发动机缸盖的铸造工艺探讨
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(编辑 :张春明 )
第八届中国铸造模具制造技术 研讨会征文通知
第八届中国铸造模具制造技术研讨会作为第 五届中国国际压铸会议暨展览会的内容之一将于 2006年 6月在上海举行 。 征文内容 :
(1)先进的压铸工艺与模具结构 ; ( 2 )基于仿 真的工艺优化和快捷的三维模具设计 ; ( 3)压铸模 具的精密加工技术 ; (4)精密复杂压铸模长寿命保 障技术 联系方式 :
Design of D ie Ca sting D ie for EA111 O il Tank Ge Chundo2 ng, W ang Shuqing (Dalian Yaming Automobile Parts Manu2 facturing Co. , Ltd. , Dalian, China) 2006, 26 (5) 293～294 Abstract Aiming at the structure features and technological re2 quirements for EA111 aluminum alloy oil tank, an available de2 sign p lan for die casting die was described. The large end face was selected as parting face and inner2drawing2core mech2 anism was used for the die casting die. Meanwhile, heating oil and heatingmachine were used to control the temperature of the die, and slide2slot was used to guide slide block. Vacuum2 drawing system was assembled to eliminate the gas hole, which imp roved the quality of the parts. Key W ords:O il Tank, D ie Ca sting D ie, Ga s Hole, Inner Drawing - core M echan ism, Hea ting Machine
1. 1 分型面的确定
缸盖 4个燃烧室位于铸件底平面 ,进 、排气道分别 位于前 、后面 。由于燃烧室和进 、排气道是铸件的重要 部位 ,为避免缩孔 、缩松等铸造缺陷的产生 ,同时保证铸 件尺寸精度 ,分型面选择时将燃烧室所处平面放置于浇 注位置的底面 ,由底板模形成燃烧室形状 。进 、排气道 面根据铸件结构可分别由前 、后半模形成 。由于铸件结 构存在凹坑形状 ,左 、右面用前后半模形成 ,必须制做活 块且数量较多 ,不利于保证铸件尺寸精度 ,操作不便 ,不 利于批量生产 ,因此 ,确定分型面增加左 、右半模形成此 形状 [ 3 ] ,上部结构形状不便出模 ,只能用型芯来形成 。 通过上述分析 ,该铸件分型面确定为前 、后 、左 、右 、底 5 面 (见图 1) 。
采取翻转 90°倾斜顶注式浇注 ,一般控制在 6～10 s 范围内浇完 ,浇注温度控制在 730～740 ℃的范围较合 适。 2. 3 清理工艺
在缸盖铸件的后续处理工作中 ,铸件内腔芯砂的清 除是一难点 。对于内腔复杂 、断面尺寸小的形状 ,使用 高强度覆膜砂芯的铸件 ,采用传统的震动出砂 、水爆清 砂等工艺很难将芯砂清除干净 ,尤其在小截面处的砂子 难以清除 ,为此 ,采用了高温出砂工艺 。铸件浇注后冷 却至室温 ,将可清理部分进行预出砂 ,然后高温烘烤消 除残留砂芯强度 ,以达到清除芯砂的目的 。为使一次烘 烤能完全清除残砂 ,清理过程中尤其要注意预出砂质 量 ,这是由于高温烘烤时 ,内腔大面积可见部分芯砂不 预先清除 ,烘烤时热量的进入将受到阻碍 ,达不到预期 效果 。另外 ,清理铸件表面在芯头位置和分型面处产生 的披缝 、毛刺时 ,采用砂带磨能保证铸件品质 ,提高铸件 表面质量 。常用的风铣清理易损伤铸件本体 ,这是因为
及有色合金 , 2005, 25 (7) : 419～420 4 冀运东 ,罗吉荣 ,肖泽辉 ,等. 轻合金覆膜砂专用酚醛树脂的开发研究.
