5汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋低壓鑄造工藝研究

1、1汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋低壓鑄造工藝研究東安汽車(chē)動(dòng)力股份有限公司鑄造公司朱昱摘要摘要本文綜合分析了采用低壓鑄造工藝生產(chǎn)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，從低壓鑄造設(shè)備、低壓鑄造模具設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝、低壓鑄造生產(chǎn)中常見(jiàn)的問(wèn)題及對(duì)策等多個(gè)角度，對(duì)低壓鑄造工藝的技術(shù)動(dòng)向以及今后的研究課題提出了自己的見(jiàn)解。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞低壓鑄造氣缸蓋模具設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)排氣系統(tǒng)縮松微量元素澆冒口1緒論隨著汽車(chē)工業(yè)的飛速發(fā)展和現(xiàn)代汽車(chē)制造業(yè)輕量化、節(jié)能環(huán)保要求的不斷提高，鋁合金鑄件

2、在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)鍛鑄件中所占比重日益增大，鋁合金特種成形工藝獲得了較快發(fā)展，其中尤以低壓鑄造工藝的應(yīng)用得到了迅速的普及應(yīng)用與推廣。與其它傳統(tǒng)的鋁合金鑄造工藝相比，低壓鑄造工藝有著十分明顯的優(yōu)勢(shì)。采用設(shè)計(jì)合理的帶有冷卻系統(tǒng)的模具可實(shí)現(xiàn)鑄件的順序凝固，鑄件從底部得到澆注和補(bǔ)縮，因此可以不用冒口，鑄件的工藝出品率高（一般在90%以上），由于在壓力下充型，鑄件組織致密，尺寸精度和表面光潔度很好且可以采用砂芯制造出復(fù)雜的缸體、缸蓋類(lèi)鑄件。低壓鑄造工藝

3、在資源匱乏的日本應(yīng)用十分廣泛，近年來(lái)隨著中國(guó)汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展和國(guó)際間技術(shù)合作與交流的增強(qiáng)，我國(guó)如廣汽本田、東風(fēng)日產(chǎn)、一汽豐田、重慶長(zhǎng)安等廠家紛紛引進(jìn)低壓鑄造工藝用于生產(chǎn)氣缸蓋鑄件，產(chǎn)品質(zhì)量良好，目前均已形成了較大規(guī)模。低壓鑄造是液態(tài)金屬在干燥的空氣壓力作用下，沿著升液管由下而上地充填型腔，以形成鑄件的一種方法。由于在整個(gè)鑄造過(guò)程中采用的壓力較低，所以稱(chēng)之為低壓鑄造。金屬液是在外力作用下結(jié)晶凝固，進(jìn)行補(bǔ)縮，它的充型過(guò)程不同于重力鑄造及高壓高

4、速充型鑄造（壓鑄），具有以下獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：（1）液體金屬充型比較平穩(wěn)，速度易控制；（2）鑄件成形性好。在壓力下充型，流動(dòng)性增加，有利于獲得輪廓清晰的鑄件；（3）鑄件組織致密，綜合力學(xué)性能高。對(duì)要求耐壓、防漏的鑄件其效果更好；（4）工藝出品率高。澆注過(guò)程中，壓力卸掉后澆口中未凝固的金屬液回流到保溫爐里再次用于鑄造。本文中并不就一般低壓鑄造原理和技術(shù)進(jìn)行研討，只是根據(jù)幾年來(lái)東安鑄造公司采用低壓鑄造工藝研制生產(chǎn)氣缸蓋鑄件的經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)，參考國(guó)外低

5、壓鑄造設(shè)備和生產(chǎn)工藝實(shí)踐，對(duì)低壓鑄造工藝生產(chǎn)氣缸蓋的若干技術(shù)問(wèn)題予以討論2低壓鑄造設(shè)備2.12.1低壓鑄造機(jī)模具安裝結(jié)構(gòu)低壓鑄造機(jī)模具安裝結(jié)構(gòu)為了模具水平開(kāi)模需要，低壓鑄造機(jī)都具有安裝在定模板上的四方向水平芯缸，與上模動(dòng)模板及模具安裝板形成六方向開(kāi)模。由于氣缸蓋類(lèi)鑄件結(jié)構(gòu)特殊，常常有難以出模的火花塞孔、排氣孔等結(jié)構(gòu)，這些部位因厚大致使熱節(jié)十分集中，生產(chǎn)過(guò)程中廢品率極高。為解決這一問(wèn)題，許多廠家采用模具上加裝水冷油缸斜抽芯或油缸驅(qū)動(dòng)齒輪齒

