鑄工藝,。目前國(guó)內(nèi)鋁合金氣缸體的鑄造方法仍是采用低壓
鑄造工藝。在過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間里,，鋁氣缸體并不像鋁氣缸蓋那樣被廣泛采用,，原因是鋁氣缸體的成本比鑄鐵氣缸體的成本高，且通常使用的鋁合金材料在某些性能方面(如耐磨性)也不如鑄鐵好,。
但隨著能源需求和環(huán)保的要求致使追求車輛輕量化成為一種觀念之后,，人們才認(rèn)識(shí)到采用鋁合金代替鑄鐵制造氣缸體是一種必然趨勢(shì)。同時(shí),，鋁合金材料的研究和制造技術(shù)也在不斷進(jìn)步,，一批性能
優(yōu)異的鋁合金開(kāi)始用于生產(chǎn)。另一方面,，鋁鑄件制造技術(shù)的不斷進(jìn)步使得大批量生產(chǎn)鋁氣缸體的成本費(fèi)用也在不斷下降,。目前鑄鋁氣缸體的應(yīng)用已十分廣泛，在現(xiàn)代轎車中的應(yīng)用已經(jīng)到了普及階段,。
盡管中國(guó)的汽車鑄造工業(yè)還未能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,，但也興建了一些著名的鑄造廠，不過(guò)對(duì)一些常用的汽車鑄件,，如氣缸體和氣缸蓋,，中國(guó)仍然主要依賴進(jìn)口。我國(guó)氣缸體的生產(chǎn)還未完全國(guó)產(chǎn)化,，但一些主要的鑄造廠家已經(jīng)建設(shè)了較大的壓鑄生產(chǎn)線,，并開(kāi)發(fā)了鋁鑄件。
2.氣缸蓋
現(xiàn)代設(shè)計(jì)的轎車發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋都是用鋁合金制造的,。氣缸蓋是既復(fù)雜又很重要的鑄造零件,，燃燒室、發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣管和排氣管都安裝在氣缸蓋內(nèi),。氣缸蓋在發(fā)動(dòng)機(jī)中是處于高溫狀態(tài)下工作,，承受較大的熱沖擊且會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中，因而,，鋁合金就成了受歡迎的制品,。采用鋁合金制造氣缸蓋的優(yōu)點(diǎn)除了重量輕以外,，還有另外一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)就是導(dǎo)熱性能優(yōu)良。對(duì)于轎車,、輕型車的發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō),，使用鋁合金氣缸蓋可以使發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率更好，避免氣缸蓋內(nèi)燃燒室中的零件產(chǎn)生過(guò)熱現(xiàn)象,。由于氣缸蓋是一種內(nèi)腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜,、壁厚又不均勻的鑄件，且缸蓋內(nèi)腔還有壓力密封性要求,，給鑄造工藝帶來(lái)一定困難,。
傳統(tǒng)上鋁氣缸蓋鑄造多采用金屬型鑄造工藝和低壓鑄造工藝，80年代以來(lái)出現(xiàn)了兩種新的鑄造工藝一一氣化模鑄造和砂型低壓鑄造,，特別是前者,，很適于氣缸蓋、進(jìn)氣管這類內(nèi)腔復(fù)雜且需要砂芯成型的鑄件,。該工藝與傳統(tǒng)工藝相比有許多優(yōu)點(diǎn)：不分型,、不起模、不使用砂芯,、鑄件容易清理,、鑄件表面光潔度好、尺寸精度高,、適于大批量生產(chǎn)氣缸蓋的傳統(tǒng)鑄造方法是底注,，這有利于將鋁熔體均勻地填充到模子中，而現(xiàn)在中國(guó)廣泛采用頂注,，這樣可使成形鑄件更好地冷卻且更有利于直接凝固中國(guó)的絕大多數(shù)鋁制氣缸蓋的生產(chǎn)廠家采用低壓鑄造工藝,，因?yàn)檫@能改善金相組織和力學(xué)性能。
