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汽车发动机缸体铸造工艺及材质的研究

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汽车发动机缸体铸造工艺及材质的研究

合肥工业大学硕士学位论文汽车发动机缸体铸造工艺及材质的研究姓名刘伟申请学位级别硕士专业材料加工工程指导教师苏勇20090401汽车发动机缸体铸造工艺及材质的研究摘要2.4文以该发动机缸体铸件作为研究对象,主要从铸造工艺参数优化及合金元素的配比两方面进行研究。铸造工艺参数优化方面主要是通过试验确定造型、制芯、组芯和熔炼方法的工艺;合金配比主要研究了N、过工艺研究表明,根据砂箱尺寸和铸件形状的要求,采用一箱两件的造型方法;利用冷芯盒制芯,可以确保芯子尺寸精度高,溃散性好,且铸件表面光洁度高;使用先进的“芯工艺,在制芯工部就将所有砂芯组装在一起,整体上涂料、烘干,再运到造型工部用下芯夹具下芯,可防止擦砂、粘砂,保证内腔清洁度,保证尺寸精度;采用冲天炉一工频电炉双炉熔炼方法,使用二次孕育方法,铁水质量得到很大的提升;设计封闭开放式的浇注系统,并使用陶瓷过滤网挡渣,使浇注系统既有挡渣功能,且铁液充型平稳。利用以上工艺达到了生产要求。合金配比工艺研究当缸体中含08%上升到0.343%并不能明显增加珠光体数量和片间距的等级,但是可使铸件各部位的硬度总体呈上升趋势,并且不论是表面硬度还是断面硬度值上升都比较均匀,上升的幅度在件抗拉强度值上升幅度很大。一般可上升20~30缸体中加入对于提高珠光体的片间距等级和减少渗碳体量则效果不明显。含41%上升到0.104%时,铸件各部位的表面硬度略有上升。缸体中当54%上升到0.602%时,促进产生的加入,使缸体的珠光体数量达到了较高的等级,铸件各部位的硬度和抗拉强度普遍上升。铬铜复合的灰铸铁使铬、铜更好的发挥它们各自的作用。综合考虑铸件加工性能和本体强度等要求,该缸体应以C3.25~3.40%,.95~2.10%,.60~0.90%,SO.06~0.10%,PO.06%,.2~0.35%,.06~0.09%为宜。关键词灰铸铁;低合金;缸体;组织;性能ONOFLISAOFACTOAINOFOFONHEOFOFR,UONTOOFOFINAINATOFTOHEOFRIS08%43%,WETAUP05OFIS00NOFNUTNOOFIS.041%.102%,WEONUOF.354%.602%,WE.OFINAHEANUP.OFOFAS23,25~3.4%,.90~2.10%,.60~0.90%,S0.06.0.10%,6%..20~0.35%,.06.09%.合金元素对灰铸铁石墨化的影响10图2.1灰铸铁缸体的剖面图14图22灰铸铁缸体六个方向的视图15图2.3一箱两件方案缸体模样在砂箱中的位置17图24缸体浇注系统18图2.5胺法冷芯盒制芯工艺流程如图18图26组芯20图2.7组芯后一20图3.1不同含铬量缸筒横向剖面的石墨形态26图3.2不同含铬量缸筒横向剖面的基体组织一27图3.3不同含锡量缸筒横向剖面的石墨形态31图3“31图3.5不同含铜量缸筒横向剖面的石墨形态35图336表格清单表1.1各型石墨的分类原则及形成条件5表1.2各合金元素在铸铁中的具体作用”6表1.3灰铸铁中合金元素对金相组织的影响作用8表