特种铸造及有色合金 , 2005, 25 (2) : 118～120 5 黄志禄. 油缸 2次抽芯法压铸薄壁筒形零件. 特种铸造及有色合金 ,
2004 (4) : 46
金属型铸造
特种铸造及有色合金 2006年第 26卷第 5期
发动机缸盖的铸造工艺探讨
倪灯塔 张世明 (贵州安吉航空精密铸造公司 )
摘 要 根据缸盖的工艺特性 ,采用翻转 90°顶注式浇注 , 6～10 s浇完 ,浇注温度在 730～740 ℃之间 ,不同的部位采用不 同的涂料 ,不同的型芯用不同的制芯工艺 ,而清砂工艺采用高温出砂工艺 。经实践检验铸件合格率稳定在 90%以上 。 关键词 缸盖 ;制芯 ;浇注工艺 ;铸件清理工艺 中图分类号 TG249. 3 文献标志码 A 文章编号 1001 - 2249 (2006) 05 - 0306 - 02
因此 ,生产中应加强对模具排气塞的清理更换工 作 ,确保型芯固化程度的质量 ,仔细进行型芯装配操作 , 确保准确到位 。
参 考 文 献 1 施廷藻主编. 铸造实用手册. 沈阳 :东北工学院出版社 , 1988. 2 张胜金 ,侯新刚. 金属型铸造缸体零件的缺陷形成及预防. 特种铸造及
有色合金 , 2005, 25 ( 8) : 510～512 3 严卓 ,容景斌 ,陈杰. 铝合金缸盖罩的压铸工艺与质量控制. 特种铸造
风铣转速较高 ,接触铸件面小 ,操作中稍不注意就容易 打伤铸件 。
3 生产实践
通过铸造工艺的实际应用和不断改善 ,铸件生产合 格率稳定在 90%左右 ,铸件报废的主要缺陷是气孔和 型芯断裂而造成铸件报废 ,其主要原因有 4点 。 ( 1)模 具排气塞堵塞未及时清理 。 ( 2)型芯固化程度不好造 成发气量增大 。 ( 3)型芯装配不到位导致浇注翻转过 程中断裂 。 (4)型芯装配过程中损伤未及时更换 。
进吹芯效果 。制芯工艺要点有以下 4点 。 (1) 芯盒的排气对于形状较简单的芯盒 ,一般可在
分型面处制出深度为 0. 15 ～0. 20 mm 的排气槽 ,宽度 可根据芯盒大小及需排出气体量而定 ,在离芯子型腔面 约 10 mm 处 ,可将排气槽加深至 0. 8～2 mm ,这样可加 快排气 (见图 2) 。对于芯子形状较复杂的芯盒 ,可在型 腔凹穴处放置圆形网状通气塞 ,以便排出气体 ,从而获 得良好的型芯 [ 4, 5 ] 。
单位 :中国机械工程学会铸造学会 地址 :沈阳市铁西区云峰南街 17号 (110022) 联系人 :韩姝芹 电话 : 024 - 25850149 传真 : 024 - 25855793 邮编 : 110022 电子信箱 : hanshuqin@ foudrynations. com
307
Abstract The design of mechanism pump ing crossed cores is a difficult point in die casting moulds. A die casting die with pump ing crossed cores by crossed compound dog2led cams and hydraulic p ressure is used for cupulate parts with inboard con2 cave. Cupulate core, which is hollow core, was set on the mov2 ing die to create the inner2wall of cupulate parts, in which con2 cave core and small dog2led cam were assembled, where crossed compound dog2led cam was linked by small dog2led cam with large ones fixed on the container. Hollow core was linked with hydraulic loose2core imp lement fixed on the moving