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斯太尔柴油机气缸盖铸造工艺

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斯太尔柴油机气缸盖铸造工艺斯太尔柴油机气缸盖铸造工艺 pRoDUCTIoNMETHoD&PRocEss生产工艺 文章编号:1003—8345(2005)06—0038—04 斯太尔柴油机气缸盖铸造工艺 韩志濂,齐亚平,王树奎,梁新国 (潍柴动力股份有限公司铸锻厂,山东潍坊261001) 摘要:以斯太尔柴油机缸盖为例,对缸盖工艺设计进行了探讨了对气缸盖气孔缺陷 及内腔质量问题进行了分析,并介绍了相 应的解决措施. 关键词:气缸盖;铸造工艺;铸造缺陷 中图分类号:TG243.2文献标识码:B FoundryMethodofSta...
斯太尔柴油机气缸盖铸造工艺
斯太尔柴油机气缸盖铸造工艺 pRoDUCTIoNMETHoD&PRocEss生产工艺 文章编号:1003—8345(2005)06—0038—04 斯太尔柴油机气缸盖铸造工艺 韩志濂,齐亚平,王树奎,梁新国 (潍柴动力股份有限公司铸锻厂,山东潍坊261001) 摘要:以斯太尔柴油机缸盖为例,对缸盖工艺进行了探讨了对气缸盖气孔缺陷 及内腔质量问题进行了分析,并介绍了相 应的解决措施. 关键词:气缸盖;铸造工艺;铸造缺陷 中图分类号:TG243.2文献标识码:B FoundryMethodofStairDieselEngineCylinderHead HANZhi—lian,Q1Ya-ping,WANGShu-kui,LIANGXin-guo (FoundryandForgeSub—Works,WeichaiPowerCo.Ltd.,Weifang261001,China) Abstract:WithStaircylinderheadasaexample,thefoundrymethoddesignofcylinderheads was disccussed.Theproblemswithblowholedefectandinternalcavityqualitywereanalyzed,an dtherelervant countermeasuresweredescribed. Keyword:cylinderhead;foundrymethod;castingdefects; 气缸盖是柴油机的关键部件之一.有很 高的气密性与整体强度,内腔为砂芯形成.质量要 求也较高.结构形状复杂,铸件壁厚不均匀,铸造 难度较大. 我厂生产的柴油机分为中速机和高速机两种 类型.气缸盖全部为单体,中速机气缸盖主要壁厚 通常为8mill左右,高速机气缸盖主要壁厚为5 mm.最常见铸造缺陷有气孑L,掉砂,内腔质量差, 气密试验漏水等.本文将以斯太尔柴油机欧?气 缸盖为例,对气缸盖铸造工艺进行分析讨论. 1斯太尔柴油机欧?气缸盖铸造工艺 斯太尔柴油机欧?气缸盖毛坯单件质量20 kg,外形尺寸(mm)为:225x149~125,气缸盖铸件如 图l所示.材料为合金铸铁,主要合金元素含量(/ %)为0.6%,0.8%Cu,0.2%,0.3%cr.造型线砂箱 尺寸(mm)为9oo×7oo×32o/320,采用组芯方式进 行生产,每箱铸造4件.气缸盖采用阶梯式浇注系 收稿日期:2005—08—23 作者简介:韩志濂(1968一),男,山东潍坊人,大连理工大学毕业 工程师,主要从事铸造工艺工作. 统.通过不断地改进工艺,平均综合废品率已降低 到3%5%.铸造工艺如图2所示. 《现代铸~2005.6 PRoDUCTloNMETHoD&PROCESS生产工艺 2浇注系统及冒口对气孔的影响 2.1气缸盖气孔原因分析 气缸盖气孑L主要为侵人性气孑L,是由于气体 从外部侵入到铁液中排不出来而形成的气孑L.气 体的来源有三方面: (1)砂芯受热以后,其水分蒸发,树脂固化剂 燃烧分解,以及涂料,修补剂,粘结剂分解所产生 的气体. (2)铸型水分蒸发,其它辅料燃烧或分解所产 生的气体. (3)浇注系统设计不合理,浇注过程中裹人的 气体. 以上气体如果不能在浇注过程中有效地排出 型腔,当砂型或砂芯界面的气体压力(尸气)超过某 一 临界压力(尸.