發布日期：2022-10-09 點擊率：107
關鍵詞：鋁合金缸蓋、重力鑄造、可傾式頂澆注工藝、順序凝固
定邦模具廠創建于上世紀90年代初期，專業從事汽車發動機鋁合金缸蓋金屬型重力鑄造模具設計與制造，迄今已生產了20多種型號，60多套氣缸蓋模具。21世紀初，為適應中國汽車工業大發展的潮涌，聘請國內金屬型重力鑄造的工藝、模具方面的10多位專家組建了定邦汽車缸蓋模具研究所，致力于汽車缸蓋（鋁合金）的鑄造工藝和模具的開發和研究。
汽缸蓋是汽車發動機中一個十分重要的部件，其上部置有凸輪軸，下部與氣缸體、活塞組成燃燒室，兩邊是進氣道和排氣道，與油氣進入的進氣歧管件和廢氣排出的排氣管件相接，內有貫穿的冷卻水道和潤滑油路。因此，在對發動機的功率和工作性能的影響舉足輕重也就很清楚了。氣缸蓋的工作情況是，當燃氣在燃燒室內爆燃時，氣體溫度瞬間高達1100℃以上，這種高溫熱沖擊反復作用產生高達7MPa壓力直接于汽缸蓋與汽缸體的連接處。因此，氣缸蓋在發動機整個工作過程中是處于高溫狀態下，承受巨大的熱沖擊作用，工作條件甚為惡劣。從氣缸蓋的鑄件結構上來看，內腔結構復雜，形狀多變化，壁厚不勻，其中氣缸蓋冷卻水道內腔彎彎曲曲，壁厚一般在4-5毫米，最薄處只有2.5毫米。而且隨著汽車發動機向高效率、低油耗、少污染的方向發展，氣缸蓋的結構會變得愈來愈復雜。
由于缸蓋的特定工作條件要求，對缸蓋的性能要求非常高。例如氣缸蓋要承受起0.3-0.4MPa的氣密試驗無滲漏；在幾何形狀上進排氣道要求很嚴，其直接影響油氣進入的方向，混合情況，直接影響發動機功率，起動速度，一般都進行流道試驗檢查；燃燒室容積是發動機的一個重要參數（排氣量的一個組成），對電噴發動機而言，其燃燒室容積誤差，還直接影響發動機減少“爆缸”，影響發動機穩定性，一般要求容積誤差在2.5%以內，也就是說只有零點幾毫升誤差；缸蓋內部的冷卻水道形狀和容積大小對發動機的使用壽命都會直接有影響。因此，我們說汽車發動機缸蓋的鑄造生產技術要求高、難度大，其模具的設計、制造是其中很重要和很關鍵的一個保證。
汽車工業率先發展鋁鑄造工業以來，曾先后出現了多種鑄造工藝的應用，如金屬型重力鑄造、低壓鑄造、高壓鑄造、砂型鑄造以及消失模鑄造等。伴隨著數十年歷程的市場競爭和技術的不斷改造，發動機的重要部件鋁缸蓋的生產工藝已基本走向統一，那就是起著主導作用的金屬型重力鑄造工藝。目前，在全球幾仟萬件鋁缸蓋總產量中，近85%的鑄造生產都是采用金屬型重力鑄造工藝的。
金屬型重力鑄造工藝的優勢：
1．金屬型重力鑄造工藝在全球應用最為廣泛，是最佳的選擇
2．在同等生產規模下，比其它的鑄造工藝（如低壓鑄造）比較，體現了整體投資的經濟性，以最少的投資提供最大的生產能力。
3．金屬型重力鑄造模具的工藝可靠，質量穩定，定型后模具壽命長，維修簡單，占地面積小。
4．金屬型重力鑄造工藝生產鋁缸蓋、進氣歧管成品率明顯優于其它鑄造工藝。模具成本低，協調澆注系統靈活性好。
在缸蓋模具設計制造中，因為每個型號的原型設計就有差別，日本零件按低壓鑄造設計的較多，采用重力鑄造時，不可避免要對鑄件的結構或壁厚作些同步改造。西歐美國一般設計零件時就采用重力鑄造。
現市場缸蓋生產采用二種形式的澆鑄方式，與廠家的生產習慣和配套設施切切相關。一是水平澆注方式，模具水平放置，鋁水直接倒在澆道中；二是可傾式澆注方式，模具跟著澆臺從0°-90°傾轉，料斗跟著模具邊傾轉邊進料（現在已是我廠澆鑄缸蓋、進氣歧管的主流方向）。可傾式成品率比水平可增加5-6個百分點。
根據我廠多年來的制作經驗，已探索出一套比較可行的鑄造工藝：
a．掌握順序冷卻和均衡冷卻的原理，根據不同缸蓋型號要求作出相應的對策。
b．澆冒口系統熔入模具設計中，是模具的組成部分，保證澆注時鋁液不產生紊流，不產生渦流，開放式澆道是關鍵（進料、排氣、補縮分明）。
c．采用了CAD/CAM在鑄造模具的設計、制造上應用。使用Ug和Proe造型軟件，加工中心數控加工，保證了模具的精度和重復性。
d．泥芯定位準確和泥芯排氣通道順暢，有些水道芯結構排氣困難時芯頭處可考慮引氣。
e．熱芯盒匹配相應的射芯機，難度大的水道芯一般必須在氣混砂的情況下才能做得好，射口截面一般與芯子的平面平方有一定的比例。
f．每壹個缸蓋，一般澆出后和熱處理后都要變形的，為保證每個燃燒室容積相等，所以模具上燃燒室的高度安排是不同的。
g．我廠設計的澆冒口系統材料與工件，比例一般控制在0.5～0.8：1（冒口+澆口重量）：（鑄件質量）。
經過我廠實踐，得出結論：氣缸蓋采用可傾式重力鑄造工藝成品率最高。一般熔煉工藝匹配好，成品率可達90%以上。
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