die. The opening force of die casting machine drives the crossed compound dog2led cam mechanism draw core in inboard concave, and then make the hydraulic loose2core imp lement to draw the hollow core. Key W ords:Crossed Compound Dog2led Cam s, Hydraulic Loose Core, Crossed Core, Loose Core on Inboard Con2 cave, D ie Ca sting D ie
1. 3 制芯方法的选择
根据铸件结构特点和便于型芯的制造 ,将形成铸件 内腔的型芯分为 10 类 16 种型芯 。形成铸件冷却通道 的分为上 、下道芯 2个 ;形成铸件本体型芯分为 2个 ;冒 口芯 1个 。由于铸造内腔要求高 ,形状复杂 ,最小断面 为 <5 mm 左右 ,选用覆膜砂热芯盒机器制芯 ,热芯盒制 芯的质量好 ,且利于批量生产 。
(4) 对于需要使用芯子顶出机构时 ,最好使用双面 顶出装置 。在顶出芯机构对称面半模中设置有弹力顶 出机构 ,在开模的同时顶杆同步顶出芯子 ,这样就保证 芯子确切无误地留在顶出芯机构半模中 ,然后利用顶出 芯机构将芯子顶出 ,这样可有效防止芯子变形或被破 坏 ,一般利用弹力顶出量为 3～5 mm。 2. 2 浇注工艺
收稿日期 : 2006 - 02 - 24 第一作者简介 :倪灯塔 ,男 , 1979年出生 ,工程师 ,贵州安吉航空精密铸造有限公司 ,贵州安顺 ( 561018) ,电话 : 0853 - 3396002, E - mail: beacom—1999@ sohu. com
306
发动机缸盖的铸造工艺探讨 倪灯塔等
1. 4 金属型用涂料
涂料的成分及用途见表 1。
表 1 涂料的成分及用途
%
涂料成分
ZnO 白垩粉
6
5
wB TiO2 水玻璃 石棉粉
3
5
-
热水 余量
用途 铸件工作面
-
9
-
8
14 余量 浇冒口系统
2 生产工艺实践的讨论ห้องสมุดไป่ตู้
图 1 铸件分型面示意图
2. 1 制芯工艺
在制芯过程中 ,制芯压力尤其重要 ,合适的压力可 以由经验确定 ,因为吹芯压力是随着芯盒的特性而变化 的 。0. 2 M Pa是开始吹芯时一个合理压力 ,吹芯孔的大 小也是一重要参数 ,一般吹芯板上孔的直径或形状比实 际芯盒腔口直径小 6～9 mm ,对某些长而窄的断面和复 杂的芯子使用小吹孔是比较好的 ,目的是产生喷射可改
1 铸件工艺性分析
缸盖是发动机的主要零件之一 ,要求冷却通道及油 道具有良好的气密性 ,燃烧室和排气道的尺寸 、位置精 度将直接影响发动机的功率参数 。某缸盖铸件的外形 尺寸为 332 mm ×150 mm ×143 mm ,最小铸件壁厚为 3. 5 mm ,材质为 ZL105。由于金属型铸造所获得的铸 件组织致密 、力学性能较高 、铸件尺寸精确 、表面光洁 等 ,故采用金属型铸造方法 [ 1, 2 ] 。
1. 2 浇注系统的确定
根据铸件结构 ,通过对底注式 、缝隙式 、顶注式等 3 种形式浇注系统进行对比分析 ,决定采用顶注式浇注系 统 。顶注式浇注系统的优点是 ,制模简单 ,铸件后续处 理容易 ,从冒口直接浇注可减少金属液消耗 ,尤其是其 充型能力强 、温度分布合理的特点 ,对保证铸件品质具 有较好的作用 ,采用倾斜翻转浇注的形式 。
图 2 排气槽示意图
(2) 芯盒温度是影响芯子品质的重要参数 ,一般在 230～280 ℃范围可满足大多数芯盒的要求 ,芯子越小 越复杂越需要用较低的温度 ,较大的芯子则往往需要用 较高的温度 。
(3) 芯盒型面粗糙度对制造出良好的芯子起着重 要的作用 ,型面尽量全部是抛光加工 ,这样可有助于芯 子出模 ,清理型腔时尽量使用铜制扁平工具 。
第八届中国铸造模具制造技术 研讨会征文通知
第八届中国铸造模具制造技术研讨会作为第 五届中国国际压铸会议暨展览会的内容之一将于 2006年 6月在上海举行 。 征文内容 :