3.活塞活塞是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒室里的一個(gè)主要構(gòu)件,，它們的側(cè)壁容納著活塞環(huán),，相對(duì)于氣缸的內(nèi)壁形成密封?；钊麑?duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的能源起著決定作用,。而對(duì)活塞材料的要求是：相對(duì)密度小、導(dǎo)熱性好,、熱膨脹系數(shù)小,、足夠的高溫強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性好等等，因而它們主要用鋁合金或纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料制成,。鑄造鋁合金可滿足上述大部分要求,，尤其是國(guó)外應(yīng)用廣泛的(國(guó)內(nèi)也已使用)高硅過(guò)共晶鋁活塞合金更能滿足這些要求。目前汽車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞幾乎百分之百用鋁合金制造,，鋁活塞的成型工藝主要采用的鑄造方法是重力壓鑄,、低壓鑄造和液態(tài)模鍛(也稱擠壓鑄造),。液態(tài)模鍛是一種借鑒于壓力鑄造和模鍛工藝而發(fā)展起來(lái)的新型金屬成型工藝，用此工藝生產(chǎn)的鋁合金活塞在機(jī)械性能,、金相組織和鑄件致密性方面均優(yōu)于傳統(tǒng)的金屬型鑄造,。
4.殼類零件鑄鋁殼體類零件包括變速器殼、離合器殼,、油泵殼,、搖臂罩、齒輪蓋,、主制動(dòng)缸殼等,。這些零件幾乎都是采用高壓壓鑄工藝生產(chǎn)的，鑄鋁件采用此工藝生產(chǎn)的鋁鑄件組織致密,、機(jī)械性能好、表面光潔,、尺寸精確,、加工余量較金屬型鑄造工藝和低壓鑄造工藝少，盡管此工藝工裝費(fèi)用較高,，但由于生產(chǎn)率高,，對(duì)于汽車鋁鑄件的大批量生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，總的費(fèi)用相對(duì)而言并不算高,。齒輪箱外殼是典型的較大的復(fù)雜鑄件,，其壁厚要求很薄，絕大多數(shù)鑄造廠采用壓鑄技術(shù)來(lái)生產(chǎn),，為了提高鑄件的質(zhì)量,，也采用一些其它方法，諸如低速壓鑄,、雙壓力一壓射沖壓鑄造以及真空鑄造,。
5.進(jìn)氣管由于進(jìn)氣孔結(jié)構(gòu)的橫截面不規(guī)則，所以生產(chǎn)汽車用進(jìn)氣管總是很困難,。發(fā)動(dòng)機(jī)的電子噴射和噴油技術(shù)需要更復(fù)雜的進(jìn)氣管生產(chǎn)技術(shù),，這也是為何EPC技術(shù)越來(lái)越受人們青睞的原因。就進(jìn)氣管而言,，大卡車通常采用砂型鑄造灰色鑄鐵構(gòu)件,，而私車則更喜歡鋁合金構(gòu)件。絕大多數(shù)生產(chǎn)方法都采用鑄造工藝,，包括EPC,、重力壓鑄和壓力壓鑄。
6.車輪車輪是一種要求較高的保安零件單從成本方面來(lái)考慮,，目前仍舊是鋼制車輪較為便宜,，這也是目前使用鋼制車輪較多的原因之一,。隨著輕量化趨勢(shì)以及轎車產(chǎn)品整體結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)越來(lái)越被人們認(rèn)可，鋁合金車輪的應(yīng)用也不斷擴(kuò)大,，因?yàn)殇X制車輪具有重量輕,、能減輕振動(dòng)及外形美觀等優(yōu)點(diǎn)。據(jù)測(cè)試,，鋁合金車輪與鋼制車輪相比,，前者的重量可減輕30%一40，振動(dòng)可減少10%一15%,。鋁合金車輪的鑄造方法主要有金屬型鑄造,、低壓鑄造、壓力鑄造及離心鑄造,。
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