缸体缸盖模具

[ 时间:2020-12-19 09:46:16 ]
缸体缸盖模具
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缸盖缸体缸盖模具的制作方法:

1、缸盖安装在缸体的上面,从上部密封气缸并构成燃烧室。它经常与高温高压燃气相接触,因此承受很大的热负荷和机械负荷。水冷发动机的气缸盖内部制有冷却水套,缸盖下端面的冷却水孔与缸体的冷却水孔相通。利用循环水来冷却燃烧室等高温部分。

2、缸体缸盖模具在浇注完成后需要进行冷却,目前缸盖模具的搭子镶块处采用的是压缩空气冷却,压缩空气的量及压力直接影响铸件的冷却效果,而现在一般铸造生产现场空压机都是带动几台设备,会造成气冷压力低、不稳定等状况,直接影响铸件的冷却效果。

       影响缸体缸盖内腔清洁度的因素:

  影响缸体缸盖内腔清洁度的因素主要有脉纹、烧结、粘砂及涂料皮等。
  脉纹是冷芯树脂砂铸件常见的铸造缺陷之一,通常在铸件内腔圆角、平面及高温热节处出现的形状像锯齿状的不规则金属凸起物。产生脉纹的根本原因是高温铁液作用于砂芯引起硅砂的膨胀裂纹。而树脂砂原砂一般选用天然硅砂,硅砂中主要为石英,其化学成分是SiO2,自然界的石英多为β石英,随着温度的变化和冷却速度的不同,石英可以多种同质异晶的形态存在,并相应产生不同的体积和密度的变化。当浇注过程中该处石英砂温度被加热到573℃时结构发生转变,由β石英转为α石英,体积急剧膨胀,产生了较大的相变应力,当其大于该部位砂芯高温粘结力时,产生龟裂现象,会导致金属液渗入裂纹中产生飞翅凸起现象,形成脉纹缺陷。
  烧结是指内腔砂芯烧结(气道芯、水道芯),如树脂砂中加入了一定量的低熔点无机物(一般为碱性物或碱性氧化物),在铁液浇注和凝固过程中,低熔点无机物与砂芯中的涂料、树脂及石英砂等发生复杂的物理作用(熔合)和化学反应(形成硅酸盐类化合物),反应产物具有较高的强度和硬度,并与铸件内腔表面粘附牢固,严重时把整个内腔通道堵实,形成砂芯烧结。砂芯烧结一般很难直接通过抛丸(或喷丸)工序彻底清除干净,需使用特制工具预先进行清铲,甚至需要多次喷丸才能彻底清除表面粘附的铁砂混合物或涂料(皮)残余,达到内腔清洁度检查标准。在石英砂为主要原料的冷芯树脂工艺生产条件下,砂芯烧结与不当使用碱性无机物类抗脉纹添加剂直接相关。
  内腔粘砂受多种因素的影响,如模具状态、砂芯致密度(砂芯疏松)、砂芯耐火度、涂层渗透深度及涂料耐火度等。内腔粘砂一般指机械粘砂,金属液渗入到砂芯中,形成砂铁机械混合物,牢固地粘附在铸件内腔表面,关于内腔粘砂形成机理本文不再赘述。需要指出的是,因不当使用有机物类抗脉纹添加剂造成内腔粘砂恶化的现象不容忽视(下文粘砂案例以不当使用有机类抗脉纹添加剂作为分析对象)。有机物类抗脉纹添加剂在高温下能进行分解和燃烧,具有良好的退让性能,能有效缓解砂芯受热膨胀(抑制脉纹缺陷),但有机物分解燃烧造成砂芯内部孔隙增加,砂芯抗金属液渗透能力降低,终导致内腔粘砂恶化。同时有机物的分解燃烧容易导致砂芯的收缩变形,含有部分有机物添加剂(如木屑类、淀粉类)的砂芯在200℃左右温度下烘干将会产生一定量的变形(收缩),铁水浇注后变形量更甚,这对铸件关键尺寸的影响是非常致命的。