1.4国内发动机缸体用灰铸铁11表2.1江铸公司缸体化学成分要求”16表2.2江铸公司缸体机械性能要求16表2.3江铸公司缸体金相组织要求16表2.4冷芯的制芯工艺参数”19表3.1铁水合金成分25表3.2不同含铬量缸体的布氏硬度’25表3.3不同含铬量铸件的抗拉强度26表3.4不同含铬量缸体的金相组织26表3.5铁水合金成分29表330表3.7不同含锡量铸件的抗拉强度30表3.8不同含锡量缸体的金相组织30表3”34表310不同含铜量缸体的布氏硬度34表3.11不同含铜量铸件的抗拉强度34表3.12不同含铜量缸体的金相组织34独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标志和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得金起王些太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解金胆王些太堂有关保留、使用学位论文的规定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅或借阅。本人授权盒起王业太以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。保密的学位论文在解密后适用本授权书学位论文者签名◇学位论文作者毕业后去向工作单位通讯地址导师签名签字日期吖年4,Q编致谢本论文是在导师苏勇教授的精心指导和亲切关怀下完成的。导师渊博的学识、敏锐的洞察力、严谨求实的学风和平易近人的品德给我留下了深刻的印象。三年来,导师不仅在生活上给予关心、帮助,而且在科研工作中给予强有力的支持和鼓励。在此向尊师致以衷心的感谢和崇高的敬意。在三年的硕士学习和工作中,本人得到了本研究组陈翌庆教授的热情指导和帮助;他对科学问题的认识和对具体实验的指导使我受益匪浅。此外,还得到了本实验组贾冲老师、周庆涛和张新华师兄、李玲、高密、陈琼、王东岭、朱筠清、邵岩等同学以及师妹梁国萍、周玉婷,师弟孙林等人的支持与帮助。在此,我向他们表示衷心的感谢。感谢铸造实验室熊振茵老师、何元祥老师在实验上对我的支持;感谢合肥江淮铸造有限公司的叶天汉总经理、赵永征部长、黄光伟高工、张京伟主任、翟师傅,感谢他们在实验过程中给予的大量支持和帮助。还要感谢上面未曾提及却一直关心、鼓励、帮助我的老师、同学、朋友和江淮铸造有限公司的师傅们,真心的谢谢您们特别感谢我的家人,他们对我的殷切期望和默默的支持使我能得以完成研究生学业。同时我要感谢我的女友胡洁慧,没有她的支持与关爱,我也不可能顺利完成学业最后,谨以此文献给他们作者刘伟2009年4月第一章前言1.1课题背景合肥江淮铸造有限公司是安徽江淮汽车股份有限公司下属的全资子公司。主要为其生产汽车用各类主要铸件,是江汽集团的重点骨干企业之一。“新型汽油机缸体铸造生产关键技术研究项目是安徽省科技攻关项目一~江汽集团“汽车铸件和“江汽轻卡及专业车改扩建二大项目的主要组成部分和重点内容之一。新型汽油发动机缸体是“江汽股份”联合国内发动机研究机构于2004年初首次设计完成的新型铸铁四缸干式缸套汽油发动机。该发动机具有马力大、重量轻、技术性能优异、使用性能可靠等优点。主要为江汽集团生产的瑞风和瑞鹰配套动力。也可由集团所属的发动机公司组织生产该型号发动机总成产品向国内外销售。