垂直分型無箱造型線生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的生產(chǎn)實(shí)踐

高志明，朱孔乾，姚繼成

（1.山東常林鑄業(yè)有限公司;2.濟(jì)南鑄造鍛壓機(jī)械研究所有限公司）

垂直分型無箱造型線生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的生產(chǎn)實(shí)踐

高志明1，朱孔乾1，姚繼成2

（1.山東常林鑄業(yè)有限公司;2.濟(jì)南鑄造鍛壓機(jī)械研究所有限公司）

根據(jù)垂直分型無箱射壓造型機(jī)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)472FC汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的工裝及工藝參數(shù)，采用立澆垂直分型方式生產(chǎn)缸體。

缸體；垂直分型；鑄造工藝

472FC缸體是一款高速環(huán)保的四缸直列式汽缸體，鑄件輪廓尺寸為360mm×269mm×232mm，重量32.6kg，主要壁厚4mm，材質(zhì)為HT250，本體硬度要求190—220HB。結(jié)構(gòu)簡圖見圖1。該款機(jī)型不使用缸套，是一個(gè)復(fù)雜、薄壁，高強(qiáng)度、高精度的灰鑄鐵鑄件。其質(zhì)量的好壞直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。因此對鑄造工裝工藝的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)過程質(zhì)量控制有很高的要求。

1 鑄造工藝設(shè)計(jì)

鑄造工藝設(shè)計(jì)見圖2，選用濕型砂鑄造，在VMM6080D垂直分型無箱造型線上生產(chǎn)。立澆垂直分型，每箱一件，所用砂芯全部為熱芯。整個(gè)鑄型由8個(gè)砂芯組成，手工組裝后使用自動(dòng)下芯機(jī)下入型腔。主要工藝參數(shù)選擇為：鑄造收縮率0.8%，外模起模斜度1～3°，芯盒起模斜度＜2°，鑄造加工余量1～3mm，最小鑄出壁厚3mm。

1.1 澆注系統(tǒng)

內(nèi)澆道設(shè)在缸體曲軸檔座，阻流設(shè)在橫澆道前端，在側(cè)板芯上安放泡沫陶瓷過濾網(wǎng)片（位于橫澆道前）。直澆道和橫澆道由砂型形成，內(nèi)澆道由砂芯形成。

1.2 排氣系統(tǒng)

在外模型板上靠近蓋板芯芯頭頂部安放垂直出氣片，分別對型腔和缸筒芯進(jìn)行排氣；同時(shí)在與型腔相通的出氣片底部安放集渣、出氣冒口。

水套芯、蓋板芯鉆排氣孔。水套芯、水孔芯頭鉆排氣孔，蓋板芯使用鉆頭鉆通孔，鉆孔時(shí)使用鉆模，以確保水套芯出氣孔與蓋板芯出氣孔配合準(zhǔn)確，排氣通暢。

分別對水套芯上的8個(gè)出砂孔芯頭鉆出氣孔，鉆孔須在砂芯浸涂涂料后進(jìn)行，對兩側(cè)板芯與水套芯出砂孔配合的芯頭鉆通孔進(jìn)行排氣。

1.3 砂芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

四個(gè)缸筒芯在Z956B殼芯機(jī)上制作，兩開模，每盒兩件。蓋板芯、側(cè)板芯、水套芯在Z8625C熱芯機(jī)上制作。蓋板芯、側(cè)板芯為雙工位兩開模制芯，每個(gè)芯盒出一套缸筒側(cè)板芯；水套芯為雙工位兩開模制芯，每盒兩件。所有砂芯使用醇基石墨涂料浸涂，浸涂后點(diǎn)火烘干。水套芯進(jìn)烘芯爐烘干后再浸涂。整體砂芯組芯后螺栓鎖緊（圖3），制芯作業(yè)工藝見表1。

表1 制芯工藝參數(shù)

2 生產(chǎn)工藝

2.1 造型、澆注

使用垂直分型無箱造型線生產(chǎn)。砂型尺寸850mm×600mm，垂直分型。造型后，將砂芯放置在下芯框上，自動(dòng)下入后合型，使用自動(dòng)澆注機(jī)澆注，澆注溫度 1390～1430℃。