  铸件内腔涂料皮与涂料的选择使用及铸件内腔的喷丸环境直接相关,一些工厂为寻求有效的内腔脉纹缺陷解决措施,采用具有抗脉纹功能的涂料(商品名为防脉纹涂料。资料介绍其利用涂料层保温隔热的原理,延缓砂芯受热膨胀的时间,达到抑制金属液渗入的目的(抑制脉纹缺陷)。笔者无意对防脉纹涂料作用机理和功能提出质疑,在砂芯膨胀系数低(如原砂中混配一定比例膨胀系数低的特种砂)的条件下防脉纹涂料对于消除轻微脉纹缺陷具有良好的改善效果,但当砂芯膨胀系数较高(如纯度较高的石英砂)的条件下,其作用效果比较微弱,不能从根本上消除脉纹缺陷。且防脉纹涂料一般涂层厚度均较厚(湿态厚度达350μm以上),在铸件内腔喷丸环境较差情况下,内腔表面极容易出现粘附牢固的涂料残余(片状),导致内腔清理难度增大,铸件内腔清洁度降低。那么我们该如何解决呢?

  解决缸体缸盖内腔清洁度的方法:

        1、采用铬铁矿砂和宝珠砂

  铬铁矿砂属于尖晶石类矿物,主要成分为FeO·Cr203,膨胀系数为8×10-6/℃,宝珠砂主要成分为Al2O3,膨胀系数为6×10-6/℃。铬铁矿砂和宝珠砂化学特性均为中性材料,具有很好的抗碱性渣的作用,不与氧化铁等发生化学反应,有利于防止熔融金属的渗透。
  Y铸造厂按照铬铁矿砂和石英砂1:1的比例配置复合砂,采用冷芯工艺生产4缸汽油机缸体水道砂芯,树脂加入量为1.6%(组份Ⅰ和组份Ⅱ各占50%),混砂时不加抗脉纹添加剂,生产出来的铸件水道内壁10%比例存在脉纹缺陷。后按照铬铁矿砂和宝珠砂1:1的比例重新配置复合砂进行试验,树脂加入量不变,混砂时不加抗脉纹添加剂,缸体水道内腔脉纹得到消除。
  D铸造厂生产缸盖时按照宝珠砂和石英砂1:1的比例配置复合砂,采用冷芯工艺生产6缸柴油机缸盖进、排气道砂芯,树脂加入量为1.6%(组份Ⅰ和组份Ⅱ各占50%),混砂时不加抗脉纹添加剂,生产出来的铸件进排气道内壁20%比例存在脉纹缺陷。后将宝珠砂比例提高到100%时(不混配石英砂),缸盖气道内腔脉纹得到消除。

  2、采用防脉纹涂料

  防脉纹涂料是利用涂料层的保温隔热的原理,延缓砂芯受热膨胀的时间,抑制金属液渗入砂芯,防止脉纹缺陷。
  B铸造厂采用围场砂(SiO2含量为92%)冷芯工艺生产6缸柴油机缸盖进、排道砂芯,混砂时不加抗脉纹添加剂,分别试验了3种国外品牌的防脉纹涂料,涂料比重控制在1.36~1.38,涂层湿态厚度控制在350~400μm。经过多轮对比试验,3种防脉纹涂料对缸盖进排气道内腔脉纹缺陷均无根本的改善,仅缺陷形态有减轻趋势。同时使用防脉纹涂料后缸盖内腔(水道、气道)出现淡黄色的涂料皮,清理难度大,在缸盖加工清洗过程中及发动机使用过程中存在涂料皮脱落的风险,不能满足客户对内腔色差及内腔清洁度的要求。

  3、采用抗脉纹添加剂

  硅砂中加入一定比例的抗脉纹添加剂,可在一定程度上减轻或消除脉纹。常见抗脉纹添加剂按照主要组成分为无机物和有机物两大类。无机物抗脉纹添加剂主要是一种硅酸盐、金属氧化物经特别处理的多元复合化合物,加入量一般为5~10%[6]。有机物抗脉纹添加剂主体成分为木屑类或植物淀粉类类,有时混配一定比例的铁红粉(Fe2O3),有机物抗脉纹添加剂加入量一般为0.5%~2.0%。


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