而发动机总成产品中最重要的零件便是缸体,它也是发动机的主体。其中铸铁缸体和缸盖的铸件毛坯又是决定发动机性能和品质的核心。为了满足江汽发动机厂的生产急需,江汽集团已于去年下半年开始委托国内实力较强的缸体、缸盖生产企业先行组织铸件生产。与此同时,公司于2004年立项,投资1.5亿元人民币,相继从德国、美国和西班牙等国引进芯盒制芯机、中频熔炼电炉、直读光谱仪等先进铸造设备,建成年产1.2万吨汽车铸件生产线,为自行生产缸体、缸盖准备条件。但另一方面,铸件的合金种类和结构类型不同。生产工艺装备和组织形式不同,其生产的关键技术和技术难点也是各不相同的,更何况缸体缸盖铸件又属于典型的薄壁、复杂、多芯且结构铸造工艺性很差的难制造铸件。而且还都必须满足高强度、高精度、不渗漏、易切削、抗热疲劳等一系列很高的技术要求。在铸造生产过程中极易产生10多种足以导致铸件报废的铸造缺陷。因此,缸体铸件也被称为“铸造之花’’【L】。随着中国的改革开放和加入外大汽车公司纷纷在中国投资建厂,引进了多种汽车及发动机产品,在一定程度上促进了中国汽车工业的发展。江淮铸造有限公司设计生产的新型汽油机缸体为中国当前大力发展的、具有自主知识产权的汽车产业迈出重要的一步。1.2缸体铸件国内外研究现状和发展趋势发动机类铸件的生产属大批量、专业化流水生产性质,一般年生产纲领,少则上万件,多则几千万件。产品结构复杂,铸造难度大,相应生产工序多、工艺装备的要求也高,如发动机缸体、缸盖等铸件,既有复杂的内腔和外形结构,又要求薄壁及高度精确的毛坯尺寸。产品的材质性能要求严格,并且种类繁多,如排气管要求良好的耐热性能;缸套、活塞环等又要求严格的耐磨性能和热稳定性能等等。因此,人们普遍认为,发动机类铸件的生产水平一定程度上代表了这个国家的铸造生产水平,也反映出这个国家这类机械产品的性能和质量。1.2.1国外发动机缸体铸造技术生产状况到目前为止,在材质的选择上,车用发动机缸体缸盖的材质主要有灰铸铁,铝合金,蠕墨铸铁等。随着发动机朝着大功率、环保方向的发展,灰铸铁的牌号越来越高,现在运用普遍的是盖的生产,个别产品性能要求达到铸铁的熔炼上,为确保铸件获得良好的金相组织、稳定的力学性能和满足壁薄3~5结构复杂铸件的浇注要求,要求铁液具有稳定的化学成份,较高的出炉温度和需要对氧化渣、气体含量进行严格的控制。国外主要运用热风冲天炉、冲天炉与感应电炉双联熔炼,炉前配备快速金相和热分析仪,同时还配备直读光谱仪等设备。在孕育上普遍采用复合孕育,以提高铸件的综合性能。在造型上主要运用气冲造型线如静压造型线如负压加砂加压实如型线等等。从目前来看,发动机类铸件的生产宜采用自动化程度高的气冲线或静压线的较多。制芯方面,在欧美较多采用以冷芯盒为主曲轴箱、端面芯等均为冷芯盒,配以壳芯;而日本更多采用壳芯。以呋喃树脂为粘结剂的热芯盒砂芯,因芯砂流动性差、芯子表面疏松等原因,已逐渐被冷芯盒砂芯和壳芯所取代。为保证铸件表面质量和内腔清洁度,要采用抛丸、机械磨削及手工清铲等进行清理,采用高水压10~12洁缸体内腔。1.2.2我国发动机缸体铸件的生产状况近年来,我国铸造行业的生产技术及装备水平有了长足的进步,产品品种及产量基本上已能满足国民经济各个行业发展的需求,铸件出口量也不断增长。铸件的材质大多为得到较好的金相组织和力学性能、防渗漏性能以及加工性能,合金成分设计上,多采用高碳当量.9.05%,低合金化的原则。