乘用车发动机铝合金缸盖的低压铸造技术

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1、乘用车发动机铝合金缸盖的低压铸造技术基于成本和力学性能方面综合考虑，扩大铝合金的应用是目前乘用车轻量化，降低油耗的主要手段，如发动机缸盖现已全实现铝合金化制造。尽管铝合金缸盖的生产方法有多种，但主流的制造工艺则是金属型和低压铸造，其中欧洲和中国以金属型为主，而日本、美国则更多采用低压铸造。相对于重力金属型铸造，低压铸造由于是在压力下充型和结晶凝固，因而具有成形质量好、工艺出品率高等优点，但对于形状复杂、性能要求高的缸盖铸件，则存在着工艺复杂，控制要求高等技术难关。因此本文着重介绍了铝合金缸盖的低压铸造技术及其参数控制要点，以期充分发挥低压铸造工艺的

2、技术优势，生产高质量的缸盖铸件。2缸盖的低压铸造工艺要点2.1浇注系统实例缸盖的低压铸造工艺方案一般为一根升液管，多个浇口即多权分流的形式。如4缸缸盖，具有代表性的两种浇注系统即在燃烧室侧是设置2个或4个浇口。图2为2个浇口的工艺示意图，该方案适合于一模一件或一模两件。2.2合金材料及熔化铝合金缸盖的材料一般选择AI-Si-Cu系合金如ZL105和107。如果对延伸率和耐腐蚀性有要求，也可以使用ZL101和ZL104。为获得高质量的金属液，标准操作应使用Ar气旋转吹气精炼并加入Sr变质及AJ-Ti-B细化晶粒。2.3浇注工艺2.3.1维护模具的定期

3、清理和保养对于稳定生产高质量的缸盖铸件和延长模具的使用寿命是相当重要的。一般应在每生产500-700件后即进行模具维护，其主要内容是将模具拆开，用软刷清理型腔表面涂料及清除渗入到顶杆间隙、排气孔中的铝屑、涂料颗粒等，确保铸件外形质量、顶出顺利和排气顺畅。2.3.2涂料浇注前模具预热至200℃左右喷涂料。缸盖的形状复杂，应特别注意不同部位的涂料厚度不同。一般部位涂料厚度控制在0.1---0.2mm:精度要求高如燃烧室表面应采用颗粒细小的涂料，厚度为O.OSmn。左右;而对于浇口、冒口、内浇道等需要缓慢凝固的位置可适当厚一些，一般为0.5-1mm左右。

4、2.3.3过滤网放置过滤网的目的是防止升液管中氧化物杂质进入型腔及形成层流充填。可采用本文由罗茨鼓风机www.wxroots.com宜兴月嫂公司www.yxybj.com联合整理发布价格便宜效果良好的镀锌金属网，网线直径叨.4---0.6mm,1214目。2.3.4温度铝液温度对缸盖内部缺陷、外观质量有很大的影响。浇注沮度在680-730的范围内为宜，实际操作中温度偏差应控制在20℃以内。低压铸造的特点是获得良好的顺序凝固，后此报具温度控制在低压铸适中待别重要。理想的模温分布是从浇口到上模逐渐降低，一改具各部具体表度控制范围为获得.上述温度场及提高

5、缸盖铸件性能和缩短生产周期，必须对上模和侧模实施强制冷却。一般分为水冷和气冷，采用多路设置，每路单独自动控制(流量和压力)。水冷却采用压送式水泵，以解决模具内部因高温汽化产生气阻造成水流不畅的难题，气冷则是通以压缩空气。因缸盖具有多个浇口，两个浇口之间的距离近会导致位于浇口间的铸件部位温度上升，使浇口和该部位的凝固顺序相反。因此须在此部位设置局部强制冷却，以得到所需的温度梯度。从模具寿命和安全性考虑，冷却时应以间接冷却为主，在局部铸件厚度较大处可采用直接冷却方法。对于冷却强度有时间控制和温度控制两种方式，时间控制即控制通水或气的时间，该方法简单易行

6、，但精度不高。温度控制则是在冷却位置出设置热电偶，根据热电偶测得的温度大小由PC来开启或关闭冷却水或气，控制精度相对较高。近年来，凝固数值模拟技术的发展为缸盖的低压铸造工艺优化提供了很好的参考依据，它可充分把握不同条件下的凝固测试结果，强化铸造工艺过程控制，确保铸件质量。2.3.5加压时间从充型到浇口凝固的时间称为加压时间，受温度的影响很大。在稳定生产条件下，加压时间虽然因缸盖的重量不同而有所变化，但一般控制在2-8min。若从提高生产效率的角度考虑，可采取一模2件、2段加压等方法缩短时间闭。2.3.6起模时间同加压时间一样，因温度的变化而变化。时

7、间短时铸件易变形;时间过长则铸件易卡在模具内，取不出来。所以一般控制在加压时间的1/3左右。为提高铸件冷却速度，起模时可先开脱模阻力小的侧模，冷却一定时间后再开上模。2.3.7加压曲线加压压力直接影响到金属液的流动充填性能和补缩效果，加压曲线是低压铸造工艺控制中的重要一环。加压压力可由下式算出:本文由罗茨鼓风机www.wxroots.com宜兴月嫂公司www.yxybj.com联合整理发布P=γx(1+S/A)xΔHx10-2上式中P-压力(MPa),γ-铝液比重(2.4-2.5),ΔH-铝液上升高度(m),S--升液管截面积(m2),A一型腔截面

8、积(m2)o冒口的补缩压力一般在0.005-0.01MPa左右。虽然压力大补缩效果好，但如果压力超过0.01Mpa，会导致