(1)先进的压铸工艺与模具结构 ; ( 2 )基于仿 真的工艺优化和快捷的三维模具设计 ; ( 3)压铸模 具的精密加工技术 ; (4)精密复杂压铸模长寿命保 障技术 联系方式 :
Design of D ie Ca sting D ie for EA111 O il Tank Ge Chundo2 ng, W ang Shuqing (Dalian Yaming Automobile Parts Manu2 facturing Co. , Ltd. , Dalian, China) 2006, 26 (5) 293～294 Abstract Aiming at the structure features and technological re2 quirements for EA111 aluminum alloy oil tank, an available de2 sign p lan for die casting die was described. The large end face was selected as parting face and inner2drawing2core mech2 anism was used for the die casting die. Meanwhile, heating oil and heatingmachine were used to control the temperature of the die, and slide2slot was used to guide slide block. Vacuum2 drawing system was assembled to eliminate the gas hole, which imp roved the quality of the parts. Key W ords:O il Tank, D ie Ca sting D ie, Ga s Hole, Inner Drawing - core M echan ism, Hea ting Machine
1. 1 分型面的确定
缸盖 4个燃烧室位于铸件底平面 ,进 、排气道分别 位于前 、后面 。由于燃烧室和进 、排气道是铸件的重要 部位 ,为避免缩孔 、缩松等铸造缺陷的产生 ,同时保证铸 件尺寸精度 ,分型面选择时将燃烧室所处平面放置于浇 注位置的底面 ,由底板模形成燃烧室形状 。进 、排气道 面根据铸件结构可分别由前 、后半模形成 。由于铸件结 构存在凹坑形状 ,左 、右面用前后半模形成 ,必须制做活 块且数量较多 ,不利于保证铸件尺寸精度 ,操作不便 ,不 利于批量生产 ,因此 ,确定分型面增加左 、右半模形成此 形状 [ 3 ] ,上部结构形状不便出模 ,只能用型芯来形成 。 通过上述分析 ,该铸件分型面确定为前 、后 、左 、右 、底 5 面 (见图 1) 。
采取翻转 90°倾斜顶注式浇注 ,一般控制在 6～10 s 范围内浇完 ,浇注温度控制在 730～740 ℃的范围较合 适。 2. 3 清理工艺
在缸盖铸件的后续处理工作中 ,铸件内腔芯砂的清 除是一难点 。对于内腔复杂 、断面尺寸小的形状 ,使用 高强度覆膜砂芯的铸件 ,采用传统的震动出砂 、水爆清 砂等工艺很难将芯砂清除干净 ,尤其在小截面处的砂子 难以清除 ,为此 ,采用了高温出砂工艺 。铸件浇注后冷 却至室温 ,将可清理部分进行预出砂 ,然后高温烘烤消 除残留砂芯强度 ,以达到清除芯砂的目的 。为使一次烘 烤能完全清除残砂 ,清理过程中尤其要注意预出砂质 量 ,这是由于高温烘烤时 ,内腔大面积可见部分芯砂不 预先清除 ,烘烤时热量的进入将受到阻碍 ,达不到预期 效果 。另外 ,清理铸件表面在芯头位置和分型面处产生 的披缝 、毛刺时 ,采用砂带磨能保证铸件品质 ,提高铸件 表面质量 。常用的风铣清理易损伤铸件本体 ,这是因为
及有色合金 , 2005, 25 (7) : 419～420 4 冀运东 ,罗吉荣 ,肖泽辉 ,等. 轻合金覆膜砂专用酚醛树脂的开发研究.