为获得连续稳定的高质量铁液,多采用冲天炉与感应电炉双联熔炼工艺,浇注温度一般在1400。采用炉前和随流二次孕育的孕育方法对铸件性能的稳定也起到重要的作用。以气冲、静压造型线为代表的各类高压造型的自动化造型线已在发动机生产企业里得到广泛的应用,此外,垂直和水平分型的高压、射压、挤压等先进的造型工艺和装备的应用也大大提高了我国内燃机缸体、缸盖等薄壁高强度铸2件的尺寸精度和表面质量。在制芯方面,冷芯盒法制芯发展速度加快,其优点凸显,高强度、低膨胀、高溃散性覆膜砂受到更多的关注并开始大量生产与使用。在清理方面,由于缸体、缸盖铸件内腔复杂,难以清理,壁厚也容易变化,故采用机械手程序控制抛丸角度和时间取得了较好的效果,受到了更多的认同。此外国内自行开发的无余量精铸技术、新型的浇注系统过滤网技术等等也均有效地提高了铸件的内、外质量和生产效率。高科技的测试技术和计算机辅助设计、计算机辅助管理以及计算机自动控制等技术的推广应用使铸造行业技术上了一个新台阶。近几年来,行业内直读光谱仪、热分析仪、三坐标测量仪已得到了普遍的应用,大大提高了测试分析的精度;计算机辅助的铸件设计、浇注系统设计、铸造生产管理和生产过程数据自动处理等等提高了工作效率和管理水平;由、累的工序里解放了一部分铸造工人的繁重体力劳动。1.3灰铸铁缸体材料的发展1.3.1缸体材料要求发动机是汽车的心脏,而缸体是发动机的骨架和外壳。在缸体内外安装着发动机主要零部件,其尺寸较大,结构复杂,壁厚较薄又很不均匀最薄处仅为3缸体在工作中承受气压力的拉伸和气压力与惯性力联合作用下的倾覆力矩的扭转和弯曲以及螺栓预紧力的综合作用。在这些大小、方向变化的力和力矩作用下、使机体产生横向和纵向的变形,变形超过许用值时将影响与机座相联零部件的可靠性和工作能力,尤其是活塞、连杆等零件的工作可靠性和耐磨性会受到严重影响,并导致发动机不能正常工作。因此,要求气缸体材料具有良好的综合性能,即应具有良好的强韧性、导热性、耐磨性、耐蚀性、加工工艺性能和经济性。另外,对材料的再循环应用性及减少对环境的影响也是需要考虑的重要方面【21。缸体常用的材料有灰铁和铝合金两种。铝合金的密度小,重量轻,但刚度差、强度低及价格贵。所以除了某些发动机为了减轻重量而采用外,一般用灰铸铁作为缸体材料。1.3.2灰铸铁缸体材料目前,世界铸铁件的生产状况和趋势是灰铸铁件的比例明显下降,但仍占优势;球墨铸铁件的产量持续增长,而蠕墨铸铁和特种铸铁也有了较大的发展3尽管在目前汽车轻量化发展趋势下,铸铁件受到铝合金铸件等强有力的挑战,但是,由于铸铁的缺口敏感性、减震性及耐磨性等优良性能是其他材料不可取代的,而且生产方便,价格便宜,因此在工业领域中依然具有十分明显3的优势,是制造复杂形状零件的首选材料。灰铸铁由于具有良好的铸造工艺性能和机械性能,优越的耐磨性、减震性和导热性,而且生产方便,价格便宜,在很多工业领域的铁系零件中被选定为复杂形状零件的首选材料,特别是交通运输行业用作制造发动机的材料。铸铁铸件一般占各类铸件总产量的75%以上;而灰铸铁件产量又占铸铁件总产量的75%以上。由于市场的激烈竞争,对铸铁材质的要求越来越高,随着现代科学技术的进步和对节能要求的提高,于是能提高性能、减轻重量、降低能耗及降低成本的高强度薄壁灰铸铁件就成为国内外研究者们进行研究的一项重要内容,并在汽车发动机等薄壁复杂件生产中得到广泛的应用15J。