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改善缸盖内腔清洁度的措施

  随着广大汽车客户对汽车三包里程、发动机性能的要求不断提升,对发动机缸盖的性能要求也不断提高。目前,对于发动机核心部件气缸盖关注的不仅仅是废品率、返工率和返修率、尺寸精度、材料性能等常规项目,缸盖内腔清洁度也越来越受关注,而提高铸件内腔质量,并不能单靠铸件清理工序清理到位就可以达到,更重要的还是要在制芯、造型、熔炼等源头工序进行控制。

1缸盖内腔结构

  缸盖属于薄壁铸件,而过钉孔、挺杆孔等部位均为较大的热节。在气门座之间的鼻梁区等部位的内腔往往是铸件最狭窄的冷却水通道,最小通流宽度仅为2~3mm,因而水套砂芯在形成这些通道的部位厚度很薄。缸盖不仅内腔结构复杂,而且进排气面、顶面经常会设置一些铸造工艺孔,用于出砂和便于内腔清理,这也增加了铸件结构的复杂程度。

2内腔清洁度不良及原因分析

  分析认为,顶杆室旁上水套内腔烧结、排气道靠近热节部位粘砂部位不但均靠近铸件热节处,而且靠近下型底注内浇道,受热时间长、受铁液冲刷力度大,因而导致粘砂缺陷l。图4为缸盖鼻梁区部位,由于砂芯厚度很薄、组装砂芯个数多等原因造成局部配合间隙大,因而产生披缝同时伴随有粘砂。

3防止措施

  一般所熟知的控制铸件粘砂方法有:使用目数大的细砂;增加硅砂中w(SiO2)量;使用特种砂来代替普通硅砂;提高射芯质量;加大涂料浓度;采用防粘砂效果比较好的涂料;降低浇注温度,提高浇注速度;通过浇注系统的更改或铸件结构的更改分散或消除热节等。针对铸件所出现的问题,结合材料成本、材料供应、现场工艺、装备及操作特点等因素,采取了以下所述的措施来控制铸件内腔粘砂。

  3.1涂抹特制涂料膏为验证不同涂料膏防粘砂效果不同,用同样的气道芯局部热节位置涂抹不同试验方案的涂料膏,气道芯装入同一铸型中2个砂芯组内,采用相同工艺进行浇注,得到表l所示的试验结果。由表l可见,特制涂料膏效果要好于普通的涂料膏。

表1不同涂料膏防粘砂的效果对比情况

种类成分浇注数量/件粘砂数量/件粘砂率(%)
普通涂料膏普通石墨粉+水501530
特制涂料膏普通石墨粉+锆英粉涂料50510

表2增加预浸涂前后粘砂情况对比

试验方案浇铸件数量/件粘砂数量/件粘砂率(%)
整体浸涂301030
二次浸涂3033

 3.2主体水套芯增加预浸涂由于主体水套芯局部粘砂部位为铸件的热节部位,同时铸件内部设置有冷却套、弯管等,浇注温度控制在l420°C以上,可防止因弯管或内冷铁等熔合不好而造成铸件漏水现象。试验增加主体芯预浸涂后再组芯的铸件粘砂情况统计如表2所示,由表2可见,主体芯增加预浸涂后,热节部位的粘砂、烧结比例减少。

  3.3气道芯使用纯净的普通砂对于气道芯内腔质量要求高的砂芯,使用普通纯净砂+抗脉纹剂以及铬矿复合砂这2种砂进行交叉试验,结果发现,这2种方案生产的铸件气道内腔都没有粘砂及脉纹。