气缸盖铸造工艺与设备

   2020-09-01 互联网黎美容19660
核心提示:    1、造型方法。 在大批量生产的情况下,生产气缸盖这样的薄壁复杂件,在造型方法选择上应优先选用砂
 

    1、造型方法。

    在大批量生产的情况下,生产气缸盖这样的薄壁复杂件,在造型方法选择上应优先选用砂型硬度高,成形性好的高压造型或气冲造型。高压造型不仅生产效率高、噪声小、自动化程度高、劳动条件好,而且它生产的铸型密度、硬度高,而且均匀。铸型强度大,抵抗金属液静压的能力大,铸型浇注时高湿度层的宽度较窄,铸型型壁移动量少,所以高压造型生产的铸件尺寸精度和表面粗糙度要比普通震击造型好。铸型刚度对铸件凝固过程也有一定的好处,可以充分发挥铸件凝固过程中的自补缩作用,减少铸件的缩松倾向。

  2.气缸盖的组芯成形方案及制芯工艺这是气缸盖铸造工艺的关键。

  (1)气缸盖的组芯成形方案一般气缸盖采用砂型铸造。气缸盖的上、下面可以由砂型来形成,进、排气道及水套内腔由砂芯来形成。也有个别厂家采用组芯造型方法,例如:德国John Deere Werke Mannheim铸造厂(约翰·迪尔公司曼哈姆厂)生产的气缸盖采用组芯造型法。采用组芯造型法制造气缸盖虽然能

  保证铸件各部位尺寸精度,保持较低的废品率,但此工艺比传统的砂型制造缸盖成本要高得多。

  气缸盖水套芯的成形方案是组芯成形方案的基础。根据不同的缸盖结构,特别是气道形状,水套芯可设计成整体水套或分体水套。对于气道形状比较简单的气缸盖来说,可以实现整体水套芯。如:第一汽车制造厂生产的CA6102发动机气缸盖,即采用整体水套芯工艺(铸造工艺简图;对于一些气道形状复杂的气缸盖来说,铸造工艺上只能采用分体水

  套芯(CA6110气缸盖铸造工艺简图见图2一11)。在气缸盖的工艺设计中,分体水套芯具有普遍性,整体水套只能看作是特例。

  目前国内外比较流行的气缸盖组芯工艺是底板、分体水套芯工艺,其具有以下优点:

  1)气道芯与水套芯都靠底板芯定位,相对位置准确,尺寸精度高,铸件壁厚容易保证。下芯夹具的定位点也设计在底板芯上,使气缸盖的设计基准、加工基准和工艺基准统一在底板芯上,组芯装配精度和下芯精度得到保证,保证了铸件的尺寸精度。

  2)气缸盖水套在底面连接缸体水套的水孔一般需铸出,采用底板芯便于下水套芯头在底板芯上的装配和定位,减少了砂芯的废品。另外,在充型过程中。由于水套芯上下都有芯头支撑,大大改善了水套芯的受力状态,避免因水套芯强度低而造成的漂芯和断芯。

  3)为了降低进排气遵表面粗糙度(要求进排气道表面粗糙度R。值小于等于25Ixm),气道芯表面一般需涂料。采用底板芯工艺,需要涂料的砂芯可先涂料后装配,从而减少整套砂芯的报废。

  4)通过在底板芯上组芯,底板芯在运输、下芯过程中作为承载芯,可减少砂芯的损坏,提高生产效率。要求底板芯要具有一定的强度和刚度,保证组芯及运输时水套芯及气道芯不致损坏。底板芯不宜过大,以一件一个底板芯为好。底板芯过大,给制芯、修芯、运输等带来很大的困难。

  (2)制芯工艺(制芯方法)可选择自硬砂法、‘覆膜砂法、热芯盒法和冷芯盒法等。

  1)自硬砂法。自硬树脂砂在近年得到了很大发展,它用流水生产方法克服了生产周期慢的缺点。约翰·迪尔公司在美国、德国的两厂组成的造型线,均采用自硬砂法制造气缸盖。砂芯硬化时间短,从混砂机处填砂至起模机处起模,整个工艺周期只有3rain。自硬砂法制芯,操作简便,节约能源,且满足环保要求。在国外得到了比较广泛的应用。

  2)冷芯盒法。由于砂芯在芯盒内硬化,有较高的尺寸精度,又不需要热量,得到了重视。砂芯成形性好,芯子致密,砂芯发气量低,砂芯变形量小。

  从发展趋势看:SO:法没有多大前途,主要是环保问题不好解决;三乙胺法除有毒性外,技术上仍有一些缺陷,例如高温强度低、铸件易出飞刺、砂芯存放周期短等,因此也在走下坡路。目前三乙胺法等冷芯盒制芯工艺不适宜用于水套砂芯。因为目前冷芯盒法采用的是热熔性树脂,同时水套芯又较薄,当铁液浇入时,树脂失去强度,使水套芯变形开裂。铸件产生毛刺,影响内腔表面粗糙度。冷芯平时易吸水,不能长期存放。

  3)热芯盒法。这是应用较为广泛的一种制芯方法。设备简单,工艺控制比较容易,成本较低。但是砂芯的强度较低,砂芯表面粗糙度较差。为了获得较高的表面质量,需要在砂芯表面上涂料。

  4)覆膜砂法。气缸盖的表面质量要求较高,特别是进、排气道表面粗糙度冗。值一般要求小于等于25斗m,水套内腔杂物和进、排气道内杂物均有较高的要求。覆膜砂流动性好、粒度细,制出的砂芯表面光滑致密,且具有较高的强度。

  采用覆膜砂制出的气道芯,通过上涂料完全可以达到产品的质量要求。覆膜砂水套芯的成形性也较好,强度较高。水套芯不上涂料就可以得到光洁的内腔,这不但减少了型腔的发气量,简化了铸造工艺过程,而且避免了水套芯在上涂料过程中产生的废芯。因此应选择覆膜砂来吹制水套芯和气道芯。

  3.关于时效处理

  气缸盖铸件结构十分复杂,在铸造过程中各部位的冷却速度不一致,铸造应力是相当大的。实际生产中气缸盖也发现铸件变形的问题,严重的可导致铸件产生裂纹。关于气缸盖铸件要不要通过人工时效处理来消除内应力的问题,各个厂家的规定不一致。美国某发动机公司设计的缸盖一律要求铸件作人工时效处理来消除内应力。然而国内外大多数厂家对缸盖没有要求进行人工时效处理。德国.John Deere Werke Mannheim铸造厂作了大量研究工作后,总的看法是:由于测定应力方法不同,各单位测定的残余应力数值不一,因而时效处理的效果尚无定论。最好的解决办法是,应以使铸件壁厚尽可能均匀,对某些过薄部位适当加大壁厚为宜。对于大型柴油机气缸盖应作时效处理。对于6缸以下缸体、缸盖,只要在铸型内停留时间大于2h,就可以不进行时效处理。

 
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