5汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋低壓鑄造工藝研究-在線瀏覽
2024-09-14 23:27本頁(yè)面
【正文】 時(shí)合金液總是從鑄件底平面澆口引入，流經(jīng)水套芯和進(jìn)排氣道芯，流向鑄件安裝邊及頂平面，在流動(dòng)中合金液不斷損失熱量，自然會(huì)形成一定溫度梯度，有由遠(yuǎn)及近（向澆口部位）的順序凝固趨勢(shì)。 模具的選材和壁厚 氣缸蓋低壓鑄造模具由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本較高，為保證有較長(zhǎng)的使用壽命和較小的熱變形量，型面通常采用優(yōu)質(zhì)模具鋼制造（歐美國(guó)家采用H13，日本采用SKD61，材質(zhì)與使用壽命基本相當(dāng)），而模具結(jié)構(gòu)件均采用優(yōu)質(zhì)球墨鑄鐵。 模具的排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)低壓鑄造時(shí)由下至上升液、充型，有利于排氣。模具上應(yīng)相應(yīng)設(shè)計(jì)各種排氣設(shè)施，如：上型模塊采用分體鑲嵌式結(jié)構(gòu)，～；，；分型面、抽芯滑塊上加工間距5mm、～ mm的排氣道；砂芯采用殼芯，砂芯定位芯頭的后部應(yīng)做成空腔以加強(qiáng)排氣；局部憋氣的地方設(shè)計(jì)可方便拆裝清理的柱狀排氣塞，再噴上適當(dāng)涂料、調(diào)整模溫，可保證鑄件完全充型，不出現(xiàn)氣窩、欠鑄等缺陷。如果背壓高到影響加壓速度時(shí)，會(huì)產(chǎn)生熔湯流動(dòng)不良、表面縮孔等。在分型面和平面部設(shè)計(jì)排氣槽，再加上排氣孔、拉深加工等手段盡量做到排氣良好的設(shè)計(jì)。 模具的澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)低壓鑄造的澆冒口設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單，由于零件結(jié)構(gòu)和工藝方案所限，一般只能在底部安裝孔位置設(shè)計(jì)2～4個(gè)澆口，為保證充型澆注效果，在允許的條件下澆口直徑可設(shè)計(jì)略大一些，同時(shí)可設(shè)計(jì)環(huán)形的輔助澆道以分流鋁液。由于氣缸蓋低壓鑄造多采用單升液管經(jīng)升液箱將鋁液分配至多處澆口的形式，因此升液高度和升液管內(nèi)徑非常重要，升液高度過(guò)大、升液管內(nèi)徑過(guò)小會(huì)造成鋁液充型時(shí)流速過(guò)高，在澆口處形成“噴濺”，嚴(yán)重影響型腔排氣，造成成品率降低，且會(huì)使砂芯過(guò)早潰散形成“粘砂”，因此氣缸蓋低壓鑄造升液管內(nèi)徑一般在100～150mm。也就是說(shuō)對(duì)于澆口而言，斷面從小到大逐漸變化是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的必要條件，因此如果產(chǎn)品的性能上無(wú)法進(jìn)行這種設(shè)計(jì)時(shí)最好避開(kāi)使用低壓鑄造法。澆口的位置應(yīng)該是鑄件整體的最大壁厚部位，并且要設(shè)在從熔湯前方和上方可能達(dá)到方向性凝固的部位。在遠(yuǎn)離澆口的位置如果壁較厚冒口無(wú)法到達(dá)時(shí)，有時(shí)也加上無(wú)頂冒口。澆口部位的截面做成圓形是較理想的，但事實(shí)上由于產(chǎn)品形狀的限制經(jīng)常是不得不做成不規(guī)則的形狀。澆口的高度h比較低時(shí)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(dòng)引起澆口長(zhǎng)度的變化，因而一般情況下考慮3040mm較多。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(shí)要小，尺寸精度較高。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(guò)2mm，～2mm為好。 模具的引導(dǎo)裝置低壓鑄造模具由于溫度高、尺寸大且動(dòng)靜模有較大溫度差，動(dòng)模與靜模之間一般不能使用圓銷，以避免高溫時(shí)“咬死”。 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)。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）。水冷應(yīng)用得好，可大大提高生產(chǎn)效率縮短鑄造周期。 澆注溫度的控制鋁水澆注溫度一般控制在700℃177。低壓缸蓋模具一般在模具上型為350177。20℃左右，下型為440177。20℃左右，溫度過(guò)低會(huì)造成鋁液充型能力下降，成品率低，溫度過(guò)高會(huì)延長(zhǎng)鑄件固化時(shí)間，控制不好還會(huì)造成鑄件澆口折斷、。目前國(guó)內(nèi)外在模具設(shè)計(jì)制造過(guò)程中應(yīng)用專業(yè)軟件對(duì)鑄件充型、凝固過(guò)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(kāi)發(fā)定型周期，提高模具制造質(zhì)量，目前國(guó)際上應(yīng)用較為廣泛的有美國(guó)ProCAST、德國(guó)MAGMA 、韓國(guó)Anycasting軟件等。低壓鑄造的主要工藝參數(shù)有：壓力、時(shí)間（速度）、溫度，關(guān)鍵過(guò)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(guò)程的合理控制與管理是保證鑄件質(zhì)量的關(guān)鍵，同時(shí)也直接影響生產(chǎn)效率和模具壽命。根據(jù)缸蓋鑄件的特點(diǎn)，在燃燒室平面開(kāi)設(shè)2～4個(gè)澆口，同時(shí)進(jìn)鋁液澆注。低壓澆注過(guò)程一般包括升液、充型、增壓、保壓、卸壓、冷卻幾個(gè)階段。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。（1）OA升液階段——鋁液沿著升液管平穩(wěn)上升到鑄型澆道處。（國(guó)外低壓鑄造機(jī)保溫爐M/，閥門(mén)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(cè)、傳感器中的鋁附著……20 mm；②氣壓控制公差（正常工作時(shí)） ；③反饋管路中的雜質(zhì)、計(jì)算公差設(shè)定為－50 mm）。充型速度過(guò)大，加劇紊流，會(huì)產(chǎn)生包氣、氧化夾渣，鑄件可能會(huì)出現(xiàn)輪廓不清的缺陷；速度過(guò)低，影響充填性，會(huì)造成澆不足、冷隔等缺陷。壓力越大，補(bǔ)縮效果越好，鑄件組織愈致密。增壓壓力 P3 = P2＋5（KPa），增壓時(shí)間 △T3 = 5～10( s )表2 澆注工藝參數(shù)參 數(shù)階 段時(shí) 間（s）壓 力（KPa）加 壓 速 度（KPa/s）O—A升液階段ΔT1P1V1 = P1/ΔT1A—B充型階段ΔT2P2V2 =（P2－P1）/ΔT2B—C增壓階段ΔT3P3V3 =（P3－P2）/ΔT3C—D保壓階段ΔT4P3——D—E冷卻階段ΔT50——表中 ΔT1—升液時(shí)間 ΔT2—充型時(shí)間 ΔT3—增壓時(shí)間 ΔT4
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