乘用車發(fā)動機(jī)鋁合金缸蓋的低壓鑄造技術(shù)

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1、乘用車發(fā)動機(jī)鋁合金缸蓋的低壓鑄造技術(shù)基于成本和力學(xué)性能方面綜合考慮，擴(kuò)大鋁合金的應(yīng)用是目前乘用車輕量化，降低油耗的主要手段，如發(fā)動機(jī)缸蓋現(xiàn)已全實現(xiàn)鋁合金化制造。盡管鋁合金缸蓋的生產(chǎn)方法有多種，但主流的制造工藝則是金屬型和低壓鑄造，其中歐洲和中國以金屬型為主，而日本、美國則更多采用低壓鑄造。相對于重力金屬型鑄造，低壓鑄造由于是在壓力下充型和結(jié)晶凝固，因而具有成形質(zhì)量好、工藝出品率高等優(yōu)點(diǎn)，但對于形狀復(fù)雜、性能要求高的缸蓋鑄件，則存在著工藝復(fù)雜，控制要求高等技術(shù)難關(guān)。因此本文著重介紹了鋁合金缸蓋的低壓鑄造技術(shù)及其參數(shù)控制要點(diǎn)，以期充分發(fā)揮低壓鑄造工藝的

2、技術(shù)優(yōu)勢，生產(chǎn)高質(zhì)量的缸蓋鑄件。2缸蓋的低壓鑄造工藝要點(diǎn)2.1澆注系統(tǒng)實例缸蓋的低壓鑄造工藝方案一般為一根升液管，多個澆口即多權(quán)分流的形式。如4缸缸蓋，具有代表性的兩種澆注系統(tǒng)即在燃燒室側(cè)是設(shè)置2個或4個澆口。圖2為2個澆口的工藝示意圖，該方案適合于一模一件或一模兩件。2.2合金材料及熔化鋁合金缸蓋的材料一般選擇AI-Si-Cu系合金如ZL105和107。如果對延伸率和耐腐蝕性有要求，也可以使用ZL101和ZL104。為獲得高質(zhì)量的金屬液，標(biāo)準(zhǔn)操作應(yīng)使用Ar氣旋轉(zhuǎn)吹氣精煉并加入Sr變質(zhì)及AJ-Ti-B細(xì)化晶粒。2.3澆注工藝2.3.1維護(hù)模具的定期

3、清理和保養(yǎng)對于穩(wěn)定生產(chǎn)高質(zhì)量的缸蓋鑄件和延長模具的使用壽命是相當(dāng)重要的。一般應(yīng)在每生產(chǎn)500-700件后即進(jìn)行模具維護(hù)，其主要內(nèi)容是將模具拆開，用軟刷清理型腔表面涂料及清除滲入到頂桿間隙、排氣孔中的鋁屑、涂料顆粒等，確保鑄件外形質(zhì)量、頂出順利和排氣順暢。2.3.2涂料澆注前模具預(yù)熱至200℃左右噴涂料。缸蓋的形狀復(fù)雜，應(yīng)特別注意不同部位的涂料厚度不同。一般部位涂料厚度控制在0.1---0.2mm:精度要求高如燃燒室表面應(yīng)采用顆粒細(xì)小的涂料，厚度為O.OSmn。左右;而對于澆口、冒口、內(nèi)澆道等需要緩慢凝固的位置可適當(dāng)厚一些，一般為0.5-1mm左右。

4、2.3.3過濾網(wǎng)放置過濾網(wǎng)的目的是防止升液管中氧化物雜質(zhì)進(jìn)入型腔及形成層流充填?？刹捎帽疚挠闪_茨鼓風(fēng)機(jī)www.wxroots.com宜興月嫂公司www.yxybj.com聯(lián)合整理發(fā)布價格便宜效果良好的鍍鋅金屬網(wǎng)，網(wǎng)線直徑叨.4---0.6mm,1214目。2.3.4溫度鋁液溫度對缸蓋內(nèi)部缺陷、外觀質(zhì)量有很大的影響。澆注沮度在680-730的范圍內(nèi)為宜，實際操作中溫度偏差應(yīng)控制在20℃以內(nèi)。低壓鑄造的特點(diǎn)是獲得良好的順序凝固，后此報具溫度控制在低壓鑄適中待別重要。理想的模溫分布是從澆口到上模逐漸降低，一改具各部具體表度控制范圍為獲得.上述溫度場及提高

5、缸蓋鑄件性能和縮短生產(chǎn)周期，必須對上模和側(cè)模實施強(qiáng)制冷卻。一般分為水冷和氣冷，采用多路設(shè)置，每路單獨(dú)自動控制(流量和壓力)。水冷卻采用壓送式水泵，以解決模具內(nèi)部因高溫汽化產(chǎn)生氣阻造成水流不暢的難題，氣冷則是通以壓縮空氣。因缸蓋具有多個澆口，兩個澆口之間的距離近會導(dǎo)致位于澆口間的鑄件部位溫度上升，使?jié)部诤驮摬课坏哪添樞蛳喾础Ｒ虼隧氃诖瞬课辉O(shè)置局部強(qiáng)制冷卻，以得到所需的溫度梯度。從模具壽命和安全性考慮，冷卻時應(yīng)以間接冷卻為主，在局部鑄件厚度較大處可采用直接冷卻方法。對于冷卻強(qiáng)度有時間控制和溫度控制兩種方式，時間控制即控制通水或氣的時間，該方法簡單易行

6、，但精度不高。溫度控制則是在冷卻位置出設(shè)置熱電偶，根據(jù)熱電偶測得的溫度大小由PC來開啟或關(guān)閉冷卻水或氣，控制精度相對較高。近年來，凝固數(shù)值模擬技術(shù)的發(fā)展為缸蓋的低壓鑄造工藝優(yōu)化提供了很好的參考依據(jù)，它可充分把握不同條件下的凝固測試結(jié)果，強(qiáng)化鑄造工藝過程控制，確保鑄件質(zhì)量。2.3.5加壓時間從充型到澆口凝固的時間稱為加壓時間，受溫度的影響很大。在穩(wěn)定生產(chǎn)條件下，加壓時間雖然因缸蓋的重量不同而有所變化，但一般控制在2-8min。若從提高生產(chǎn)效率的角度考慮，可采取一模2件、2段加壓等方法縮短時間閉。2.3.6起模時間同加壓時間一樣，因溫度的變化而變化。時

7、間短時鑄件易變形;時間過長則鑄件易卡在模具內(nèi)，取不出來。所以一般控制在加壓時間的1/3左右。為提高鑄件冷卻速度，起模時可先開脫模阻力小的側(cè)模，冷卻一定時間后再開上模。2.3.7加壓曲線加壓壓力直接影響到金屬液的流動充填性能和補(bǔ)縮效果，加壓曲線是低壓鑄造工藝控制中的重要一環(huán)。加壓壓力可由下式算出:本文由羅茨鼓風(fēng)機(jī)www.wxroots.com宜興月嫂公司www.yxybj.com聯(lián)合整理發(fā)布P=γx(1+S/A)xΔHx10-2上式中P-壓力(MPa),γ-鋁液比重(2.4-2.5),ΔH-鋁液上升高度(m),S--升液管截面積(m2),A一型腔截面

8、積(m2)o冒口的補(bǔ)縮壓力一般在0.005-0.01MPa左右。雖然壓力大補(bǔ)縮效果好，但如果壓力超過0.01Mpa，會導(dǎo)致