发动机缸体缸盖消失模铸造技术工装夹具
2022-06-25 20:07:52 蓝戈五金网
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