5汽車發(fā)動機(jī)氣缸蓋低壓鑄造工藝研究(編輯修改稿)
2024-08-31 23:27 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 的2倍以上。澆口的高度h比較低時可以得到較大的因澆口處熱量提供和加壓而引起的補(bǔ)縮效果，而且也容易實(shí)現(xiàn)方向性凝固，但這是防止氧化物的濾渣網(wǎng)的固定部位，由于因鑄造條件的變動引起澆口長度的變化，因而一般情況下考慮3040mm較多。 縮尺與加工余量縮尺與加工量設(shè)計(jì)不當(dāng)不僅造成鑄件肥厚影響機(jī)械加工，更主要會影響鑄件順序凝固次序，造成各種鑄造缺陷。氣缸蓋在全金屬模中低壓鑄造，收縮嚴(yán)重受阻，故縮尺比一般鋁合金金屬型鑄造時要小，尺寸精度較高。根據(jù)氣缸蓋的結(jié)構(gòu)和尺寸不同，%～%左右。加工余量考慮到氣缸蓋要用數(shù)控機(jī)床加工，加工余量單面不超過2mm，～2mm為好。此外還要考慮涂料厚度，～。 模具的引導(dǎo)裝置低壓鑄造模具由于溫度高、尺寸大且動靜模有較大溫度差，動模與靜模之間一般不能使用圓銷，以避免高溫時“咬死”。可設(shè)計(jì)方形導(dǎo)柱和開口銷套，銷與銷套材料應(yīng)采用40Cr，以提高耐磨性。 模具的溫控裝置低壓鑄造模具應(yīng)設(shè)計(jì)有精密的冷卻和加熱裝置，并預(yù)埋熱電偶配合計(jì)算機(jī)控制，方可實(shí)現(xiàn)鑄造條件的穩(wěn)定，使鑄件保持高品質(zhì)。低壓鑄造模具通常在上型中部、側(cè)型、下型二三燃燒室之間、澆口附近及升液箱蓋板等五處設(shè)置有測溫?zé)犭娕?，可?shí)現(xiàn)對低壓鑄造生產(chǎn)中的重點(diǎn)部位溫度控制。為了改善內(nèi)部品質(zhì)（強(qiáng)化方向性凝固）、縮短鑄造周期，可以進(jìn)行上型和橫型的冷卻（水冷、風(fēng)冷或霧冷，一般冷卻模具整體的線式冷卻比較多）。開始低壓鑄造作業(yè)初期，由于缺乏經(jīng)驗(yàn)，只需采用風(fēng)冷，隨著鑄造作業(yè)條件的穩(wěn)定，可逐步進(jìn)行霧冷和水冷的試驗(yàn)，但在模具準(zhǔn)備過程中要特別注意接口部位的測漏工作。水冷應(yīng)用得好，可大大提高生產(chǎn)效率縮短鑄造周期。 中間升液箱溫度控制采用自動電加熱控制，第一模澆注時升液箱溫度應(yīng)控制在520℃以上，以后控制在580℃左右時開始下芯作業(yè)，溫度過低時，容易被“凍死”。 澆注溫度的控制鋁水澆注溫度一般控制在700℃177。10℃，在不影響鑄件充型的前提下可將澆注溫度適當(dāng)降低，可減少厚大部位縮孔的產(chǎn)生及“粘砂”，縮短鑄造周期。低壓缸蓋模具一般在模具上型為350177。20℃左右，側(cè)型為380177。20℃左右，下型為440177。20℃左右，澆口附近為500177。20℃左右，溫度過低會造成鋁液充型能力下降，成品率低，溫度過高會延長鑄件固化時間，控制不好還會造成鑄件澆口折斷、。目前國內(nèi)外在模具設(shè)計(jì)制造過程中應(yīng)用專業(yè)軟件對鑄件充型、凝固過程進(jìn)行數(shù)值模擬，輔助進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)與優(yōu)化十分普遍，可大大縮短模具開發(fā)定型周期，提高模具制造質(zhì)量，目前國際上應(yīng)用較為廣泛的有美國ProCAST、德國MAGMA 、韓國Anycasting軟件等。 圖3 采用MAGMA軟件對4G1氣缸蓋凝固過程進(jìn)行的數(shù)值模擬與實(shí)際缺陷對比4 低壓鑄造氣缸蓋的生產(chǎn)工藝ECDBA O t1 t2 t3 t4 t5 sKPaP3P2P1圖4 澆注工藝曲線P1—升液壓力 P2—充型壓力 P3—增壓壓力低壓鑄造生產(chǎn)工藝就是將低壓鑄造機(jī)、模具與合金材料三大要素有機(jī)結(jié)合的過程，這些因素之間關(guān)系密切，且相互影響和相互制約。低壓鑄造的主要工藝參數(shù)有：壓力、時間（速度）、溫度，關(guān)鍵過程有：制芯、模具準(zhǔn)備、合金熔煉、澆注，這些工藝參數(shù)與關(guān)鍵過程的合理控制與管理是保證鑄件質(zhì)量的關(guān)鍵，同時也直接影響生產(chǎn)效率和模具壽命。 澆注工藝參數(shù)的確定低壓鑄造的核心在于澆注工藝。根據(jù)缸蓋鑄件的特點(diǎn)，在燃燒室平面開設(shè)2～4個澆口，同時進(jìn)鋁液澆注。在升液管與模具之間增設(shè)一個中間升液管，分配鋁水進(jìn)入澆口。低壓澆注過程一般包括升液、充型、增壓、保壓、卸壓、冷卻幾個階段。低壓澆注的主要工藝參數(shù)有壓力、溫度和時間，其中壓力是最基本的工藝參數(shù)，對澆注過程及鑄件質(zhì)量的影響最大。低壓鑄造中，如果鑄型內(nèi)排氣順利，升液管內(nèi)的鋁液就上升4mm。經(jīng)過試驗(yàn)，澆注工藝曲線如圖4所示，工藝參數(shù)見表2。（1）OA升液階段——鋁液沿著升液管平穩(wěn)上升到鑄型澆道處。P1=液面到中間型腔的高度－50mm 41000ΔT1由鑄造機(jī)空壓控制輔助閥門的能力決定。（國外低壓鑄造機(jī)保溫爐M/，閥門在最大能力下，ΔT1設(shè)定為約7秒；考慮到①熔液液面高度公差：目測、傳感器中的鋁附著……20 mm；②氣壓控制公差（正常工作時） ；③反饋管路中的雜質(zhì)、計(jì)算公差設(shè)定為－50 mm）。（2）AB充型階段——鋁液由澆道進(jìn)入型腔，將型腔充滿。充型速度過大，加劇紊流，會產(chǎn)生包氣、氧化夾渣，鑄件可能會出現(xiàn)輪廓不清的缺陷；速度過低，影響充填性，會造成澆不足、冷隔等缺陷。P2=P1+50+液面到中間型腔的高度+鑄件高度+200 41000ΔT2=7 （P2P1） 1000 () （3）BC增壓階段——充滿型腔后再繼續(xù)增壓，使鋁液在壓力下結(jié)晶凝固。壓力越大，補(bǔ)縮效果越好，鑄件組織愈致密。但壓力過大，易造成跑火；壓力過小，鑄件可能會有縮孔、縮松、致密度低等缺陷。增壓壓力 P3 = P2＋5（KPa），增壓時間 △T3 = 5～10( s )表2 澆注工藝參數(shù)參
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