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              1. 缸體缸蓋模具

                [ 時間:2021-04-16 10:56:03 ]
                缸體缸蓋模具
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                缸蓋缸體缸蓋模具的制作方法:

                1、缸蓋安裝在缸體的上面,從上部密封氣缸并構成燃燒室。它經常與高溫高壓燃氣相接觸,因此承受很大的熱負荷和機械負荷。水冷發動機的氣缸蓋內部制有冷卻水套,缸蓋下端面的冷卻水孔與缸體的冷卻水孔相通。利用循環水來冷卻燃燒室等高溫部分。

                2、缸體缸蓋模具在澆注完成后需要進行冷卻,目前缸蓋模具的搭子鑲塊處采用的是壓縮空氣冷卻,壓縮空氣的量及壓力直接影響鑄件的冷卻效果,而現在一般鑄造生產現場空壓機都是帶動幾臺設備,會造成氣冷壓力低、不穩定等狀況,直接影響鑄件的冷卻效果。

                       影響缸體缸蓋內腔清潔度的因素:

                  影響缸體缸蓋內腔清潔度的因素主要有脈紋、燒結、粘砂及涂料皮等。
                  脈紋是冷芯樹脂砂鑄件常見的鑄造缺陷之一,通常在鑄件內腔圓角、平面及高溫熱節處出現的形狀像鋸齒狀的不規則金屬凸起物。產生脈紋的根本原因是高溫鐵液作用于砂芯引起硅砂的膨脹裂紋。而樹脂砂原砂一般選用天然硅砂,硅砂中主要為石英,其化學成分是SiO2,自然界的石英多為β石英,隨著溫度的變化和冷卻速度的不同,石英可以多種同質異晶的形態存在,并相應產生不同的體積和密度的變化。當澆注過程中該處石英砂溫度被加熱到573℃時結構發生轉變,由β石英轉為α石英,體積急劇膨脹,產生了較大的相變應力,當其大于該部位砂芯高溫粘結力時,產生龜裂現象,會導致金屬液滲入裂紋中產生飛翅凸起現象,形成脈紋缺陷。
                  燒結是指內腔砂芯燒結(氣道芯、水道芯),如樹脂砂中加入了一定量的低熔點無機物(一般為堿性物或堿性氧化物),在鐵液澆注和凝固過程中,低熔點無機物與砂芯中的涂料、樹脂及石英砂等發生復雜的物理作用(熔合)和化學反應(形成硅酸鹽類化合物),反應產物具有較高的強度和硬度,并與鑄件內腔表面粘附牢固,嚴重時把整個內腔通道堵實,形成砂芯燒結。砂芯燒結一般很難直接通過拋丸(或噴丸)工序徹底清除干凈,需使用特制工具預先進行清鏟,甚至需要多次噴丸才能徹底清除表面粘附的鐵砂混合物或涂料(皮)殘余,達到內腔清潔度檢查標準。在石英砂為主要原料的冷芯樹脂工藝生產條件下,砂芯燒結與不當使用堿性無機物類抗脈紋添加劑直接相關。
                  內腔粘砂受多種因素的影響,如模具狀態、砂芯致密度(砂芯疏松)、砂芯耐火度、涂層滲透深度及涂料耐火度等。內腔粘砂一般指機械粘砂,金屬液滲入到砂芯中,形成砂鐵機械混合物,牢固地粘附在鑄件內腔表面,關于內腔粘砂形成機理本文不再贅述。需要指出的是,因不當使用有機物類抗脈紋添加劑造成內腔粘砂惡化的現象不容忽視(下文粘砂案例以不當使用有機類抗脈紋添加劑作為分析對象)。有機物類抗脈紋添加劑在高溫下能進行分解和燃燒,具有良好的退讓性能,能有效緩解砂芯受熱膨脹(抑制脈紋缺陷),但有機物分解燃燒造成砂芯內部孔隙增加,砂芯抗金屬液滲透能力降低,終導致內腔粘砂惡化。同時有機物的分解燃燒容易導致砂芯的收縮變形,含有部分有機物添加劑(如木屑類、淀粉類)的砂芯在200℃左右溫度下烘干將會產生一定量的變形(收縮),鐵水澆注后變形量更甚,這對鑄件關鍵尺寸的影響是非常致命的。

