V型干式缸套柴油机气缸体铸造工艺开发.pdf

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1、生产技术ProductionTechniquesV型干式缸套柴油机气缸体铸造工艺开发王祺祥，倪允强，臧加伦（潍柴动力股份有限公司，山东潍坊261061）摘要：介绍了一种V型干式缸套柴油机气缸体的工艺开发要点，对制芯及组芯工艺流程做了重点介绍。本工艺采用整体组芯、整体下芯的方式，可以稳定产出合格的气缸体铸件毛坯，铸件尺寸精度及尺寸一致性良好。关键词：V型气缸体；干式缸套；制芯组芯中图分类号：TG244；文献标识码：A；文章编号:1006-9658（2017）04-0052-04DOI：10.3969/j.issn.10

2、06-9658.2017.04.0150引言mm），由于气缸体总体高度不高，根据气缸体结构特近年来，随着我国经济以及装备制造业的快速征分析，确定采用使轴承壁向下的底注方式，根据发展，国内卡车、工程机械等行业蓬勃发展，随着发铸件三维模型，使用三维设计软件，设计气缸体浇动机向大功率、高性能方向发展，对柴油机气缸体注工艺，如图1所示。采用底注式浇注系统，铁液也提出了更高的要求。为使产品在日益激烈的市在型腔中上升平稳，可有效避免金属液发生飞溅，[1]场化竞争中赢得先机，公司开发了一款V型柴油有利于型腔内气体顺序排出。机。气缸

3、体作为柴油机的一个重要零部件，尤其是V型柴油机，具有复杂程度高、生产难度大、铸件品质难以控制的特点。采用V型干式气缸套结构，砂芯结构更为复杂，定位难度大，气缸体的铸造工艺开发是该柴油机开发的难点之一。通过对气缸体结构进行分析，针对V型气缸体水套芯、挺杆芯和盖板芯组芯技术难点，最终确定气缸体采用V型角向上的组芯和浇注工艺。此工艺方便整体芯组的组芯，避免整体芯组翻转造成砂芯位移、破损，同时保证浇注过程中挺杆和水套芯变形小、排气通畅，实现了V型干式缸套气缸体铸图1气缸体浇注工艺造工艺的顺利开发。1.2铸造CAE仿真采用铸造

4、CAE模拟软件，进行工艺方案可行1铸造工艺设计性验证。通过进行铸造应力、充型和凝固的模拟分1.1浇注系统设计析，观察浇注过程中的金属液平稳性，预测金属液气缸体轮廓尺寸为816×845×560（L×W×H，在树脂砂型腔中的充型和凝固过程中可能出现的裂纹、气孔、缩松等铸造缺陷。其中，图2是气缸体浇注时间模拟结果，图3收稿日期:2017-03-09是部分凝固结果和缩松缺陷结果。图4是铸件粘稿件编号:1703-1690砂缺陷倾向分布。通过对铸件充填模拟分析，完善作者简介：王祺祥（1961—），男，工程师，主要从事铸造设备与技

5、术等方面工作.了铸造浇冒口系统。52中国铸造装备与技术4∕2017ProductionTechniques生产技术为加强大缸芯排气，大缸芯缸筒部位设计掏空，此掏空棒不仅可以实现砂芯掏空，更是大缸芯芯盒开模后，大缸芯的定位机构，可防止砂芯侧翻损伤；通过对掏空棒和下芯盒结构设计，实现大缸芯制芯后，砂芯掏空棒支撑砂芯直立，取芯时跟随砂芯一同取出翻转，再将掏空棒取出。图2CAE模拟结果图5大缸芯制芯图6大缸芯翻转吊具2.2水套芯制芯图3铸件热节分布以往干式缸套气缸体水套芯的生产均采用硌矿砂与熟料砂制芯工艺。由于砂粒粗大且呈尖

6、角状，具有射砂时对模具的冲击磨损大、砂芯的脱模效果不好等缺点；且热芯盒工艺制芯效率低，劳动[2]环境较差。为提高制芯效率、改善作业环境，同时解决砂芯脱模问题、延长模具使用寿命，现采用陶瓷砂冷芯盒制芯工艺生产水套芯，如图7所示。水套芯采用陶瓷砂+焙烧砂工艺，树脂组图4铸件粘砂倾向分1∶树脂组分2=1∶1；制芯工艺参数：射砂压力≥0.4MPa，吹胺时间30~60s。采用此种制芯工艺具备以下特点：2制芯工艺(1)芯砂颗粒为球形，流动性好，生产的砂芯紧该V型气缸体共需要11种13颗砂芯，包括前实；端芯、3种大缸芯、后端芯、3

7、种水套芯、挺杆芯、2种(2)热膨胀系数小，铸件变形倾向小；盖板芯、填砂块芯。涉及制芯工艺包括冷芯盒擦洗(3)制芯时砂芯脱模性能好；砂工艺、冷芯盒陶瓷砂工艺、自硬砂工艺。其中，大(4)抗金属液润湿能力大，抗金属氧化物作用，缸芯、前后端芯、盖板芯采用冷芯盒擦洗砂工艺；水可提高铸件内腔表面品质，减轻粘砂缺陷。套芯挺杆芯采用冷芯盒陶瓷砂工艺。2.1大缸芯制芯大缸芯采用冷芯盒擦洗砂工艺，树脂组分1∶树脂组分2=1∶1，混砂时间80~90s；制芯工艺参数：射砂压力≥0.4MPa，吹胺时间40~60s。根据大缸芯产品结构，大缸芯采

8、用缸筒向下的方式翻转制芯，如图5所示，方便芯头部位布置射砂嘴；制芯后，使用翻转吊具完成砂芯翻转存放，如图6所示。图7水套芯制芯中国铸造装备与技术4∕201753生产技术ProductionTechniques3浸涂工艺根据砂芯结构强度不同，浇注过程中受热环境的不同，制定了不同的砂芯浸涂工艺。3.1大缸芯浸涂由于大缸芯结构强壮，无狭窄空间与薄弱的