1.3.3灰铸铁的组织和几种合金元素的影响过去半个世纪中,灰铸铁的熔炼和孕育处理有了很大的进步,对于铸铁的合金化、生核和凝固以及固态的相变都作了不少研究。在材料科学日新月异的今天,灰铸铁仍能做为一种结构材料而具有相当的竞争能力,是与这些研究工作分不开的。目前,许多重要的机器零件,如机床床身、内燃机缸体、缸盖、壳体、压缩机缸体和液压阀等,都是灰铸铁制成的。当然,对灰铸铁性能的要求也越来越高了。既要保证强度高,又要有良好的加工性能和厚、薄截面组织的一致性;还要求铸铁的刚度高,铸件尺寸稳定【6“7’1们。1.3.3.1高牌号灰铸铁的目标金相显微组织灰铸铁的强度和综合质量,决定于其最终的显微组织,生产高牌号灰铸铁件,控制其显微组织的目标,大致有以下几方面【8】1有较多的初生奥氏体枝状晶;2无游离渗碳体和晶间渗碳体;3石墨细小而且是4珠光体细小;5基体组织95%以上为珠光体,游离铁素体不多于5%。1.3.3.2灰铸铁中片状石墨的分类由于凝固条件不同指化学成分、冷却速度、形核能力等,灰铸铁中的片状石墨可出现不同的分布及尺寸。7把灰铸铁的石墨分为6种,各型石墨的分类原则及形成条件见表1.1。4表1.1各型石墨的分类原则及形成条件【9】旦垒堕~OFOF.3.3.3灰铸铁中常用的合金元素灰铸铁中所加的合金元素一般分为珠光体稳定元素,石墨化元素,渗碳体稳定元素和细化珠光体的元素。灰铸铁中加入合金元素来提高强度的主要机理表现在增加并细化珠光体;细化石墨和共晶团;提高渗碳体的热稳定性,防止珠光体在高温下分解,提高铸铁的热稳定性;生成碳化物等硬度相。各元素的具体作用见表1.2【妒10J。一般说来,硫是有害元素。但对灰铸铁来讲,含少量硫对于石墨的生核和共晶团的细化都有非常重要的作用。所以,灰铸铁中的含硫量不宜低于0.06%,最好保持在0.06%~0.08%之间。含硫量太高0.18%,则各种有害作用都会显现,损害铸件的质量。硫是化学活性强的元素,在铸铁中含锰量很低时,硫与铁生成化合物点1193℃,也与铁和碳形成低熔点的共晶体含碳0.17%,硫31.7%,其余为铁,熔点975℃。液凝固时,硫或渐富集于剩余的液相中,最后以硫化物的形式析出,铸铁中含硫量为0.02%时,即可出现独立的硫化物。在灰铸铁中,硫与锰的亲和力比其与铁的亲和力大得多,下式表述的反应中,E,2012,在灰铸铁中,乱的分布在金属基体中,而且有助于改善铸铁的加工性能、提高工具的寿命。硫以铸铁凝固过程中,偏析于共晶团界面的液相中,阻碍共晶团的成长,偏析于共晶团边界上的会使铸铁力学性能低下,脆性大。这就是硫的有害作用。如果铸铁中加有足够量的锰以抑制形成细小而分散的硫化物夹杂,硫就会在石墨的生核和成长中起积极而有益的作用。为使石墨片的形态令人满意,灰铸铁中硫的最低含量应是0.06%。含硫量低于此值,铸铁中石墨片的分布状况就不好,且易产生白131L】。表1.2各合金元素在铸铁中的具体作用合金元素作用1.在奥氏体中的极限溶解量为3.5%当碳为3.5%时2,促进共晶阶段石墨化,能力约为硅的1/53.降低奥氏体转变临界温度,细化并增加珠光体4.有弱的细化石墨作用5.常用量0.1%时有可能使铸铁出现脆性2.,1%时,可出现反球化作用3.共晶团边界易形成此有韧性要求时,应注意锡量的控制1.溶于液体铁及奥氏体2.共晶期间促进石墨化,其作用相当于1/3低奥氏体转变温度,扩大奥氏体区,能细化并增加珠光体4.