联体缸盖典型铸造缺陷的解决方法.pdf

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1、ProductIonTechniques生产技术联体缸盖典型铸造缺陷的解决方法王勇，臧加伦，秦鹏(潍柴动力股份有限公司，山东潍坊261061)摘要：以六缸联体缸盖为例，对气缸盖气孔缺陷及内腔质量问题进行了分析，详细介绍了缺陷的解决措施，认为设计合理的砂芯、型腔排气通道，适当控制芯组二次烘干水分及适当提高浇注温度是有效预防气孔缺陷的主要因素。关键词：联体缸盖；气孔；内腔质量中图分类号：TG245；文献标识码：A；文章编号：1006—9658(2016)04—0063—04DOI：10．396彩j．1ssn．1006—9658．2016．04．Ol60引

2、言气缸盖是柴油机的关键部件之一，要求有很高的气密性与整体强度，内腔为砂芯形成，质量要求也较高。相比于单体缸盖，联体缸盖铸件容易发生整体变形，其复杂的内腔结构特点使铸造过程中容易出现气孔、烧结等问题，增加了铸造工艺开发和实施的难度。本文将以我公司开发生产的六缸联体缸盖为例，提出了联体缸盖典型铸造缺陷的解决措施。1联体缸盖工艺简介我公司有5～9L多款柴油机，本文以典型的9L机联体缸盖为例简要介绍其铸造工艺。9L机联体缸盖的毛坯如图1所示。采用平组立浇工艺生产，每箱2件。芯组采用整体组芯工艺，底盘芯和上盖芯为冷芯，上、下水套芯、迸、排气道芯为覆膜砂热芯。将

3、6颗下水套芯、6颗排气道芯、1颗进气道芯及1颗上水套芯依次通过水玻璃粘结剂和热熔胶组装到底盘芯上，形成底盘芯组，整体浸涂、烘干。上盖芯单独浸涂和烘干后与底盘芯组组合成单个铸件芯组，如图2所示。两件单体芯组通过4根螺丝杆紧固，形成整体芯组。收稿日期：2016一OI—12稿件编号：160l—1206作者简介：王勇(1983一)，男，工程师，主要从事铸造工艺开发工作中国铸造装备与技术4／2016●FMT63l；1l9I．fJl联f本3i】。ii采用先封闭后开放式浇注系统，排气道端朝上，顶部设置多处冒口和出气针，各进、排气道芯头钻孑L并与外围砂型的排气孔连通

4、，如图3所示。l一上盖芯；2一进气道芯；3一上水套芯；4一排气道芯；5一底盘芯；6一下水套芯。图2联体缸盖平组立浇芯组生产技术ProductionTechn-ques2联体缸盖典型铸造缺陷的解决联体缸盖常出现的铸造缺陷是气孔及内腔烧结、脉纹等缺陷。缸盖内腔的烧结和内腔清洁度差，会导致发动机水夹层的冷却效果降低，从而降低发动机的可靠性。基于多年的对联体缸盖工艺开发的经验，本文介绍了上述典型铸造缺陷出现的原因及解决措施。2．1气孑L缺陷联体缸盖气孑L缺陷多发生在缸盖排气道侧，如图4所示。气孔缺陷产生的原因较多，主要是来自型腔和砂芯的气体无法及时排出型外。

5、采取的主要措施如下。1)设计砂芯排气孔，加强砂芯排气，保证出气通道畅通。进、排气道砂芯及水套芯为实心砂芯，且砂芯体积较大，通过在砂芯芯头处钻排气孔，使得浇注过程中产生的大量气体能通过排气孑L排出。为防止砂芯浸涂涂料时涂料进入砂芯芯头处的排气孔，浸涂前采用泡沫或橡皮泥封住排气孔防止涂料进入排气孑L，待砂芯烘干后捅开，如图5所示。图5联体缸盖夹层、气道排气通道2)底盘芯和上盖芯制芯时预留砂芯排气通道，便于浇注时芯组内产生的气体能及时排出，如图6、7所示。图7联体缸盖上盖芯排气通道3)合理设计水套芯及进、排气道芯与底盘芯之间的间隙：若间隙过大，浇注时铁液易

6、通过间隙进入砂芯排气孔堵死砂芯排气通道；若间隙较小，组芯时易出现部分砂芯断裂问题。必要时采用耐火石棉垫圈密封砂芯之间的间隙，可以阻止铁液进入砂芯排气通道，有效保证了气体的排出，如图8所示一f冬18联f本㈦：。矗，i惭jj弘f纠惭j：J‘，J：。卷f冬74)合理设计外模与芯组之间的间隙，并在上模样上设置压砂环，防止浇注过程中溢出的铁液钻人出气通道，使得型腔内的气体无法排出，如图9所示。oFMT中国铸造装备与技术4／2016Produc1．onTechn．ques生产技术图9联体缸盖外模压砂环不意图5)适当控制砂芯烘干温度与时间，使得砂芯二次烘干水分控制

7、在0．6％以下。6)适当提高浇注温度。将浇注温度由l390～l410℃提高到1400℃到1420℃，能够有效地降低铸件产生气孔缺陷的倾向，同时能保证不会因浇注温度提高而增加铸件出现粘砂、断芯等铸造缺陷。2．2烧结缺陷联体缸盖内腔较为复杂，特别是上下水腔，砂芯壁厚不均匀，易出现内腔烧结缺陷，如图10所示。通过分析，认为主要是由于制芯工艺不合理导致砂芯局部分层固化或是制备水腔砂芯使用的覆膜砂耐高温性能差，浇注时砂芯受热膨胀开裂，产生局部烧结缺陷。针对上述缺陷采取的措施如下。图10联体缸盖内腔烧结缺陷2．2．1制芯工艺改进根据内腔烧结情况解剖砂芯，发现部分

8、烧结部位砂芯分层固化严重，部分固化层厚度小于3mm，如图11所示。通过改变制芯工艺，在砂芯分层固化部位增加砂