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1、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋低壓鑄造工藝研究東安汽車動(dòng)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(chǎn)汽車發(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)中常見的問題及對(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解。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緒論隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展和現(xiàn)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(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。
2、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、缸蓋類鑄件。低壓鑄造工藝在資源匱乏的日本應(yīng)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(shù)合作與交流的增強(qiáng)，我國如廣汽本田、東風(fēng)日產(chǎn)、一汽豐田、重慶長安等廠家紛紛引進(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
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(gè)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(jié)晶凝固，進(jìn)行補(bǔ)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(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
4、，只是根據(jù)幾年來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)，參考國外低壓鑄造設(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)問題予以討論2低壓鑄造設(shè)備2.1低壓鑄造機(jī)模具安裝結(jié)構(gòu)為了模具水平開模需要，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模。由于氣缸蓋類鑄件結(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(qū)動(dòng)齒輪齒條抽斜銷的形式，這就需要低壓鑄造機(jī)上要備有至少1個(gè)液壓接
5、口。102.2模具快速定位與裝夾由于氣缸蓋結(jié)構(gòu)和鑄造工藝的特殊性，模具重達(dá)1t左右，模具必須充分預(yù)熱、噴涂料、烘烤，模溫高達(dá)300～350℃，因此熱模具快速定位與裝夾固定成為一個(gè)難題。目前國內(nèi)外的低壓鑄造機(jī)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(nèi)可以完成。2.3低壓鑄造機(jī)保溫爐的形式與密封目前低壓鑄造機(jī)保溫爐有爐體密封(采用整體打結(jié)爐襯)和坩堝密封兩種形式。前者由于采用打結(jié)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(chǎn)條件，但爐膛內(nèi)空間較大，要有相應(yīng)液面加壓補(bǔ)償裝置。采用坩堝密封則要用鑄鐵或鑄鋼坩堝，長時(shí)間保溫容易
6、造成鋁合金增鐵，且每個(gè)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(biāo)準(zhǔn)的密封槽，密封良好，可以不開大蓋，在專用加料口增補(bǔ)鋁水。2.4液面加壓控制系統(tǒng)圖圖2低壓鑄造機(jī)的液面加壓控制系統(tǒng)1—程序控制器2—信號(hào)放大器3—干燥空氣源4—壓力表5—壓力開關(guān)6—電控比例閥7—排氣減壓閥8—（爐內(nèi)）排氣系統(tǒng)9—手動(dòng)閥10—保溫爐11—模具液面加壓控制系統(tǒng)決定著低壓鑄造機(jī)的先進(jìn)性。在實(shí)際生產(chǎn)中，由于保溫爐密封不嚴(yán)造成漏氣；工廠中供氣系統(tǒng)負(fù)荷的變化，空氣壓力的波動(dòng)；生產(chǎn)進(jìn)行中液面的下降等，要求該系統(tǒng)應(yīng)具有壓力
7、自動(dòng)監(jiān)控和自動(dòng)補(bǔ)償功能，消除外界因素的干擾，以達(dá)到跟蹤合理的加壓工藝參數(shù)的能力，因此，液面加壓控制系統(tǒng)成為降低廢品率的關(guān)鍵，是一個(gè)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(jìn)的低壓鑄造機(jī)液面加壓控制系統(tǒng)均有以下先進(jìn)功能：①能以曲線和圖形適時(shí)顯示各種工藝參數(shù)和工藝過程；②10能記錄、監(jiān)視、診斷、檢查，還能保證工藝參數(shù)的重復(fù)再現(xiàn)性；（3）具有壓力自動(dòng)監(jiān)控和補(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。目前國內(nèi)低壓鑄造
8、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)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
