铸件尺寸精度是铸件质量的重要指标之一。提高气缸体尺寸精度、减小壁厚、减少重量是国内外的共同趋势。尺寸精度的提高是铸件薄壁化的基本前提,也是提高我国铸件铸造工艺水平及机械产品水平的关键之一。那么该如何提高铸件的尺寸精度呢?
1.影响铸件尺寸精度的因素 可分为两个方面;
一是尺寸的准确度(系统误差),
二是精确度(偶然误差)。
根据理论研究与生产实践证明,影响铸件尺寸精度的因素很多,涉及原材料、模具工装、设备、工艺、管理及人员素质的各个方面,几乎涉及到铸件生产的所有环节。
总体归纳可分为以下8个主要方面:
①铸件的工艺设计与模样。
②浇冒口的处理方法。
③砂箱和工装设备。
④型砂原材料。
⑤造型机的种类和造型方法。
⑥原砂准备和型砂的混制。
⑦砂芯的准备和处理。
⑧金属成分,温度和浇注。
国外用先进的综合技术生产的气缸体,尺寸精度达到cT6~cT8级,表面粗糙度R。值为12.5~50斗m。而国内的仅为c1’8~CTlO级,个别厂家甚至为cTl2级,表面粗糙度R。值为25—100斗m。这方面与国外还有很大的差距。
2.提高铸件件尺寸精度的措施 最理想的方法是控制住每一个工艺过程,使其参数保持恒定不变或变化范围减小。
(1)采用高压造型、保证铸型的紧实度 如果铸型紧实度不够,刚度不足,将经受不住铁液的静压力以及由于石墨析出体积增加而引起的膨胀力的作用,从而导致铸件尺寸超差。国内外普遍采用高压造型来生产气缸体,其铸型刚度一般可得到满足。但型砂性能必须与之相适应。 ’
高压造型生产率高、噪声小、自动化程度高和劳动条件好,还因其生产的铸型密度、硬度高且均匀。铸型强度高,抵抗金属液静压力的能力大,铸型浇注时高湿度层的宽度较窄,铸型型壁移动量小,所以高压造型是气缸体铸件尺寸精度和表面粗糙度的有利保障。许多资料报道,高压造型的铸件尺寸精度可达cT5~CT7级,表面粗糙度R。值可达0.1~0.4¨m,铸件重量可减轻4%一10%,重量偏差可从3%一5%降至1%~2%。 -
(2)保证型砂性能第一汽车制造厂在生产CA6102气缸体时,采用50/100目的原砂,型砂湿压强度控制在(1.O一1.3)×0.098MPa,紧实率为45%~55%,合理配以膨润土、粘土、煤粉等材料。英国一工厂生产气缸体时高压型砂性能指标为:湿压强度为(0.9~1.2)×0.098MPa,紧实率为35%~45%,破碎指数为75~80,水加入量(质量分数)为2.5%~3.5%,粘土(质量分数)为5%~7%,新鲜膨润土的加入量(质量分数)一般不超过0.25%,新砂加入量(质量分数)为3%,煤粉加入量(质量分数)不超过O.5%。要得到良好的型砂质量,还必须保证原砂具有良好的品质。型砂水分需严格控制,因高水分(质量分数超过4%)会导致砂型不紧实。型砂破碎指数太高(如达到90),韧性太高,也难以紧实。
(3)提高模具工装的设计与制造精度这一点至关重要。国外许多模具专业设计生产厂家,对各类大小缸体采用不同砂芯时的收缩率和变形数据,做过大量的收集、积累和分析,用以指导模具的设计和制造。为提高模具的精度、耐磨性,模具毛坯须经时效处理,加工后表面镀镍、镀铬和抛光。国外模具制造精度达到±0.1mm,表面粗糙度尺。值小于等于0。83¨m;相比之下,国内的模具精度只能达到±0.2mm,表面粗糙度R。值为3.2~6.3斗m。为提高模具精度,国外广泛使用仿形铣、坐标镗、数显铣床和数显电火花加工铣床,加工装备远远优于国内的模具制造厂家。
(4)加强工装的维护对于砂箱、型板,要求定期检查划线。英国工厂要求定位销和定位衬套磨损超过0.18mm就要换掉。
(5)选择先进的制芯工艺 使用冷芯盒工艺使气缸体铸件尺寸精度大大改善。气缸体生产中使用砂芯的质量和精度对铸件的尺寸精度,Y5至整个铸件质量有决定性的影响。第一汽车制造厂曾对解放牌汽车缸体壁厚偏差原因进行过分析统计,发现与砂芯有关的因素(包括砂芯表面受铁液侵蚀、砂芯制造偏差与组芯偏差、下芯偏差等)占主导地位。BcIRA认为,为了生产出高精度的气缸体,不仅要控制砂芯在常温下的尺寸精度,也要控制砂芯在高温下所发生的变形与馈散对铸件尺寸与质量的影响。当铁液浇人型腔后,砂芯被铁液加热,如果砂芯不能在高温下长时间维持其强度,则铸件尺寸胀大将不可避免,这时不仅铸件尺寸精度受到影响,内部缩松也可能出现。这些因素应加以重视。
(6)采用时效处理气缸体结构复杂,在铸造过程中各部位的冷却速度不一致,铸造应力相当大。为保证其尺寸的稳定性,许多厂家采用时效处理以清除内应力。如万国公司L0uISVILLE铸造厂生产的气缸体100%作时效处理。另外,控制铸件的落砂温度也十分重要,要求气缸体落砂温度不得超过450~C,以减小铸造应力。
为降低劳动强度、提高生产效率、改善作业环境,大部分厂家都采用机械化清理专用线。对外侧面的披缝,可用砂轮机磨削;对内腔孔内披缝,采用冲、挤、压的方法进行去除。如第一汽车制造厂铸造厂对cA6102气缸体的清理为:组合机振砂、切浇道一鼠笼抛丸清理一气动微震抛砂及铁丸一组合磨床、冲床清理缸体的5个平面飞翅及凸轮轴孔、曲轴箱孔飞翅一手工二次清理一转倒水套内腔杂物表面缺陷检查及尺寸检查一防锈处理。