特种铸造及有色合金 , 2005, 25 (2) : 118～120 5 黄志禄. 油缸 2次抽芯法压铸薄壁筒形零件. 特种铸造及有色合金 ,
2004 (4) : 46
金属型铸造
特种铸造及有色合金 2006年第 26卷第 5期
发动机缸盖的铸造工艺探讨
倪灯塔 张世明 (贵州安吉航空精密铸造公司 )
摘 要 根据缸盖的工艺特性 ,采用翻转 90°顶注式浇注 , 6～10 s浇完 ,浇注温度在 730～740 ℃之间 ,不同的部位采用不 同的涂料 ,不同的型芯用不同的制芯工艺 ,而清砂工艺采用高温出砂工艺 。经实践检验铸件合格率稳定在 90%以上 。 关键词 缸盖 ;制芯 ;浇注工艺 ;铸件清理工艺 中图分类号 TG249. 3 文献标志码 A 文章编号 1001 - 2249 (2006) 05 - 0306 - 02
因此 ,生产中应加强对模具排气塞的清理更换工 作 ,确保型芯固化程度的质量 ,仔细进行型芯装配操作 , 确保准确到位 。
参 考 文 献 1 施廷藻主编. 铸造实用手册. 沈阳 :东北工学院出版社 , 1988. 2 张胜金 ,侯新刚. 金属型铸造缸体零件的缺陷形成及预防. 特种铸造及
有色合金 , 2005, 25 ( 8) : 510～512 3 严卓 ,容景斌 ,陈杰. 铝合金缸盖罩的压铸工艺与质量控制. 特种铸造
风铣转速较高 ,接触铸件面小 ,操作中稍不注意就容易 打伤铸件 。
3 生产实践
通过铸造工艺的实际应用和不断改善 ,铸件生产合 格率稳定在 90%左右 ,铸件报废的主要缺陷是气孔和 型芯断裂而造成铸件报废 ,其主要原因有 4点 。 ( 1)模 具排气塞堵塞未及时清理 。 ( 2)型芯固化程度不好造 成发气量增大 。 ( 3)型芯装配不到位导致浇注翻转过 程中断裂 。 (4)型芯装配过程中损伤未及时更换 。
进吹芯效果 。制芯工艺要点有以下 4点 。 (1) 芯盒的排气对于形状较简单的芯盒 ,一般可在
分型面处制出深度为 0. 15 ～0. 20 mm 的排气槽 ,宽度 可根据芯盒大小及需排出气体量而定 ,在离芯子型腔面 约 10 mm 处 ,可将排气槽加深至 0. 8～2 mm ,这样可加 快排气 (见图 2) 。对于芯子形状较复杂的芯盒 ,可在型 腔凹穴处放置圆形网状通气塞 ,以便排出气体 ,从而获 得良好的型芯 [ 4, 5 ] 。
单位 :中国机械工程学会铸造学会 地址 :沈阳市铁西区云峰南街 17号 (110022) 联系人 :韩姝芹 电话 : 024 - 25850149 传真 : 024 - 25855793 邮编 : 110022 电子信箱 : hanshuqin@ foudrynations. com
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Abstract The design of mechanism pump ing crossed cores is a difficult point in die casting moulds. A die casting die with pump ing crossed cores by crossed compound dog2led cams and hydraulic p ressure is used for cupulate parts with inboard con2 cave. Cupulate core, which is hollow core, was set on the mov2 ing die to create the inner2wall of cupulate parts, in which con2 cave core and small dog2led cam were assembled, where crossed compound dog2led cam was linked by small dog2led cam with large ones fixed on the container. Hollow core was linked with hydraulic loose2core imp lement fixed on the moving die. The opening