愛華網(wǎng)???? 1.汽缸蓋介紹 汽缸蓋是汽車發(fā)動機(jī)上的重要部件，其上部有凸輪軸，下部與汽缸體、活塞組成燃燒室。當(dāng)燃?xì)庠谌紵覂?nèi)爆燃時，室內(nèi)氣體溫度瞬間高達(dá)1100℃以上。這種高溫循環(huán)熱沖擊反復(fù)作用于燃燒室內(nèi)壁。而在汽油發(fā)動機(jī)燃燒室內(nèi)產(chǎn)生的壓力峰值高達(dá)7MPa，這個壓力直接作用于氣缸蓋的燃燒室部位，故汽缸蓋在發(fā)動機(jī)工作過程中的特點是:處于高溫狀態(tài)下工作，承受較大的熱沖擊作用和產(chǎn)生應(yīng)力集中，工作條件較為惡劣。從鑄件結(jié)構(gòu)工藝性上分析，汽車發(fā)動機(jī)的鋁缸蓋是典型的薄壁復(fù)雜鑄件，鑄件峽厚一般為3.0mm-4.5mm(最薄處只有2.0mm左右)，尺寸精度及力學(xué)性能要求較高，而且隨著汽車發(fā)動機(jī)向高效率、低油耗方向發(fā)展，汽缸蓋的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，對鑄件的要求更高，因此，鋁缸蓋的鑄造工藝難度更大。 2.鋁合金缸蓋低壓鑄造模具整體結(jié)構(gòu)設(shè)計 鋁合金缸蓋低壓鑄造模具的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計包含以下幾個步驟：
首先根據(jù)零件的形狀、結(jié)構(gòu)及不同部位的要求，確定澆注位置。對金屬型鑄造而言，鑄件的澆注位置、金屬液的凝固順序、模具澆注系統(tǒng)的設(shè)計等諸多因素均會對鑄件的最終質(zhì)量產(chǎn)生很大影響。澆注位置是指澆注和凝固時鑄件所處的方向和位置。因為低壓鑄造時，液體金屬在壓力作用下自下而上地補(bǔ)縮鑄件，所以在設(shè)計澆注位置時，鑄件遠(yuǎn)離澆口的部位先凝固，讓澆口最后凝固，使鑄件在凝固過程中通過澆口得到補(bǔ)縮，實現(xiàn)順序凝固。故澆口設(shè)在鑄件的厚壁部位而使薄壁部位遠(yuǎn)離澆1：3。 確定各模塊的成形方式。當(dāng)鑄件的澆注位置確定以后，對金屬型鑄造而言，還須確定各部分的成形方法，也就是說，鑄件的外形及內(nèi)腔是由何種方式成形的。對金屬型鑄造而言，國內(nèi)外普遍采用的成形方式一般為金屬模、砂芯、活塊及冷鐵。根據(jù)缸蓋鑄件的結(jié)構(gòu)特點，最后確定燃燒室部分(底座)、進(jìn)氣側(cè)外形、排氣側(cè)外形、左端側(cè)、右端側(cè)外形以及上油道部分用金屬模成形，所有內(nèi)腔部分用砂芯成形，在金屬型的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計中，必須同時考慮模具的加工難度、鑄造工藝性、鑄件的結(jié)構(gòu)和使用要求以及鑄造設(shè)備的限制等因素。 3.澆注系統(tǒng)的設(shè)計 低壓鑄造用的澆注系統(tǒng)應(yīng)使金屬液平穩(wěn)而迅速地充型，并有緩沖和除渣作用以及良好的補(bǔ)縮效果，以保證獲得優(yōu)質(zhì)的鑄件。在很多情況下，由于充型是從最低點開始，金屬液很少或者不會產(chǎn)生飛濺現(xiàn)象，因而減少或者消除了在型腔內(nèi)形成氧化夾渣的可能性，所以無需設(shè)計復(fù)雜的澆注系統(tǒng)。但是，在研究澆注系統(tǒng)及冒口時，必須綜合考慮充填型腔時的水力現(xiàn)象、熱物理特性和凝固時得到升液管頂端的充分補(bǔ)縮等問題。對于結(jié)構(gòu)簡單的鑄件，可以只設(shè)置直通式澆口(即中心錐形澆口)；對于復(fù)雜鑄件，一般還要設(shè)置其它澆注系統(tǒng)單元，如橫澆道、集渣槽、冒口等。在選擇澆口位置時，應(yīng)該避免澆口直接對著型芯(無論是砂芯還是金屬芯)。通常內(nèi)澆口的位置選在鑄型底部或鑄件最厚斷面處，其斷面積的大小可以等于或稍大于金屬液引入鑄件熱節(jié)的斷面積，而小于升液頂端斷面積。