临)时,即尸气>尸l艋'气体就可能侵入 铁液形成气孑L. 气缸盖一般采用封闭式浇注系统,以防止浇 注过程中裹人气体,并且具有较好的阻渣能力.通 过采用合适的内浇道位置与数量,配合适当的出 气冒口系统,可以有效地防止侵入性气孑L和减少 缩松倾向. 2.2浇注系统 图3的阶梯式浇注系统是用于气缸盖的比较 典型的浇注系统,其底注内浇道贴着缸盖的外皮 芯从底部进人型腔.中注内浇道从分型面进入型 为避免内浇 腔.此类内浇道较适合于流水线生产. 道附近局部过热导致冲砂,缩松等缺陷,大型气缸 盖可以适当增加中,底注内浇道数量. 这种浇注系统的最大优点是铁液充型平稳, 型腔内气体随着金属液的上升Jt~.N地从排气冒口 等处排出.在浇注过程中,砂芯受冲刷较轻,可防 止因局部过热而产生断芯,粘砂等缺陷.砂芯以及 附着在上面的粘结剂,在平稳上升铁液的烘烤下, 残余水分蒸发,树脂燃烧分解,部分从芯头的排气 孑L排出,部分进入型腔,从排气冒口排出. 2.3浇注温度与浇注速度. 浇注温度高可以加快型砂芯的发气速度,形 成的气体可以在较短的时间排出型外.气缸盖芯 通常都比较复杂,细小复杂部位不能设置排气孑L 排气.这些部位产生的气体只能进人型腔,由排气 冒口排出.铁液的温度愈高,动力粘度愈小,有利 于浇注过程中铁液裹人的气体上浮,排除.较高的 铁液温度还可以防止在部分薄壁处产生冷隔缺 陷,减少气密试验漏水废品.但过高的浇注温度对 型,芯砂质量要求较高.因此,壁厚较薄的气缸盖 可采用始浇温度1400,1420qC,终浇温度1380 qC的浇注工艺;壁厚较厚的(6,8mm以上)可采用 始浇温度1400qC,终浇温度1360qC进行浇注. 浇注速度对缸盖质量的影响很大.快速浇注, 铁液温度的降幅小,对型砂,芯子的热作用时间 短,易消除冷隔等缺陷.但过快的浇注速度,金属 液面上升不够平稳,不利于型腔内气体充分排出. 气缸盖生产中要充分考虑砂芯的发气速度,尤其 是刷涂料后的砂芯,涂料的种类与涂层的厚度都 通过调整内浇道与冒口 会对发气速度产生影响. 的配合,保证排气冒口在型腔内气体逸出后凝固 封闭,降低界面的气体压力(尸气),避免侵人性气 孔的形成 2.4排气冒口系统 我厂在气缸盖生产中经常采用的排气冒口有 以下几种: (1)圆锥形排气冒口(见图4) a类适用于流水线生产.优点是:结构简单,易 清除;缺点是排气冒口的顶部在型腔内.气体还没 《现代铸~))200s.6 PRoDUCTIoNMETHoD&PRoCESs生产工艺 有完全逸出前容易凝固堵塞排气通道,,如果气体 在底部残留过多,容易在根部产生气孑L. b类能较好地解决a类存在的问题.且可以 使热节上移,防止缩松缺陷,但对设备要求较高, 且由于上端开口过大,尤其是在有压铁的造型线 上容易产生砂眼缺陷. (2)复合式出气冒口(见图5) a类可以有效地解决因排气冒口顶端过早凝 固,底部产生气孑L问题,但清除困难,易出现带肉 等缺陷. b类适合用在较大型的气缸盖上.具有补缩 作用.但在生产线上使用需要增加顶盖芯,以适应 流水作业,工艺复杂. (3)边缘式排气冒口(见图6) a.压边排气冒口这类排气冒口一般用于地 面手工造型,有顶盖芯的生产线也可使用.优点是 出气效果良好,清除方便. b.飞边排气冒口这类排气冒口常用于分型 面在气缸盖顶部的铸造工艺设计,安放在内浇道 对面,排气效果明显,清除方便. (4)蓄气冷却棒,冷却片 蓄气冷却棒用在气缸盖上面面积较小的突 台处,由于上平面突台在浇注过程中易积蓄气体. 气体难以从型砂内排出就会形成气孑L.蓄气冷却 棒在浇满前起一定的蓄气作用,浇满后冷却棒本 身迅速冷却,起到冷铁作用,使热节远离,减少此 处的气孑L的形成. 蓄气冷却片的作用也与蓄气冷却棒相似,冷 却片对解决气缸盖上表面狭窄密封带的气孑L问题 具有良好的作用.图7所示是斯太尔柴油机欧? 气缸盖所使用的蓄气冷却片.气缸盖通过蓄气冷 却片的使用,此处气孑L缺陷出现的几率基本降低 为零 3气缸盖内腔质量的控制 气缸盖的内腔质量会直接影响柴油机的整机 性能.水腔内的飞边,脉纹,毛刺等影响冷却水的 冷却效果,气道的表面粗糙度可以影响柴油机的 涡流比,影响柴油机的排放. 生产线生产的气缸盖一般采用组合砂芯,经 过整体浸涂料,烘干等工序后,下芯,浇注.