高性能连体缸盖关键铸造工艺研究及应用.pdf

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1、ProductionTechniques生产技术高性能连体缸盖关键铸造工艺研究及应用齐亚平，王超，刘立强，刘婧，李兆建（潍柴动力（潍坊）铸锻有限公司，山东潍坊261199）摘要:连体缸盖采用平组立浇铸造工艺，整个铸件由砂芯形成，砂芯之间定位准确，减少了下芯造成的尺寸偏差，铸件尺寸精度高。阐述了连体缸盖关键铸造工艺的开发，重点对平组立浇工艺、蠕铁工艺、CAE分析应用等内容进行了阐述。关键词：连体缸盖；铸造工艺；蠕铁；CAE分析中图分类号：TG250.6；文献标识码：A；文章编号:1006-9658（2017）03-0031-03DOI：10.3969/j.issn.100

2、6-9658.2017.03.0100引言针对多缸四气门连体缸盖，独创了平组立浇、[2]缸盖是发动机的关键零部件之一，一般结构型一箱多件的铸造工艺。与传统技术相比：①缸盖式有单体式和整体式。缸盖要求冷却通道和油道大平面转移到侧面，有利于改善冒口系统和排气系具有良好的气密性，燃烧室和排气道的尺寸、位置统的布置，从而减少铸件上气孔、砂眼、夹砂等缺陷精度将直接影响发动机的功率参数。近年来，为适的产生；②缸盖立浇，消除了凝固过程缸盖高度方应发动机增压、小型化的发展趋势，满足日益严格向的整体应力差，避免了缸盖易整体变形的问题；的排放和节能要求，急需开发强度高、导热性和耐③一箱多件

3、、整体芯组及其自动化、高节拍的组芯疲劳性能好的高性能的连体缸盖[1]。下芯技术，以及芯子快速粘结与紧固等相关技术，连体缸盖具有缸心距小、结构紧凑等优点，能实现了按节拍高效生产。够在有效缩短发动机长度的基础上获得更高的强度，在加工、紧固、密封等方面具有显著优点。但连体缸盖铸件容易发生整体变形，同时因缸盖内腔复杂、壁薄等情况，在铸造过程中容易出现断芯、烧结等问题，增加了铸造工艺开发和实施的难度。1关键铸造工艺介绍图1缸盖砂芯组芯示意图1.1平组立浇技术开发1.1.1平组立浇技术介绍我公司开发了多缸四气门连体缸盖流水线整体组芯、平组立浇技术，解决了传统铸造工艺易造成铸件整体变

4、形、尺寸精度难以保证、无法实现高节拍生产的技术难题。收稿日期:2016-12-01稿件编号:1612-1595作者简介：齐亚平（1969—），女，高级工程师，主要从事铸造工艺开发工作.图2缸盖浇注系统示意图中国铸造装备与技术3∕201731生产技术ProductionTechniques1.1.2平组立把工艺蠕墨铸铁铸件的蠕化率无损检测，从而在根本上杜工艺设计初期组芯工艺采用平组平把，即连体绝了性能不合格铸件的流出，确保铸件品质。缸盖的上盖芯和底盘芯组先用热熔胶进行粘结，砂芯翻转90度进行立组把螺栓。此时热熔胶尚未起到粘结作用，砂芯容易裂开定位不准确，且再次把紧容易造成

5、砂芯缺料。后经过专门的工艺优化改进，通过新设计组芯夹具、胎具，把螺栓时砂芯水平放置，依靠重力作用（a）NISSAB热分析结果（b）OCCPhaseLab热分析结果图使砂芯紧密组合，再由螺栓把紧，有效的解决了砂图4铸铁热分析检测结果芯立组开裂问题，防止热熔胶未固化时流入砂芯间5800隙，影响砂芯下芯。砂芯平组把紧螺栓杆较立组方便，快捷，机械手从注热熔胶工位夹取只平移砂芯，5400无需翻转动作，节省作业时间，提高生产效率。球墨铸铁□□□□蠕墨铸铁□□□□(m/s)5000灰铸铁□□□□声速/(m/s)4600□4200020406080100120蠕化率/%□□□(%)图5

6、蠕化率与声速率的关系图表1所示为本项目灰铸铁与蠕墨铸铁的性能指标。表2所示为本项目蠕墨铸铁工艺与常用技术的对比情况。表1本项目灰铸铁与蠕墨铸铁性能指标材料抗拉强度/MPa硬度/HBW石墨形态基体组织石墨片长蠕化率珠光体RuT400≥400180~240—80%以上≥70%珠光体HT280≥280190~260A4~6级≥98%图3砂芯平组立把示意图1.2蠕墨铸铁应用表2本项目蠕墨铸铁工艺与常用技术的对比情况采用喂线法与热分析法相结合的方法生产蠕工艺蠕化率稳定性生产成本废品率综合成本墨铸铁，开发了热分析适时检测喂线控制技术及成冲入法低差低高高套设备；通过在线测量及时对铁液

7、处理状态进行判SinterCast80以上好高低高断，如图4所示，从而精确控制蠕化剂与孕育剂的潍柴80以上好低低低加入量。与传统技术相比，有效避免了蠕化不充分、蠕化过度的不稳定状态。产品蠕化率稳定达到1.3铸造CAE分析80%以上，满足欧洲行业标准，处行业领先水平。应用MAGMA软件对铸件进行铸造CAE分同时，本项目还研究了铸铁件石墨形态与超声波频析，MAGMA5.0软件运算速度快，准确性高，应用率（波速）之间的对应关系，创新性的开发了超声波铸造凝固模拟软件和已获取的三维数据对缸盖的无损检测蠕化率的检测方法，形成相关检测的标准铸造过程进行