                  鑄件內腔涂料皮與涂料的選擇使用及鑄件內腔的噴丸環境直接相關,一些工廠為尋求有效的內腔脈紋缺陷解決措施,采用具有抗脈紋功能的涂料(商品名為防脈紋涂料。資料介紹其利用涂料層保溫隔熱的原理,延緩砂芯受熱膨脹的時間,達到抑制金屬液滲入的目的(抑制脈紋缺陷)。筆者無意對防脈紋涂料作用機理和功能提出質疑,在砂芯膨脹系數低(如原砂中混配一定比例膨脹系數低的特種砂)的條件下防脈紋涂料對于消除輕微脈紋缺陷具有良好的改善效果,但當砂芯膨脹系數較高(如純度較高的石英砂)的條件下,其作用效果比較微弱,不能從根本上消除脈紋缺陷。且防脈紋涂料一般涂層厚度均較厚(濕態厚度達350μm以上),在鑄件內腔噴丸環境較差情況下,內腔表面極容易出現粘附牢固的涂料殘余(片狀),導致內腔清理難度增大,鑄件內腔清潔度降低。那么我們該如何解決呢?

                  解決缸體缸蓋內腔清潔度的方法:

                        1、采用鉻鐵礦砂和寶珠砂

                  鉻鐵礦砂屬于尖晶石類礦物,主要成分為FeO·Cr203,膨脹系數為8×10-6/℃,寶珠砂主要成分為Al2O3,膨脹系數為6×10-6/℃。鉻鐵礦砂和寶珠砂化學特性均為中性材料,具有很好的抗堿性渣的作用,不與氧化鐵等發生化學反應,有利于防止熔融金屬的滲透。
                  Y鑄造廠按照鉻鐵礦砂和石英砂1:1的比例配置復合砂,采用冷芯工藝生產4缸汽油機缸體水道砂芯,樹脂加入量為1.6%(組份Ⅰ和組份Ⅱ各占50%),混砂時不加抗脈紋添加劑,生產出來的鑄件水道內壁10%比例存在脈紋缺陷。后按照鉻鐵礦砂和寶珠砂1:1的比例重新配置復合砂進行試驗,樹脂加入量不變,混砂時不加抗脈紋添加劑,缸體水道內腔脈紋得到消除。
                  D鑄造廠生產缸蓋時按照寶珠砂和石英砂1:1的比例配置復合砂,采用冷芯工藝生產6缸柴油機缸蓋進、排氣道砂芯,樹脂加入量為1.6%(組份Ⅰ和組份Ⅱ各占50%),混砂時不加抗脈紋添加劑,生產出來的鑄件進排氣道內壁20%比例存在脈紋缺陷。后將寶珠砂比例提高到100%時(不混配石英砂),缸蓋氣道內腔脈紋得到消除。

                  2、采用防脈紋涂料

                  防脈紋涂料是利用涂料層的保溫隔熱的原理,延緩砂芯受熱膨脹的時間,抑制金屬液滲入砂芯,防止脈紋缺陷。
                  B鑄造廠采用圍場砂(SiO2含量為92%)冷芯工藝生產6缸柴油機缸蓋進、排道砂芯,混砂時不加抗脈紋添加劑,分別試驗了3種國外品牌的防脈紋涂料,涂料比重控制在1.36~1.38,涂層濕態厚度控制在350~400μm。經過多輪對比試驗,3種防脈紋涂料對缸蓋進排氣道內腔脈紋缺陷均無根本的改善,僅缺陷形態有減輕趨勢。同時使用防脈紋涂料后缸蓋內腔(水道、氣道)出現淡黃色的涂料皮,清理難度大,在缸蓋加工清洗過程中及發動機使用過程中存在涂料皮脫落的風險,不能滿足客戶對內腔色差及內腔清潔度的要求。

                  3、采用抗脈紋添加劑

                  硅砂中加入一定比例的抗脈紋添加劑,可在一定程度上減輕或消除脈紋。常見抗脈紋添加劑按照主要組成分為無機物和有機物兩大類。無機物抗脈紋添加劑主要是一種硅酸鹽、金屬氧化物經特別處理的多元復合化合物,加入量一般為5~10%。有機物抗脈紋添加劑主體成分為木屑類或植物淀粉類類,有時混配一定比例的鐵紅粉(Fe2O3),有機物抗脈紋添加劑加入量一般為0.5%~2.0%。

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