force of die casting machine drives the crossed compound dog2led cam mechanism draw core in inboard concave, and then make the hydraulic loose2core imp lement to draw the hollow core. Key W ords:Crossed Compound Dog2led Cam s, Hydraulic Loose Core, Crossed Core, Loose Core on Inboard Con2 cave, D ie Ca sting D ie
1. 3 制芯方法的选择
根据铸件结构特点和便于型芯的制造 ,将形成铸件 内腔的型芯分为 10 类 16 种型芯 。形成铸件冷却通道 的分为上 、下道芯 2个 ;形成铸件本体型芯分为 2个 ;冒 口芯 1个 。由于铸造内腔要求高 ,形状复杂 ,最小断面 为 <5 mm 左右 ,选用覆膜砂热芯盒机器制芯 ,热芯盒制 芯的质量好 ,且利于批量生产 。
(4) 对于需要使用芯子顶出机构时 ,最好使用双面 顶出装置 。在顶出芯机构对称面半模中设置有弹力顶 出机构 ,在开模的同时顶杆同步顶出芯子 ,这样就保证 芯子确切无误地留在顶出芯机构半模中 ,然后利用顶出 芯机构将芯子顶出 ,这样可有效防止芯子变形或被破 坏 ,一般利用弹力顶出量为 3～5 mm。 2. 2 浇注工艺
收稿日期 : 2006 - 02 - 24 第一作者简介 :倪灯塔 ,男 , 1979年出生 ,工程师 ,贵州安吉航空精密铸造有限公司 ,贵州安顺 ( 561018) ,电话 : 0853 - 3396002, E - mail: beacom—1999@ sohu. com
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发动机缸盖的铸造工艺探讨 倪灯塔等
1. 4 金属型用涂料
涂料的成分及用途见表 1。
表 1 涂料的成分及用途
%
涂料成分
ZnO 白垩粉
6
5
wB TiO2 水玻璃 石棉粉
3
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热水 余量
用途 铸件工作面
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14 余量 浇冒口系统
2 生产工艺实践的讨论ห้องสมุดไป่ตู้
图 1 铸件分型面示意图
2. 1 制芯工艺
在制芯过程中 ,制芯压力尤其重要 ,合适的压力可 以由经验确定 ,因为吹芯压力是随着芯盒的特性而变化 的 。0. 2 M Pa是开始吹芯时一个合理压力 ,吹芯孔的大 小也是一重要参数 ,一般吹芯板上孔的直径或形状比实 际芯盒腔口直径小 6～9 mm ,对某些长而窄的断面和复 杂的芯子使用小吹孔是比较好的 ,目的是产生喷射可改
1 铸件工艺性分析
缸盖是发动机的主要零件之一 ,要求冷却通道及油 道具有良好的气密性 ,燃烧室和排气道的尺寸 、位置精 度将直接影响发动机的功率参数 。某缸盖铸件的外形 尺寸为 332 mm ×150 mm ×143 mm ,最小铸件壁厚为 3. 5 mm ,材质为 ZL105。由于金属型铸造所获得的铸 件组织致密 、力学性能较高 、铸件尺寸精确 、表面光洁 等 ,故采用金属型铸造方法 [ 1, 2 ] 。
1. 2 浇注系统的确定
根据铸件结构 ,通过对底注式 、缝隙式 、顶注式等 3 种形式浇注系统进行对比分析 ,决定采用顶注式浇注系 统 。顶注式浇注系统的优点是 ,制模简单 ,铸件后续处 理容易 ,从冒口直接浇注可减少金属液消耗 ,尤其是其 充型能力强 、温度分布合理的特点 ,对保证铸件品质具 有较好的作用 ,采用倾斜翻转浇注的形式 。
图 2 排气槽示意图
(2) 芯盒温度是影响芯子品质的重要参数 ,一般在 230～280 ℃范围可满足大多数芯盒的要求 ,芯子越小 越复杂越需要用较低的温度 ,较大的芯子则往往需要用 较高的温度 。
(3) 芯盒型面粗糙度对制造出良好的芯子起着重 要的作用 ,型面尽量全部是抛光加工 ,这样可有助于芯 子出模 ,清理型腔时尽量使用铜制扁平工具 。