汽缸体铸造工艺

宁波日峰模具制造有限公司 气缸体铸造工艺、组芯夹具的优化设计 目前，我国铸件年产量已超过 3100 万吨，居世界第一，是世界铸造生产大国。气缸体是车、船用发动机重要零部件之一。属于典型的复杂、薄壁类铸铁件。各工厂对该类零件都有自己的铸造经验和质量控制 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 。笔者根据多年对该类零件在铸造生产实践中所获得的较好的经济效果，在一些传统工艺方法上有所创新、改进，现做一总结和介绍，供同行参考。 Ⅰ.砂芯芯头的优化设计 以往的砂芯芯头采用沿铸件的内轮廓边线延伸而成。根据长期的生产实践 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明，存在一下几个方面的缺陷。见图。 1 铸件易产生掉砂缺陷。主体芯芯头与铸件型腔的最低处有高度差，如果主体芯下入型腔的平稳性差或尺寸有偏差，会产生压垮型砂形成的芯头座，而形成掉砂，产生废品。 2 不利于型腔排气。气体一般是由低处向高处流动的，而主体芯芯头座与型腔存有高度差，从而使砂芯与砂型这一间隙不能被很好的利用，使得排气不顺畅，给铸件的最高位置处产生气孔带来不利因素。 3 不利于冒口的补缩。因主体芯芯头座与零件的最高处有高度差，给相应的冒口设计带来不便，只能采用立飞边冒口。因此不能最大限度的利用冒口的排气、溢渣和补缩。使铸件产生气孔、夹渣、缩孔等缺陷。采用加大主体芯芯头结构，则可克服一些相应的铸造缺陷，在以后的同类零件中均采用相同工艺，经生产实践表明，效果良好。见图 Ⅱ.浇注系统的优化 1 铸件有效浇注时间的确定 在以后的同类零件工艺设计中，采用铸件有效浇注时间理论的浇注系统设计。铸件的有效浇注时间是指金属液开始进入型腔直至充满铸件的最高轮廓为止的时间，而金属液完成后直至充满整个型腔所用时间则称为吊补时间。汽缸体的有效浇注时间t的确定如下： t= + （式1） 将铸件相应的特征参数代入式计算可得改铸件的有效浇注时间t，G件=铸件重量 δ=铸件的主要壁厚 ② 内浇道最小截面积的确定 传统计算内浇道最小截面积是采用水力学的理论公式计算而得，但在生产中发现截面积偏小，故建议采用大截面的原则。采用了如下计算内浇道截面积公式∑F内： ∑F内= （式2） 式中∑F内为浇注系统中内浇道最小截面积， G件为铸件的重量 g为重力加速度，980cm/S2 ; w为材质指数，灰铸铁为0.24; t为铸件有效浇注时间，s，按（式1 ）计算。 2 内浇道位置的确定 对于此类复杂薄壁铸件，以往内浇道位置采用的是底注或是底注加中注，这样设计目的是充型平稳，铸件是自上而 下的顺序凝固，在实际生产中这样铸件容易产生气孔（俗称呛火）缺陷，究其原因：铸件是自上而下的顺序凝固，金属液是顶部的温度最低，最先凝固，这样就造成部分气体还未来得及从金属液中溢出，顶部的金属液就已经开始凝固了，将气体封在铸件内，形成气孔。对于这种车、船用发动机缸体，笔者认为：应优先采用中注或中注加顶注的方式。并有意加长吊补浇注的时间，将温度低的金属液多向外排挤，有利于气体的溢出。见图 Ⅲ 型砂的优化 此类铸件一般是在流水线上生产，生产节奏快，造型用砂为单一湿型粘土砂，这虽能保证生产节奏，但铸件经常会在高低起伏坡度较大的地方出现夹砂（俗称起皮子）缺陷。由于此类缺陷是由于型砂的热湿拉强度低造成的，所以一旦出现此类缺陷，将会是批量的。为解决此类问题，将单一砂改成面砂与背砂，背砂的配比在此就不做参述了，就为解决夹砂缺陷而配置的面砂做一介绍，供同行参考： ⒈水溶树脂5% ⒉陶土12.5% ⒊煤粉20% ⒋重油1% ⒌水4～4.5% 6.