發動機缸體缸蓋振動電機消失模鑄造技術應用

振動電機。 發動機缸體、缸蓋的制造水平是衡量一個國家制造業水平的重要標志之一，在很大程度上代表了一個國家汽車工業的發展水平。不斷提高發動機功率，降低燃油消耗量和減少尾氣排放是汽車工業自身發展的內在需求，也是外部環境的客觀要求。鋁合金材料的選用使發動機乃至整車的重量得到了有效減輕，促進了汽車工業的發展。但是，汽車技術的進步對原材料、能源的節約和環境保護提出了更高的規范要求，使發動機的比功率(kW/排量·L) 越來越大，導致發動機缸體、缸蓋的工作溫度普遍提高，許多局部區域工作溫度已經超過了200℃(正常工作溫度為105℃左右) ，一方面，鋁合金的力學性能會下降很快，顯得不堪重負；另一方面，如此的高溫使機油的潤滑和導熱作用變弱，而鑄鐵材料在此溫度下仍然能正常工作并表現出**的性能。

      目前，解決鋁合金在高溫及常溫下力學性能不高的措施，是在缸體、缸蓋連接螺栓處和缸體與軸承蓋連接螺栓處進行鑲鑄灰鑄鐵，以加固螺紋件或灰鑄鐵連接板。這樣做，一方面增加了鑄造的技術難度和零部件的重量，使制造成本上升；另一方面由于鋁合金與灰鑄鐵的膨脹系數有差別，所以在發動機工作情形下容易產生疲勞裂紋和鑲鑄件的松動缺陷。

      縱觀鑄造產品成形的全過程，鋁合金的耗能要比鑄鐵高；而鑄鐵產品的防振能力、自潤滑能力和高溫力學性能遠大于鋁合金。因此可以預見，普通灰鑄鐵、高牌號孕育鑄鐵、合金鑄鐵、蠕墨鑄鐵和球墨鑄鐵等材質的汽車零部件將越來越多地受到人們的重視。尤其是蠕墨鑄鐵件，作為一種發動機新材料，蠕墨鑄鐵與普通灰鑄鐵相比，抗拉強度提高了約75%，彈性模量增加近40%，疲勞強度幾乎是灰鑄鐵的2 倍，用蠕墨鑄鐵取代灰鑄鐵生產的發動機缸體至少可減輕重量10% ，同時大大降低了疲勞變形和柴油機的污染物排放量。國外已在大功率柴油機發動機件上普遍采用蠕墨鑄鐵材料，其具備接近球墨鑄鐵的強度，有類似普通灰鑄鐵的防振、導熱能力及鑄造性能，且又較普通灰鑄鐵有更好的塑性和耐疲勞性能。總之，從目前合金材料的實際應用看，鑄鐵件的力學性能與高溫性能可滿足汽車發動機未來發展的要求。   河南新鄉振動電機生產廠家價格優惠    微型振動電機

      消失模鑄造的基本原理是采用與所需鑄件形狀完全相同的泡沫塑料模，并加合金收縮率后代替鑄模進行造型，泡沫模樣不取出呈實體鑄型，在澆入金屬液使其氣化后形成鑄件。

      與傳統的砂型鑄造相比，消失模鑄造具有以下優點：

      (1) 取消了混砂、制芯工序，省去了傳統造型工序中分箱、起模、修型、下芯及合箱等操作，大大簡化了落砂、鑄件清理及砂處理工序，因而縮短了生產周期。

      (2) 一方面由于在負壓下鑄型剛度大，鑄鐵件易于實現自補縮，從而減小鑄件所需的冒口尺寸；另一方面由于泡沫模型簇的組裝自由度大，易于實現一型多件澆注成形，提高了工藝出品率。

      (3) 消失模鑄件機械加工余量小(2.5～3.5mm) ，壁厚均勻度高，孔徑大于7mm 的內部型腔都可以直接鑄出，鑄件重量同比普通砂型鑄件減輕8%～12% 。

      (4) 消失模造型干砂中無需粘結劑和添加物(煤粉、膨潤土、水) ，既節約了大量的原材料，又有利于舊砂循環使用，減輕環境污染。

      安徽全柴集團有限公司于1994年從美國引進了一條完整的消失模鑄造生產線和相關的生產技術，包括預發泡機、制模機、膠合機、機械手、干砂造型和負壓澆注生產線，經過10余年的消化吸收與艱苦探索，先后自主研究開發了兩大系列7個品種的消失模鑄造普通灰鑄鐵和高牌號孕育鑄鐵柴油機零部件產品。