澆注系統(tǒng)中各組成單元斷面積比一般采用收縮式，即F直>F橫>F內(nèi)。低壓鑄造的澆口有澆注和補(bǔ)縮的雙重作用，自上而下的凝固順序，補(bǔ)縮通道的暢通是保證鑄件壓力下結(jié)晶的關(guān)鍵，保證不了壓力的傳遞，低壓鑄造也就失去了優(yōu)勢。而且澆注系統(tǒng)一般采用熱損失較小的截面形狀，以求澆口內(nèi)的合金較長時間保持液態(tài)，一般升液管出口是圓形截面，故橫澆道和內(nèi)澆口也應(yīng)盡可能地使用圓形截面，以利于減少澆注系統(tǒng)的熱散失，提高補(bǔ)縮效率。 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計。在低壓鑄造中，通常鑄件的凝固是自上而下的過程。而合金液的補(bǔ)縮是自下而上的，并通過澆道來實現(xiàn)。因此必須確保鑄件得到自上而下的凝固順序，以獲得精密的鑄件。故模具溫度的控制尤為重要。理想的模溫分布是從澆道到上模逐漸降低，模具各部分具體溫度控制范圍：澆口480~510℃；下模400~500℃；側(cè)模350~400℃；頂模250~300℃。為獲得上述溫度以及提高缸蓋鑄件性能和縮短生產(chǎn)周期，必須對頂模實施強(qiáng)制冷卻。冷卻方式一般有水冷和氣冷，采用多路設(shè)置，每路單獨自動控制流量和壓力。水冷卻采用壓送式水泵，以解決模具內(nèi)部因高溫汽化產(chǎn)生氣阻造成水流不暢的難題;氣冷則是通以壓縮空氣。在設(shè)計這套缸蓋的冷卻系統(tǒng)時，根據(jù)以上思路，在頂模上設(shè)置六支點冷卻，采用水冷方式，從而得到所需要的溫度梯度，讓遠(yuǎn)離澆口的地方先行凝固。從而實現(xiàn)鑄件的從上至下的順序凝固方式。 4.排氣系統(tǒng)的設(shè)計 分型面、導(dǎo)向面(金屬型芯、頂桿)的間隙排氣。在這些界面上總有間隙，能夠排氣，但間隙一般很小，約為0.1mm～0.3mm，這樣不能保證氣體的迅速排出，故在這些界面上制出專用的排氣槽。槽寬一般為8mm～15rnm,槽深一般為0.3mm～0.5mm，也可以加工成只角型排氣槽。 在缸蓋鑄件的非加表面加刻網(wǎng)狀的冷卻筋。冷卻筋的間距一般為8mm～10mm左右，筋的寬度為1mm，在加工模具型腔時，用R1的小銑刀加工即可。具休的添加位置在缸蓋的兩側(cè)面、兩端面、底面以及上油腔的內(nèi)側(cè)表面。 加設(shè)排氣塞。一般排氣塞應(yīng)用于兩種場合，鋁液排氣和砂芯排氣，而砂芯用的排氣塞的間隙一般比用于鋁液排氣的間隙要大。在金屬鑄型的各側(cè)面，金屬液最后充滿的位置，即缸蓋上平面，加設(shè)鋁液排氣塞；在進(jìn)排氣道芯頭定位處、油道、水道砂芯芯頭定位處以及水道砂芯腳部定位處，加設(shè)砂芯排氣塞，我們采用的是粉末冶金針孔狀排氣塞，其間隙一般在0.3mm左右，根據(jù)其所放置在鑄型中的位置選擇不同規(guī)格的尺寸。 利用頂桿孔排氣。金屬型中常設(shè)有頂出機(jī)構(gòu)，用于將鑄件從型腔中頂出。模具設(shè)計時，在保證不鉆鋁的情況下，經(jīng)常有意加大頂桿與頂桿孔之間的間隙，以利排氣。缸蓋金屬型模具中的頂桿與頂桿孔的配合公差理論值與實際值其中的差值就是為排氣需要而留的間隙。 利用砂芯芯頭排氣。砂芯在缸蓋、缸體等汽車發(fā)動機(jī)類復(fù)雜鑄件的鑄造中被廣泛采用。隨之而來的問題就是由于砂芯被金屬液包圍而被加熱到較高溫度，使其中用于作為粘接劑的樹脂分解，從而產(chǎn)生大量氣體。由于砂芯本身砂粒與砂粒之間存在間隙，因而常利用砂芯芯頭將其自身產(chǎn)生的氣體排出。現(xiàn)在熱芯盒制芯普遍采用覆膜砂。覆膜砂發(fā)氣量一般在12ml/g；一般在缸蓋金屬型模具的砂芯的芯座處安裝排氣塞讓芯頭與外界相通。 [1]賴華清，范宏訓(xùn).汽車鋁缸蓋鑄造工藝方法[J].中國鑄造裝備與技術(shù)，2011 [2]桂榮明.鋁合金汽缸蓋重力鑄造應(yīng)控制的幾個關(guān)鍵點[J].中國鑄造裝備與技術(shù)，2011
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