其余为背砂 现场在使用了此种面砂后效果明显，没出现夹砂缺陷。 Ⅳ 浇注工艺的确定 1 铁液的出炉温度 出炉温度过高，等待浇注时间就长，造成孕育衰退，影响铸件性能。出炉温度过低，达不到浇注温度要求，可能产生铸造缺陷。可根据铸件的最小壁厚、重量来确定。一般控制在1420～1460 °。 2 浇注温度的确定 铁液在出炉及孕育的过程中温度大约下降60°左右，每包铁液要浇多箱铸件。每箱之间铁液的温度也会下降5～8°。要确保最后一箱铸件的浇注温度不低于工艺温度的要求，浇注温度应根据铸件的材质、尺寸、重量、铸件结构和浇注系统的特点来确定。缸体类的浇注温度一般控制在1370～1410°。 Ⅴ 水套芯的优化 ①采用新型材料 由于水套芯的工作环境恶劣，四周被高温金属液包围，受到的冲刷与烘烤也比砂型厉害。所以砂芯既要有足够的强度，还要有良好的透气性、溃散性和退让性，才能满足生产的要求。通常砂芯是用呋喃树脂砂在热芯盒中制得。生产中为了减少碎芯而提高砂芯的强度，会要求覆膜砂厂家增加树脂的加入量，这样虽然会使砂芯的强度提高，但同时砂芯的发气量也会增加，使铸件产生气孔。为解决这个困扰，采用了新型铸造材料。将原来的覆膜砂换成宝珠砂，宝珠砂为石油产业中的附属品，其耐火度完全可以满足铸铁的要求，形状为规则的圆球形，颗粒度可根据要求自行选定。使用后效果很好，在以后的生产中，还考虑到宝珠砂虽好，但成本很高（一般是焙烧砂价格的2倍），后又采用宝珠砂与焙烧砂按比例制作的方法也取得了相同的效果，既保证了铸件的质量，又不使成本过高(焙烧砂35%左右)。 ②改善排气通道 水套芯的排气至关重要，以往砂芯的排气是模具在缸盖面出水孔的芯头中做上出气针，定位芯的位置与之对应，这样就形成了出气通道。在实际生产中发现，水套芯与定位芯之间的连接的芯胶，会堵住排气通道使排气不畅，为解决这个问题，将水套芯盒中的出气针取消，保留定位芯的出气针，在两个砂芯组装后，用钻头沿定位芯的出气孔钻到水套芯的要求深度。此方法虽可解决排气不畅的问题，但也增加了劳动成本。生产中可根据铸件产量的大小，制作钻芯胎具。 Ⅵ 组芯夹具结构的确定 1 主体芯、定位芯为冷芯盒砂芯，水套芯为覆膜砂热芯，铸件材质为HT250，主要壁厚为5～6mm，砂芯形状复杂，组合难度大。结构如图： ②缸体夹具的设计主要是遵循牢固、简洁、美观、制作加工方便和操作简单的原则。据此设计的缸体夹具如图： 该组芯夹具的底座（01）为A3焊接结构，经人工时效处理消除内应力后加工而成，可很好的满足现场刚度的要求。主要采用壁厚为30的钢板作为主平面，应用美学原理对其平面进行了挖空减重设计，在边缘处，用加强筋连接，不仅增加强度，还有美观的视觉效果。 为了进一步提高组芯工作的工作效率和可靠性，在水套、定位芯（06）和侧板芯（12）的运动机构中，采用了直线轴承（05），提高运动部件的灵活性，亦可提高导杆的使用寿命，并在导杆座（02）的前端与水套芯、定位芯芯座（06）的后端安装缓冲弹簧，使运动件在组合的过程中不会相互碰撞而损坏，提高组芯夹具的可靠性。 本文中所提及的所有设计都经实际生产验证，能够满足基本生产的要求。如有错误不足之处，望广大同行给予批评指正，多提宝贵意见。 作者：张志松 第 6 页 共 8 页 _1433231414.unknown _1433240520.unknown _1433244219.unknown _1434215392.unknown _1433240615.unknown _1433239335.unknown _1433231369.unknown