      本文**介紹直列四缸二氣門下置凸輪柴油機缸體、缸蓋消失模鑄造工藝的關鍵技術與應用狀況。

泡沫模型結構工藝設計

      汽車發動機缸體、缸蓋消失模泡沫模型的結構復雜系數為一級，在實際生產過程中很難將其一次性發泡成形。我們參照零件的自身結構和消失模鑄造工藝特點，將產品泡沫模型進行分片處理，并對每個模片進行結構工藝設計，以利于發泡成形。每個產品泡沫模型分片數量的多少及模片結構工藝設計的優劣，直接關系到消失模鑄造工藝項目的成敗和生產效率的高低。

      1.發動機缸體泡沫模型結構工藝設計

      (1)目前，國內外在柴油機和汽油機發動機缸體的泡沫模型的結構工藝設計上有較大差異，從分片方案到模片的工藝處理均不盡相同。歐美國家在分片方案上多采用自缸蓋結合面至油底殼面水平切分(包括“V”形和直列式缸體) 的方式，如圖1 所示。這種分型方案的優點是有利于實現自動化大批量生產，且膠合線互不干涉，膠合質量有保證； 不足之處是膠合線較多且大部分分布在非加工面上，外觀的整體美感不及普通砂型鑄造件。與之配套的模片工藝處理較大的地方是將曲軸箱沿起模方向進行局部封實和鏤空處理，如圖2所示。

      這種模片工藝處理方案的優點是有利于

      現模具結構的簡化，進而對模片的發泡成形穩定性和提高制模效率有積極的推動作用；不足之處是盡管在模片的局部厚大處采取了等壁厚鏤空處理，以盡量減少由于局部封實而帶來的鑄件重量增加，但由于受到起模高度和模片對孤島狀芯模的強大包緊力作用的限制，所以使鏤空處理的效果難如人意。

(2) 亞洲一些國家的發動機缸體消失模工藝方案大致可歸結為兩種類型：①以日本為代表的外形整體制模、內部鑲嵌缸套式工藝(如圖3所示)。②以中國為代表的水平分型與豎直分型相結合的工藝

   外形整體制模、內部鑲嵌缸套式工藝分型方案的優點是主體模型的剛性好，外形美觀，用膠量小，尺寸精度高，缸套單獨制模減小了模片的發泡成形難度；不足之處是缸套模片與外形整體模片膠合時在豎直方向上出現了貼合面，當完全依靠機械化操作時不能保證膠合質量，必須用人工補膠的手段來配合，這既降低了生產效率，又給質量的穩定性帶來了隱患。與之配套的模片工藝處理較大的地方是將曲軸箱沿起模方向進行局部封實，并從曲軸箱的外壁在局部封實部位作等壁厚鏤空內凹處理

   這種模片工藝處理方案的優點是既能*大限度地減輕鑄件的重量，又能有效地減小泡沫模片對側面芯塊的包緊力(鏤空處理所用的成形芯塊可安裝在側面整體式抽芯模板上)，使泡沫模片成形質量得到提高。與之配套的曲軸箱凸模模具采取了整體式脫模與局部滑塊相結合的成形工藝，其優點是增加了泡沫模片成形的靈活性，并減少了零件結構堵實面積；不足之處是制模工序變得復雜，既延長了泡沫模片的制模周期，又縮短了模具的使用壽命。

       水平分型與豎直分型相結合工藝方案的優點是既保證了曲軸箱的原始結構設計不變，又實現了泡沫模片制模的自動化，能夠滿足大批量生產的需要。發動機設計的理念是在滿足使用性能的前提下盡量減輕各個零部件的重量，因此曲軸箱的原始設計其結構是相當復雜的(如圖6所示)，內腔有密布的強化筋條和強化幅板，這些結構用普通砂型鑄造工藝是容易實現的，而用消失模成形工藝采取豎直方向起模卻無法達到順利脫模的目的。如果采用圖4所示的分型方案，就可將產品豎直方向的結構按水平制模工藝來發泡成形了，鑄件的重量不額外增加。與普通砂型鑄造的缸體鑄件相比單件重量減小10kg左右，不僅降低了生產成本，也提高了鑄件的質量和發動機的性能；不足之處是水平膠合線與豎直膠合線有交叉，易在此處出現膠合不良現象。補救的辦法是先人工檢查再涂敷密封膠，

   綜合以上國內外幾種有代表性的發動機缸體消失模工藝方案，根據多年的生產實踐，我們認為對于要求大批量生產的汽車發動機缸體消失模鑄件而言，采用水平分型和將曲軸箱沿起模方向進行局部封實，并從曲軸箱的外壁在局部封實部位作等壁厚鏤空內凹處理的完全自動化的制模和膠合方案較佳。

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