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发动机缸体缸盖消失模铸造技术0扣管机

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发动机缸体缸盖消失模铸造技术

发动机缸体缸盖消失模铸造技术 2011年12月10日 来源: 发动机缸体、盖的制造水平是衡量国家的制造业水平的重要标志之一。中国消失模铸造技术还刚起步,处于技术革新期,需要有一个艰苦的技术积累过程,但前景光明。 消失模铸造技术的工艺过程 消失模铸造技术(LostFoamCasting,简称LFC)是一项精确成形的铸造新技术。1958年,美国人H.F.Shroyer首次用泡沫板材加工的模样,用含有粘结剂的型砂作充填砂制造金属制件并取得专利,直到20世纪80年代专利期满后,消失模技术才获得了大规模的应用。在90年代,美国通用汽车公司率先应用于发动机的缸体缸盖制造,并实现大批量工业化生产获得成功。 LFC法的工艺过程 消失模铸造是将与铸件尺寸形状相似的泡沫模型粘结组合成模型簇,刷涂耐火涂料并烘乾后,埋在乾砂中振动造型,在常压或负压下浇注,使模型气化,液体金属占据模型位置,凝固冷却后形成铸件的新型铸造方法。图1是传统的粘土砂铸造与消失模铸造主要工艺流程的比较。 消失模铸造每生产一个铸件就要消耗一个泡沫模样,所以增加了预发泡和发泡成型的工序,但减少了型(芯)砂制备、制芯、造型、下芯等许多烦琐工序。 LFC法的工艺主要特点 LFC是一种近无馀量、精确成形的工艺。其采用聚苯乙烯或共聚物的泡沫塑料模压成型,组合成模,泡沫模样可实现无起模斜度,既无分型面又无型芯,减少由于型芯块组合而造成的尺寸误差。铸件尺寸精度和表面粗糙度可达CT5~CT7、Ra=6.3~12.5µm,介于砂型铸造和熔模铸造之间。由于充填砂采用乾砂,根除了由水分、粘结剂和附加物带来的缺陷,铸件的废品率下降,铸件质量明显提高。 容易实现清洁生产。低温下聚苯乙烯(EPS)对环境无害,浇注时EPS有机物排放量仅占浇注铁液质量的0.3%,而自硬砂为5%。同时产生有机排放物的时间短、地点集中、易于搜集,可以采用负压抽吸式燃烧净化器处理,燃烧产物净化后对环境无公害,旧砂回用率在95%以上。与传统铸造方法相比,LFC法的杂质、一氧化碳气体和矽石粉尘危害明显减少,工人劳动强度大大降低,劳动环境显着改善,容易实现机械化、自动化和清洁生产。 为铸件结构设计提供了充分的自由度。原先要由多个零件加工组装的结构,采用LFC工艺后可以通过分片制模然后粘合的办法整体铸出(如:复杂的六缸缸体、盖模样可以由若干个模片组装成一个整体(如图2),而且型芯可以省去,孔、洞可以直接铸出,这就大大节约了加工装配的费用,同时也可以减少加工装备的投资。一般说来,与传统铸造工艺相比,LFC技术设备投资可减少30%~50%,铸件的成本可下降10%~30%(成本下降的幅度取决于零件批量、复杂程度以及加工装配时间的节省等)。 金属液的流动前沿式热解的消失模产物(气体和液体),它会与金属液发生反应并影响到金属液的充填,如果金属充型过程中热解物不能顺利排除,就容易引起气孔、皱皮、增炭等缺陷。这就要求工艺师掌握消失模铸造成形原理,正确设计浇注系统,制定合理的工艺方案。 模具制造成本较高,没有一定的生产批量,很难获得好的经济效益。 缸体缸盖的消失模应用 消失模铸造符合当今铸造技术发展的总趋势,发展前景广阔,其优越性不容置疑。特别适合于离合器壳、变速箱、发动机缸体和缸盖这类产品的批量生产。目前国内外相关应用情况如: 美国 美国通用汽车公司(GM)于1981年利用消失模技术第一次试制了4.3L、V6型铝合金发动机缸盖,由于各方面工艺还未成熟,没有取得成功;1985年GM公司又试制2L、L4型铝合金发动机缸盖,一举获得成功;2001年GM所属的Saginaw铸造厂消失模生产线正式投产,标志着美国消失模技术走向成熟。 Saginaw铸造厂是目前世界上最先进、规模最大的消失模生产工厂,共有五条生产线,能够日产198.6kW直列式运动跑车六缸铝合金缸体和缸盖各2100件,试压后总废品率不大于12%,其中内废小于10%。该厂生产的Votec4200六缸缸体和缸盖(如图4)是目前最复杂、最有代表性的LFC产品,充分体现了该技术的优越性。这型号的缸体和缸盖是该公司的设计部门充分考虑了LFC法的特点而设计的,缸体质量40kg,缸盖质量22kg,产品设计中集成了曲轴箱,油/空气分离器、通气系统、复杂弯曲的回油管路(全部铸出,大大减小了钻孔加工和螺栓装配工作量,减轻了整机的质量,减少了噪音、振动和污染,提高了燃油效率,降低成本。 另外,Saginaw铸造厂工艺过程完善,完全实现了清洁生产,5台

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