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(gòu)成燃燒室。它經(jīng)常與高溫高壓燃?xì)庀嘟佑|,因此承受很大的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸蓋內(nèi)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(huán)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(jìn)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(xiàn)在一般鑄造生產(chǎn)現(xiàn)場空壓機(jī)都是帶動(dòng)幾臺設(shè)備,會(huì)造成氣冷壓力低、不穩(wěn)定等狀況,直接影響鑄件的冷卻效果。
影響缸體缸蓋內(nèi)腔清潔度的因素:
影響缸體缸蓋內(nèi)腔清潔度的因素主要有脈紋、燒結(jié)、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(nèi)腔圓角、平面及高溫?zé)峁?jié)處出現(xiàn)的形狀像鋸齒狀的不規(guī)則金屬凸起物。產(chǎn)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(xué)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(zhì)異晶的形態(tài)存在,并相應(yīng)產(chǎn)生不同的體積和密度的變化。當(dāng)澆注過程中該處石英砂溫度被加熱到573℃時(shí)結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)變,由β石英轉(zhuǎn)為α石英,體積急劇膨脹,產(chǎn)生了較大的相變應(yīng)力,當(dāng)其大于該部位砂芯高溫粘結(jié)力時(shí),產(chǎn)生龜裂現(xiàn)象,會(huì)導(dǎo)致金屬液滲入裂紋中產(chǎn)生飛翅凸起現(xiàn)象,形成脈紋缺陷。
燒結(jié)是指內(nèi)腔砂芯燒結(jié)(氣道芯、水道芯),如樹脂砂中加入了一定量的低熔點(diǎn)無機(jī)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(diǎn)無機(jī)物與砂芯中的涂料、樹脂及石英砂等發(fā)生復(fù)雜的物理作用(熔合)和化學(xué)反應(yīng)(形成硅酸鹽類化合物),反應(yīng)產(chǎn)物具有較高的強(qiáng)度和硬度,并與鑄件內(nèi)腔表面粘附牢固,嚴(yán)重時(shí)把整個(gè)內(nèi)腔通道堵實(shí),形成砂芯燒結(jié)。砂芯燒結(jié)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(yù)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(dá)到內(nèi)腔清潔度檢查標(biāo)準(zhǔn)。在石英砂為主要原料的冷芯樹脂工藝生產(chǎn)條件下,砂芯燒結(jié)與不當(dāng)使用堿性無機(jī)物類抗脈紋添加劑直接相關(guān)。
內(nèi)腔粘砂受多種因素的影響,如模具狀態(tài)、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(nèi)腔粘砂一般指機(jī)械粘砂,金屬液滲入到砂芯中,形成砂鐵機(jī)械混合物,牢固地粘附在鑄件內(nèi)腔表面,關(guān)于內(nèi)腔粘砂形成機(jī)理本文不再贅述。需要指出的是,因不當(dāng)使用有機(jī)物類抗脈紋添加劑造成內(nèi)腔粘砂惡化的現(xiàn)象不容忽視(下文粘砂案例以不當(dāng)使用有機(jī)類抗脈紋添加劑作為分析對象)。有機(jī)物類抗脈紋添加劑在高溫下能進(jìn)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(jī)物分解燃燒造成砂芯內(nèi)部孔隙增加,砂芯抗金屬液滲透能力降低,終導(dǎo)致內(nèi)腔粘砂惡化。同時(shí)有機(jī)物的分解燃燒容易導(dǎo)致砂芯的收縮變形,含有部分有機(jī)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(huì)產(chǎn)生一定量的變形(收縮),鐵水澆注后變形量更甚,這對鑄件關(guān)鍵尺寸的影響是非常致命的。
鑄件內(nèi)腔涂料皮與涂料的選擇使用及鑄件內(nèi)腔的噴丸環(huán)境直接相關(guān),一些工廠為尋求有效的內(nèi)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(shí)間,達(dá)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(jī)理和功能提出質(zhì)疑,在砂芯膨脹系數(shù)低(如原砂中混配一定比例膨脹系數(shù)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(dāng)砂芯膨脹系數(shù)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(tài)厚度達(dá)350μm以上),在鑄件內(nèi)腔噴丸環(huán)境較差情況下,內(nèi)腔表面極容易出現(xiàn)粘附牢固的涂料殘余(片狀),導(dǎo)致內(nèi)腔清理難度增大,鑄件內(nèi)腔清潔度降低。那么我們該如何解決呢?
解決缸體缸蓋內(nèi)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(shù)為8×10-6/℃,寶珠砂主要成分為Al2O3,膨脹系數(shù)為6×10-6/℃。鉻鐵礦砂和寶珠砂化學(xué)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(fā)生化學(xué)反應(yīng),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(fù)合砂,采用冷芯工藝生產(chǎn)4缸汽油機(jī)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(shí)不加抗脈紋添加劑,生產(chǎn)出來的鑄件水道內(nèi)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(fù)合砂進(jìn)行試驗(yàn),樹脂加入量不變,混砂時(shí)不加抗脈紋添加劑,缸體水道內(nèi)腔脈紋得到消除。
D鑄造廠生產(chǎn)缸蓋時(shí)按照寶珠砂和石英砂1:1的比例配置復(fù)合砂,采用冷芯工藝生產(chǎn)6缸柴油機(jī)缸蓋進(jìn)、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(shí)不加抗脈紋添加劑,生產(chǎn)出來的鑄件進(jìn)排氣道內(nèi)壁20%比例存在脈紋缺陷。后將寶珠砂比例提高到100%時(shí)(不混配石英砂),缸蓋氣道內(nèi)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(shí)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(chǎn)6缸柴油機(jī)缸蓋進(jìn)、排道砂芯,混砂時(shí)不加抗脈紋添加劑,分別試驗(yàn)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(tài)厚度控制在350~400μm。經(jīng)過多輪對比試驗(yàn),3種防脈紋涂料對缸蓋進(jìn)排氣道內(nèi)腔脈紋缺陷均無根本的改善,僅缺陷形態(tài)有減輕趨勢。同時(shí)使用防脈紋涂料后缸蓋內(nèi)腔(水道、氣道)出現(xiàn)淡黃色的涂料皮,清理難度大,在缸蓋加工清洗過程中及發(fā)動(dòng)機(jī)使用過程中存在涂料皮脫落的風(fēng)險(xiǎn),不能滿足客戶對內(nèi)腔色差及內(nèi)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(jī)物和有機(jī)物兩大類。無機(jī)物抗脈紋添加劑主要是一種硅酸鹽、金屬氧化物經(jīng)特別處理的多元復(fù)合化合物,加入量一般為5~10%。有機(jī)物抗脈紋添加劑主體成分為木屑類或植物淀粉類類,有時(shí)混配一定比例的鐵紅粉(Fe2O3),有機(jī)物抗脈紋添加劑加入量一般為0.5%~2.0%。
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