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yc4112q柴油发动机气缸盖铸件工艺设计 1 砂芯组合设计 yc4112q柴油发动机气驱动器盖件，铜铬合金铸铁，ht250。轮廓尺寸为556 mm×250 mm×120 mm,主要壁厚6±0.5 mm。采用JYB-121气冲造型线造型,1箱1件。气缺盖铸件内腔结构复杂,由多个砂芯组成。其中气道芯、水套芯由覆膜砂射制,底盘芯由呋喃树脂砂射制。砂芯浸涂料后用热风炉烘干。采用在底盘芯内组装水套砂芯和气道砂芯,组合好的砂芯见图1。砂芯组成后再烘烤一次,进入下芯合箱工序。采用底注式浇注系统,浇注时间12～14 s,浇注温度1 360～1 420 ℃。 2 由于结构盖材料的特点和形成原因 2.1 气孔的位置分布 气缸盖铸件的气孔缺陷绝大多数出现在铸件的顶面,主要位于缸盖罩内螺钉孔最高处,是铁液最后凝固的位置,也是气体最易侵入的部位。气孔位置见图2。 从气孔缺陷的特征来看,气孔数量少,尺寸较大,孔壁光滑,有光泽和轻微的氧化色,呈圆形、梨形,孔洞内有明显的气道尾巴,尖头指向砂芯。 2.2 金属液注浆法 由于水套砂芯和气道砂芯是由覆膜砂制作,发气速度较慢,发气量大。浇注后在金属液对铸型剧烈的热作用下,使砂芯中的水分、粘结剂、附加物等氧化、分解和燃烧,生成大量气体,因排气不通畅而进入铁液,凝固时不能及时排出,而形成侵入性气孔。 3 自断加强砂芯的排放 要解决缸盖气孔缺陷,一要选用发气速度快、发气量低的原材料。二要设法不让铁液堵住砂芯的排气通道,特别是下水套砂芯气体的排出问题。三是必须保证铸件表层凝固结壳前气体能够完全溢出。 3.1 覆膜砂芯固化时间 覆膜砂的发气量大小及发气速度的快慢直接影响到气缸盖铸件气孔率的高低,在保证砂芯起芯的热拉强度、常温强度及高温强度的前提下,应尽量减少树脂及附加物的加入量,以减少覆膜砂的发气量。 (1) 覆膜砂总的发气量28 mL/g,初期最大发气量20 mL/g,初期发气速度0.67 mL/g·s,可明显降低气缸盖铸件的气孔缺陷。 (2) 覆膜砂发气量一定的情况下,砂芯一次性固化时间控制就显得非常关键,在260±15 ℃模温下一次性固化时间控制在3.5 min以上,砂芯固化层厚度可达到5 mm,既保证砂芯表面强度,又减少砂芯表层的发气量。 (3) 砂芯经过两次烘烤,确保砂芯水分小于0.1%。 (4) 气缸盖上、下水套芯浸涂用的水基涂料也应选用发气量低的材料,因浇注后水套砂芯完全被铁液包覆,排气条件差,易产生气孔缺陷。我厂目前使用的水基涂料效果较好,能有效减少型内发气源。 3.2 砂芯排气效果得到了改善 YC4112Q气缸盖砂芯排气不通畅一直是我们的老大难问题。生产实践证明,只要砂芯的排气通道畅通,即使发气量略高,砂芯所产生的气体完全能够在铁液凝固结壳前排出。2003年5月采取了以下措施,砂芯排气效果得到了很大改善。 (1) 根据水套芯和气道芯芯头的大小采用?3 mm～?5 mm钻头在芯头钻50～80 mm深的出气孔,以利于气体排出。 (2) 加强上、下主体砂芯分芯面上的石墨品质,保证上、下体芯间隙小于0.5 mm,浇注时分芯面隔层厚度减少,下水套芯产生的气体便可以顺利排出。 (3) 气缸盖水套芯、气道芯芯头与芯座配合间隙适当调整,用封箱坭堵死,以保证芯头密封良好,杜绝铁液进入排气通道,保证气路畅通。 (4) 8#芯位置放耐火垫圈,保证8#芯的气体顺利排出型腔,见图3。 (5) 适当增加上外模排气针数量。 3.3 浇注温度和浇注速度 提高浇注温度可以减少气孔缺陷的产生,但由于缸盖水套砂芯过于细小,温度过高易造成断芯、水道不通及内腔粘砂等缺陷。综合考虑,浇注温度控制在1 360～1 410 ℃之间,铸件气孔缺陷能得到有效控制,同时不致造成其他缺陷。 由于砂芯发气速度较慢,因此适宜的浇注速度也很关键,浇注速度过快,内腔气体排出较为困难,易造成气孔,浇注速度过慢,则出现浇不足等缺陷。目前浇注时间控制在12～14 s,效果较好。 4 浇注条件和浇注速度 通过选用发气量低、发气速度快的原材料及加强过程控制,保障砂芯排气畅通,选择合适的浇注温度和浇注速度等措施控制气缸盖铸件气孔缺陷的产生。经过一年多的持续改进,YC4112Q气缸盖气孔废品率由原来的8%下降到1%以下。