2.2 鐵液熔煉

采用10t長爐齡水冷沖天爐和10t感應(yīng)電爐雙聯(lián)熔煉。爐前采用光譜分析儀和三角試塊對鐵液進(jìn)行檢測控制。采用熱電偶測溫槍對鐵液進(jìn)行溫度檢測。

鐵液進(jìn)行兩次孕育處理，第一次為電爐出鐵時(shí)孕育，第二次為鐵液向澆注機(jī)倒包時(shí)孕育，澆注時(shí)進(jìn)行隨流孕育。

2.3 清理

鑄件進(jìn)行粗拋、精拋兩次清理，粗拋使用步進(jìn)式清理機(jī)，精拋使用卡抓式清理機(jī)。鑄件表面噴涂黑色亞光防銹油漆，防銹要求通過96h鹽霧試驗(yàn)檢查。曲軸檔、缸筒內(nèi)、缸蓋接合面及油底殼接合面噴涂防銹油。

3 缺陷及解決措施

缸筒壁厚不均勻。產(chǎn)品前期生產(chǎn)時(shí)存在缸筒壁厚不均勻問題，客戶要求任一垂直缸筒中心截面上鑄件缸筒壁厚差不超過1.8mm（汽缸間除外），實(shí)際生產(chǎn)時(shí)壁厚差最大時(shí)為2.5mm，重點(diǎn)是一、四缸筒壁厚，當(dāng)時(shí)采取的措施是對水套芯進(jìn)行整改，適當(dāng)進(jìn)行補(bǔ)正，壁厚差問題有所好轉(zhuǎn)，但不穩(wěn)定，考慮使用芯撐進(jìn)行解決，但增加成本，最終通過更換耐高溫低膨脹覆膜砂得到了解決。

氣孔缺陷。主要原因是芯砂發(fā)氣量大、砂芯透氣性差；型、芯排氣不暢；澆注溫度低等原因。采取措施：控制砂芯發(fā)氣量,水套芯上鉆排氣道，并使用石棉墊對氣道進(jìn)行密封，避免鐵液進(jìn)入堵塞氣道；工藝要求砂芯制芯后使用時(shí)間期限及干燥程度；控制澆注溫度。

砂眼缺陷。產(chǎn)生原因：1）由砂芯上帶有的砂粒、涂料團(tuán)等形成；2）組芯時(shí)砂芯整體尺寸超差，下芯后與型腔干涉造成擠砂；3）下芯框磨損，砂芯在下芯框內(nèi)不定位。采取對策：控制砂芯制芯、修芯、組裝質(zhì)量，使用檢具對成品砂芯進(jìn)行檢查；定期檢查下芯框尺寸，有磨損時(shí)及時(shí)更換襯板。

4 結(jié)束語

根據(jù)垂直分型無箱射壓造型機(jī)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)前模板、后模板、芯盒、下芯框等工裝；結(jié)合我公司多年鑄造經(jīng)驗(yàn)，最終確定制芯、造型和澆注等工藝參數(shù)。通過實(shí)踐表明，采用立澆垂直分型方式在垂直分型無箱造型線上生產(chǎn)缸體，能減少水套芯所受的鐵液浮力，不使用芯撐也能滿足鑄件缸筒壁厚差的要求；通過在砂芯頂部芯頭上設(shè)計(jì)的排氣通道，將砂芯及型腔內(nèi)的氣體直接排出，取消了在水平鑄造線上生產(chǎn)缸體時(shí)兩側(cè)面螺栓搭子增設(shè)出氣針的設(shè)計(jì)，減少后序清理打磨的工作量。該款缸體經(jīng)過小批試制、批量生產(chǎn)供貨，產(chǎn)品質(zhì)量十分穩(wěn)定。

Practice in Production of Engine Cylinder Block with Vertical Parting Flaskless Molding Line

GAO ZhiMing1，ZHU KongQian1，YAO JiCeng3
（1.Shandong Foundry Industry Co.Ltd.,Shandong China；2.Jinan Foundry&Metalforming Machine Research Institute Jian 250022,Shandong China）

Production technology of Model 472FC automotive engine cylinder block with Model VMM6080D vertical parting flaskless molding line has been introduced.

Cylinder block；Vertical parting flaskless molding line；Foundry technology

TG231.6;

A；

1006－9658（2012）01－3

2011－11－21

2011－162

高志明（1967－），男，高級(jí)工程師，從事鑄造生產(chǎn)管理