由于气 缸盖生产工序较多,对内腔质量影响的因素也是 多方面的. 3.1气缸盖的水套芯形状复杂,壁厚不均,多处 局部砂芯厚度较薄.易断,在浇注过程中容易变形 和断裂.造成气缸盖内腔出现披缝,飞边等影响内 腔质量的缺陷.为此采用覆膜砂制芯,并且在组芯 时在局部砂芯厚度较薄的部位先涂一层涂料. 3.2气缸盖的水套芯为上下两半结构,中间留有 间隙,在铸件浇注过程中,容易钻进铁液形成披 缝.解决措施之一是控制上,下水套芯的变形,二 是通过控制涂料的浓度来达到堵塞上,下水套芯 的间隙,从而避免铁液钻进形成披缝. 3.3气缸盖内腔复杂,壁厚相差很大.为了防止 在厚大部位出现缩松,影响气缸盖的气密性,可采 《现代铸#.}2005.6 PRODUCTloNMETHoD&PROCESS生产工艺 文章编号:1003—8345(2005)06—0041-03 厚实工作台的铸造工艺 董涛.于秀娟 f四方机车车辆有限责任公司铸铁分厂技术室,山东青岛266031) 摘要:对厚大工作台铸件表面结疤和石墨孔洞缺陷的原因进行了分析,并采取相应措施:采用过滤网挡渣,确保造型,刷涂 料,浇注之间有充分的时间间隔,控制涂料的配制和涂刷,控制铁液成分,采用冷铁等,使铸件达到质量要求. 关键词:工作台;铸造工艺;缺陷及措施 中图分类号:TG242文献标识码:B FoundryMethodofAHeavySectionWorkingTable DONGTao,YUXiu-juan (TechniqueSection,FoundryBranch,SifangLocomotive—WagonCo.Ltd.,Qingdao266031,China) Abstract:Thereasonscausingsurfacescabandgraphiteholesofaheavysectionworkingtable castingwere anMyzed,andpropermeasureswereadopted:usingfiltertoskimslag;keepingenoughtimein tervalsbetween 用刷碲涂料解决.涂料中的碲渗人铸件,形成表面 白口层,防止热节处泄漏.但是刷碲涂料容易造成 铸件表面粘砂.正确的使用方法是:浸完水基涂料 的砂芯.自然晾干或通过表干炉表干后,再在易缩 松部位刷上碲涂料,然后在烘干炉内烘干. 3.4气缸盖采用组芯造型.在组芯时用粘结剂进 行粘结.目前最常用的粘结剂为水玻璃类粘结剂, 其优点是:固化快,自然干燥条件下l3小时便可 粘牢:胶合强度高.但对于小型气缸盖水套芯的粘 结,水玻璃粘结剂则受到一定的限制.一是水套芯 易变形,组芯时结合面小而间隙较大.浇注后,此 处粘结剂在铁液的热作用下,水玻璃熔融后固化, 形成一层烧结的硬皮,不易通过正常的清理手段 清除.二是若粘结处靠近内浇道.粘结剂受到铁液 侵蚀,熔融分解,铁液钻人形成飞边,严重的可把 水腔堵塞.将会造成缸盖的冷却效果减弱.针对这 个问题.解决措施为: (1)粘结后结合面增加刷耐火涂料. (2)在粘结剂里添加耐火材料,如石英粉等, 提高粘结剂的耐火度. (3)使用有机类粘结剂.利用桐油,糊精,石 英粉等配制的有机粘结剂,在生产中可得到满意 效果. 3.5气缸盖水腔内的脉纹与毛刺 水腔内的脉纹与毛刺的成因比较复杂.除砂 芯机械损伤外,还与气缸盖设计结构,砂芯的固化 时间,固化温度以及铁液成分和浇注温度有关.靠 近金属厚大部位的薄砂芯,在铁液热作用下,强度 迅速下降.又因与其两端厚大砂芯膨胀一收缩作用 不同,易产生碎裂,钻人铁液,形成脉纹.因此,对 于内腔复杂的气缸盖更要注意防止脉纹与毛刺. 在不影响气缸盖整体性能与铸造质量的情况下, 可通过更改结构或降低浇注温度等方式来解决. 4结束语 (1)合理的浇注系统与排气冒口系统相结合, 可以有效解决气缸盖的侵入性气孔缺陷. (2)通过采用覆膜砂制芯,合理控制粘涂料工 序,改进粘结剂等可以有效提高气缸盖的内腔质 量. 各类气缸盖铸造结构复杂,质量要求也较高, 铸造难度较大,而且每种气缸盖的结构不同,具体 生产设备不同.铸造工艺也各有特点.只有通过实 践,不断提高工艺水平,才能得到高质量,高性能 的铸件. 《现代铸铁~2005.641
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