5汽車發(fā)動機氣缸蓋低壓鑄造工藝研究

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1、汽車發(fā)動機氣缸蓋低壓鑄造工藝研究東安汽車動力股份有限公司鑄造公司朱昱摘要本文綜合分析了采用低壓鑄造工藝生產汽車發(fā)動機氣缸蓋的獨特優(yōu)點，從低壓鑄造設備、低壓鑄造模具設計、生產工藝、低壓鑄造生產中常見的問題及對策等多個角度，對低壓鑄造工藝的技術動向以及今后的研究課題提出了自己的見解。關鍵詞低壓鑄造氣缸蓋模具設計澆注系統排氣系統縮松微量元素澆冒口1緒論隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展和現代汽車制造業(yè)輕量化、節(jié)能環(huán)保要求的不斷提高，鋁合金鑄件在汽車發(fā)動機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用得到了迅速的普及應用與推廣。

2、與其它傳統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。采用設計合理的帶有冷卻系統的模具可實現鑄件的順序凝固，鑄件從底部得到澆注和補縮，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雜的缸體、缸蓋類鑄件。低壓鑄造工藝在資源匱乏的日本應用十分廣泛，近年來隨著中國汽車工業(yè)的發(fā)展和國際間技術合作與交流的增強，我國如廣汽本田、東風日產、一汽豐田、重慶長安等廠家紛紛引進低壓鑄造工藝用于生產氣缸蓋鑄件，產品質量良好，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

3、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。由于在整個鑄造過程中采用的壓力較低，所以稱之為低壓鑄造。金屬液是在外力作用下結晶凝固，進行補縮，它的充型過程不同于重力鑄造及高壓高速充型鑄造（壓鑄），具有以下獨特的優(yōu)點：（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，綜合力學性能高。對要求耐壓、防漏的鑄件其效果更好；（4）工藝出品率高。澆注過程中，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進行研討

4、，只是根據幾年來東安鑄造公司采用低壓鑄造工藝研制生產氣缸蓋鑄件的經驗和體會，參考國外低壓鑄造設備和生產工藝實踐，對低壓鑄造工藝生產氣缸蓋的若干技術問題予以討論2低壓鑄造設備2.1低壓鑄造機模具安裝結構為了模具水平開模需要，低壓鑄造機都具有安裝在定模板上的四方向水平芯缸，與上模動模板及模具安裝板形成六方向開模。由于氣缸蓋類鑄件結構特殊，常常有難以出模的火花塞孔、排氣孔等結構，這些部位因厚大致使熱節(jié)十分集中，生產過程中廢品率極高。為解決這一問題，許多廠家采用模具上加裝水冷油缸斜抽芯或油缸驅動齒輪齒條抽斜銷的形式，這就需要低壓鑄造機上要備有至少1個液壓接

5、口。102.2模具快速定位與裝夾由于氣缸蓋結構和鑄造工藝的特殊性，模具重達1t左右，模具必須充分預熱、噴涂料、烘烤，模溫高達300～350℃，因此熱模具快速定位與裝夾固定成為一個難題。目前國內外的低壓鑄造機均配有各種形式的模具裝夾小車，定位和裝夾一付模具在15min內可以完成。2.3低壓鑄造機保溫爐的形式與密封目前低壓鑄造機保溫爐有爐體密封(采用整體打結爐襯)和坩堝密封兩種形式。前者由于采用打結爐襯可防止鋁合金增鐵，且不必頻繁清理、噴刷涂料，優(yōu)化了生產條件，但爐膛內空間較大，要有相應液面加壓補償裝置。采用坩堝密封則要用鑄鐵或鑄鋼坩堝，長時間保溫容易

6、造成鋁合金增鐵，且每個班次都要清理和更換坩堝。國外低壓保溫爐的爐蓋、加熱器和爐門多采用石墨陶瓷盤根或耐高溫陶瓷纖維繩密封，有標準的密封槽，密封良好，可以不開大蓋，在專用加料口增補鋁水。2.4液面加壓控制系統圖圖2低壓鑄造機的液面加壓控制系統1—程序控制器2—信號放大器3—干燥空氣源4—壓力表5—壓力開關6—電控比例閥7—排氣減壓閥8—（爐內）排氣系統9—手動閥10—保溫爐11—模具液面加壓控制系統決定著低壓鑄造機的先進性。在實際生產中，由于保溫爐密封不嚴造成漏氣；工廠中供氣系統負荷的變化，空氣壓力的波動；生產進行中液面的下降等，要求該系統應具有壓力

7、自動監(jiān)控和自動補償功能，消除外界因素的干擾，以達到跟蹤合理的加壓工藝參數的能力，因此，液面加壓控制系統成為降低廢品率的關鍵，是一個最主要的環(huán)節(jié)。目前國外如日本福助、ISUZU、德國GIMA、KURTZ等先進的低壓鑄造機液面加壓控制系統均有以下先進功能：①能以曲線和圖形適時顯示各種工藝參數和工藝過程；②10能記錄、監(jiān)視、診斷、檢查，還能保證工藝參數的重復再現性；（3）具有壓力自動監(jiān)控和補償功能，補償范圍為爐內液面波動、爐子氣壓泄漏和管道氣壓波動等的影響。（4）加壓壓力控制采用電空比例閥控制，控制精度≥±0.5KPa，響應時間≤1ms。目前國內低壓鑄造

8、機的液面加壓裝置有很多種，但設計的各種加壓方案(曲線)只能在控制臺上實現，壓縮空氣被引入保溫爐或坩堝內就完全不是預先設計的