奥氏体型,主要用作耐腐蚀材料、无磁性材料等5.对石墨粗细影响较小61.可分别溶于基体及碳化物中,既强化基体,又增加碳化物低4温度,促进形成细珠光体、索氏体,甚至马氏体3.使“C”曲线右移,同时使N7%时得奥氏体基体1.达到1.8%~2.0%时,可抑制珠光体的转变,而形成针状基体5.”曲线右移,并使之形成2个“鼻子”的作用,故容易得贝氏体1.强烈形成碳化物,能形成C、圪细化石墨,有促进形成珠光体的作用V钒3.有增加珠光体高温稳定性的作用4.因太贵,很少单独使用1.强烈促进形成珠光体2.0.002%一O.01%时,对球墨铸铁有使石墨球细化的作用,尤其对大断面球墨铸铁有效3.其干扰球化的作用,可用稀土元素中和4.灰铸铁中的加入量为0.55,气缸体缩孔废品会增加,特别在低碳当量的情况下,缩孔废品增加得更多。对于采用较高碳当量铁液的缸体和缸盖铸件,采用高并不能提高力学性能,而且还可能由于高双重影响而使石墨粗大和珠光体量下降,从而使抗拉强度下降,其应以0.60.7较为合适【151。⑨锰对灰铸铁抗拉强度的影响锰是可以稳定灰铸铁中渗碳体,促进珠光体化的元素,但它会与硫形成使铸铁石墨化。对于5%5%的灰铸铁,其叽值随锰量的增加而有所提高,因为碳当量高,铸铁自身的石墨数多且粗,珠光体数量少,增加锰含量,石墨形貌变化不大,此时锰促使灰铸铁珠光体化的作用表现较强,故吼有所提高。所以,范晓明【L6】等认为当灰铸铁.95%时,%%为宜。④磷含量的选择灰铸铁件的含磷量一般小于O.20%。当P≤0.20%,随着磷含量的增加,在铸铁中可以与铸铁的抗拉强度变化不大,而硬度会明显提高而韧性显著降低。灰铸铁中磷含量过高,不仅铸件切削加工困难,而且易产生缩松与开裂缺陷【14】。⑤含硫量及锰硫比对灰铸铁抗拉强度的影响硫在铸铁中有双重作用,一方面它是强烈稳定铸铁渗碳体元素,另一方面促使铸铁石墨化。在不同值均随含硫量的增加而明显提高,但当含硫量超过某一临界值时强度开始降低。对于5%的灰铸铁,其临界硫含量为0.14%。如采用电炉熔炼时,铁水中的含硫量一般较低,高温使大量石墨结晶核心烧损【17】,为确保常用孕育剂的孕育效果,灰铸铁中含硫量一般为0.05%6%。根据上述情况,灰铸铁的硫含量可为0.06%0.15%。由于锰与硫在铸铁中有相互制约的作用,所以在选择锰含量与硫含量时必须考虑值。生产实践表明,当灰铸铁6%,.05%时,5~7,抗拉强度较佳。⑥国内部分厂家缸体基本化学成分的选择胡家聪151推荐C3.15~3.35,.8~2.2,.6,P≤O.15,S0.06%~0.15%与.95~4.05。北京吉普汽车有限公司118】推荐选取C3.15%~3.60%,.8%~2.4%,.35~0.90%,S≤O.15%,P≤0.12%.。哈尔滨东安发动机制造公司【19】选择成分C3.O~3.5%,.8~2.5%,.6%~0.9%,435时,出现缩松的缸盖占生产缩松缸盖总数的75%左右,由此判断推荐使用渗碳体≤1%磷共晶≤1%2.4造型及浇注系统设计2.4.1造型工艺采用德国箱的尺寸为100产线主要由主造型机,翻箱机、铣浇口机、钻气眼机、移16箱机、合箱机、铸工小车、液压站等组成;全线采用自动化控制,00。主要原理是采用气流预紧实加高压多触头压实造型。生产率为105型/D,时,压实力1485根据缸体的形状及砂箱的尺寸,设计采用一箱两件生产。