6、條抽斜銷(xiāo)的形式，這就需要低壓鑄造機(jī)上要備有至少1個(gè)液壓接口。3補(bǔ)償功能，補(bǔ)償范圍為爐內(nèi)液面波動(dòng)、爐子氣壓泄漏和管道氣壓波動(dòng)等的影響。（4）加壓壓力控制采用電空比例閥控制，控制精度≥0.5KPa，響應(yīng)時(shí)間≤1ms。目前國(guó)內(nèi)低壓鑄造機(jī)的液面加壓裝置有很多種，但設(shè)計(jì)的各種加壓方案(曲線(xiàn))只能在控制臺(tái)上實(shí)現(xiàn)，壓縮空氣被引入保溫爐或坩堝內(nèi)就完全不是預(yù)先設(shè)計(jì)的加壓曲線(xiàn)了，鋁合金液體也不能按原來(lái)設(shè)想升液、充型和增壓、保壓，最主要原因在于：①穩(wěn)壓閥和大

7、流量減壓閥流量不足；②管路阻力較大；③保溫爐內(nèi)空間容積較大。2.52.5低壓鑄造機(jī)的升液管和澆口保溫套低壓鑄造機(jī)的升液管和澆口保溫套低壓鑄造機(jī)升液管價(jià)廉物美的應(yīng)數(shù)球鐵升液管。在球鐵升液管內(nèi)外噴涂料，每班更換一次，壽命比鋼質(zhì)升液管好，目前在國(guó)內(nèi)許多大型鋁輪轂廠均有應(yīng)用，但其壽命短、更換繁瑣，缺點(diǎn)較為突出。升液管使用耐火陶瓷材料作成——陶瓷升液管具有使用壽命長(zhǎng)、防止增鐵等優(yōu)點(diǎn)但高昂的價(jià)格影響了它的應(yīng)用和普及，多從國(guó)外進(jìn)口。為了精確控制澆口部

8、位的溫度，在升液管與模具之間增設(shè)一個(gè)中間升液管（喉管），采用鑄鐵材料作成，內(nèi)襯硅酸鈣板等保溫隔熱材料，頂部?jī)?nèi)置高溫電加熱器替代電阻絲和燃汽預(yù)熱裝置，可根據(jù)設(shè)定值自動(dòng)控制加熱溫度，使保溫套加熱溫度可穩(wěn)定在550～600℃，且壽命可達(dá)500h以上。2.62.6壓縮空氣凈化系統(tǒng)壓縮空氣凈化系統(tǒng)低壓鑄造的澆注及模具冷卻過(guò)程均要依靠壓縮空氣完成，而熔融的鋁合金液極易與水份、油發(fā)生反應(yīng)，形成氫溶于合金液中，造成合金含氣量嚴(yán)重超標(biāo)，因此氣體干燥過(guò)濾裝

9、置和儲(chǔ)氣罐是絕對(duì)必要的，一些廠家忽視氣體干燥，引起鑄件針孔度升級(jí)，力學(xué)性能下降，且使液面加壓裝置中的澆鑄閥、換向閥生銹，發(fā)生設(shè)備故障。根據(jù)多年的低壓鑄造實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，鋁合金低壓鑄造工藝對(duì)壓縮空氣的質(zhì)量要求如下：表1低壓鑄造工藝對(duì)壓縮空氣的質(zhì)量要求壓縮空氣雜質(zhì)級(jí)別（ISO8573）雜質(zhì)含量要求設(shè)備配置水份2壓力露點(diǎn)－40?C，含量0.11gm3微加熱吸附式干燥器油510mgm3(8ppm)LNB精密除油過(guò)濾器（過(guò)濾精度可達(dá)0.4mgm3）灰塵

10、410mgm3(10?)LJA后置過(guò)濾器（過(guò)濾精度可達(dá)1mgm3(1?)2.7低壓鑄壓鑄造機(jī)的控制系造機(jī)的控制系統(tǒng)PLC采用模塊式結(jié)構(gòu)，能自動(dòng)完成設(shè)備運(yùn)行控制、鑄造工藝過(guò)程控制、加熱控制、冷卻控制等，能通過(guò)控制壓力、時(shí)間、溫度等工藝參數(shù)來(lái)完成對(duì)整個(gè)鑄造過(guò)程的控制，確保鑄造生產(chǎn)全過(guò)程的工藝條件穩(wěn)定。3氣缸蓋低壓鑄造模具設(shè)計(jì)3.13.1氣缸蓋鑄件工藝性評(píng)審氣缸蓋鑄件工藝性評(píng)審由于氣缸蓋設(shè)計(jì)壁厚控制在(3.5～4.5)mm，低壓鑄造氣缸蓋時(shí)合