缸体模样在砂箱内放置位置如图2一一㈨一●尚玎『邓一一肝翩T一P副一一吐刖蠼}7IKIIPI儿广№圭盛井龃矾;划●辎,毒搠一一~0一』揣I_I一【■一十图23OFA2浇注系统根据铸造工艺理论1331及铸件的结构特点,对于缸体类薄壁复杂铸件,必须合理的设计浇注系统,以确保铁水快速、平稳的充型,可以有效地减少砂眼、气孔、冷隔等铸造缺陷。根据相关的资料研究‘35缸体浇注系统的设计方案时,可以借鉴以下一些经验。1.浇注系统按半开放半封闭原则设计为宜,必须具备一定的挡渣功能。这样铁液在充型时较平稳,不会冲击铸型、产生飞溅或卷入气体。内浇道位置尽量避免直接冲击型芯和型壁。2.尽量使铁液流经的整个通道在砂芯内生成,而直浇道难免设置在外模的粘土砂中通过.这时可在直浇道与横浇道相交处设置过滤器一般用泡沫陶瓷质。这样可以过滤铁液在直浇道内可能冲刷下来的散砂,减少砂眼和渣眼。3要有合理的浇注速度。浇注太慢,铁液上升太慢,上型受高温时间长,容易开裂。浇注太快,型腔受冲击力大,还易形成紊流。一般浇注系统截面8~10KG/据以上的经验研究和生产实际,设计的浇注系统如图2计为封闭一开放式浇注系统,最小截面在直浇道下端,前半部为封闭式,使金属液在浇杯及直浇道、集渣仓内起挡渣作用。其后为开放式,使充型平稳,故兼有封闭式及开放式两者的优点。浇注机是从瑞士注时间控制在14~16S。图2制芯及组芯工艺方案设计2.5.1制芯根据汽油机缸体一箱二件的造型工艺,确定铸造一个缸体需要10个砂芯,分别为4个缸筒芯,2个水套芯,2个边芯,2个盖帽芯。采用从西班牙进口的的工艺流程如图22醛树脂液态组分I聚乙氰酸酯液态组分兰堡堕L}尿烷固态粘接剂其固化机理可用下式表示【39】先在定量原砂中按工艺配比加入组分聚乙氰酸脂【4U】的双组分粘结剂,在混均匀后得到冷芯砂,然后利用射芯机紧实到芯盒中,再借助气体发生器,以干燥的压缩空气或者氮气等为载体将定量的雾化或汽化的三乙胺吹入芯盒,将双组分粘结剂中的羟基和异氰酸催化变成尿烷而硬化,继而靠载体气体清出芯砂中残余的三乙胺,得到具有一定强度、满足工艺要求的砂芯14。冷芯的制芯工艺参数如表2.4所示表2.4冷芯的制芯工艺参数HEOFIN.2组芯采用先进的“芯工艺,在制芯工部就将所有砂芯组装在一起,整体上涂料、烘干,再运到造型工部用下芯夹具下芯。显然,这种形式最能保证铸件尺寸精度,减少披缝,提高生产率。下芯夹具应设计为两级定位,即先由长销子与砂箱上的销套定位,以确定下芯夹具的定位,然后再平稳下芯,这样可防止擦砂,保证尺寸精度。缸体砂芯一般都要上涂料,以保证内腔清洁度,不粘砂。涂料绝大多数为水基,浸涂、喷涂均可,但应注意芯头处及排气口不得上涂料,以免堵塞排气通道。若有可能的话,也可在上涂料后再在砂芯上钻排气孔。排气孔周围应放置耐火石棉垫圈,以防止浇注时铁液钻入排气孔中。砂芯上涂料后要彻底烘干,选用的烘干炉应能将炉内湿空气及时排出,以保证烘干效果。制好的砂芯应及时使用,避免吸潮导致砂芯变形、强度降低并给铸件带来气孔陷。砂芯的组芯顺序及方案是先对4个缸筒芯进行定位,然后是2个水套芯分别放在缸筒芯头夹具上,然后装上2个边芯,最后对2个盖帽芯定位。各砂芯在组芯夹具上的位置如图2.6所示。然后利用组芯夹具进行组芯,再用螺钉19将砂芯固定。砂芯在组芯后如图2.7所示。图2SS

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