鋁合金汽車發動機缸體的壓鑄生產
關鍵詞:缸體 發布時間:2015-07-06 點擊數:1728
1.缸體壓鑄特點
眾所周知,壓鑄產品中有很多產品用于汽車的零部件。隨著對環保,輕量化的要求日益提高,汽車中的許多關鍵部件,如發動機缸體等,逐漸轉向壓鑄生產。多年來,歐美和日本的大多數汽車公司已經采用壓鑄方法生產鋁合金發動機缸體。在國內,用壓鑄方法生產鋁合金發動機缸體目前也成為一種趨勢。
相比傳統的鑄造,壓鑄缸體有以下優點:
(1)效率高。在所有的鑄造方法中,壓鑄是一種生產率*高的方法。這主要是由壓鑄過程的特點決定的,且隨著生產工藝過程機械化、自動化程度進一步發展而提高。生產一個缸體的時間一般為3分鐘左右,相對傳統的低壓或者砂型鑄造省時省力:
(2)精度高a只需個別部位加工即可使用:
(3)鑄件的強度和表面硬度較高;
(4)節能省耗。一般每臺設備每年可生產7萬件左右:
(5)占地面積少。
(6)工藝路線短。傳統的鑄造工藝,缸體生產需要經過造型、制芯、澆注、冷卻、落砂、清理、機加,熱處理等諸多工序。而壓鑄則只需提前加工模具,澆注后很快將缸體毛坯鑄件從壓鑄島中取出,或者由人工去除飛邊毛刺,之后進行檢驗、加工等便可。
壓鑄也有一定的缺點:
(1)鑄造缺陷較多。由于液體合金充型速度極快,型腔中的氣體很難完全排除,常以氣孔形式存留在鑄件中。另外,壓鑄填充過程中的氧化夾雜等,如果集渣包等設計不合理,容易殘留在產品內部:
(2)壓鑄初次投資較高。有統計,如果生產的缸體數量低于10萬個的話,低壓鑄造或砂型鑄造的成本低于壓鑄。
2.缸體圖片及壓鑄島布局
排量在2.0以下的汽車缸體一般為直列3缸或四缸,而大于2.0排量的缸體則可能為直列六缸或V型六缸。
目前來講,一般的壓鑄島(壓鑄機和各周邊設備一起統稱為壓鑄島)布局比較復雜,而且沒有標準的布局格式。每個壓鑄廠家都會根據自己生產的經驗和特點提出一些與眾不同的布置,從而方便生產。但是壓鑄島的基本周邊設備一般如下:
1.壓鑄機。噸位從2200噸到4400噸不等,主要由產品投影面積和增壓壓力決定;
2.鋁合金融化爐,或者鋁合金保溫爐。噸位一般在兩噸左右,由產品重量和生產節拍決定;
3.噴涂設備。或者采用雙軸式噴涂,或者采用機器人噴涂。噴嘴的布局和噴頭結構要求高,要能保證噴涂的質量;脫模劑的容器需要足夠大,否則脫模劑添加過于頻繁;
4.取件設備。一般采用機器人取件。因為軸數太少,普通的簡單取件手不能滿足要求,且無法實現自動化運行;
5.風冷架或水冷箱。根據不同廠家的要求、經驗和缸體的特點而定。
6.切邊機。用于去除集渣包和澆道等。
7.缸套輸送帶。缸套作為鑲嵌件需要用輸送帶送達相應位置,由機器人放入模具。
8.模溫機。因為缸體生產對模具溫度要求很高,模溫機是不可或缺的。
壓鑄島的布局可以是各式各樣
3.V型缸體的生產
國內目前為止還沒有采用壓鑄機進行V型缸體生產的廠家。v型發動機缸體主要是缸套部分的抽芯比較困難,其余部分和直列的缸體沒有太大的區別。,比較簡單的解決方法是在動定模板之間添加第三塊模板,且稱為中模板。中模板和動模板之間用液壓連接。開模時,先打開動模板,然后抽芯,“然后再打開中模板。之后上下左右滑塊打開,這樣就可以順利把缸體從模具中取出。
圖3為一v型缸體生產原理示意圖,使用圖中所示原理,歐洲、美國、韓國等地區和國家已經實現V6缸體的壓鑄生產。
4.壓鑄工藝要點
首先,應該合理設計缸體壓鑄件的澆注系統。通常缸體壓鑄件的澆注系統有兩種形式:單側澆注系統和雙側澆注系統。單側澆注系統一般適于小型缸體,雙側澆注系統一般用于大型缸體。齒形激冷排氣塊排氣集渣效果良好,獲得廣泛使用。齒形排氣道的厚度大致控制在0.6ram以下。
采用合理的工藝參數,包括壓射行程、壓射速度、壓射壓力及壓鑄溫度等,對提高壓鑄缸體質量和保持質量穩定性非常重要。通常,缸體壓鑄的慢壓射速度控制在0.2m/s左右,快壓射速度控制在3-5m/s,或者填充速度控制在30.50m/s,壓力一般不低于60MPa.
缸體壓鑄對壓鑄溫度更為敏感。對于常用合金,金屬液的溫度要控制在640℃~680℃之間,模具的溫度噴涂后控制在150℃~200℃之間。要使用模溫機對模具溫度進行控制,實際上,模溫機已成為缸體壓鑄中不可缺少的輔助設備。同時要設置足夠的冷卻/力口熱管道,保證對模具溫度的有效控制。
除去前述各因素外,合金液的質量也是不可忽略的。應充分注意合金液質量,避免合金污染,必要時應進行除氣和精煉處理。真空方法也是缸體壓鑄一個有效的質量保證措施,但會增加額外工序。目前許多壓鑄廠在生產缸體時未采用真空方法,也能壓鑄出合格產品。
缸體壓鑄件的缺陷主要包括氣孔、縮孔、冷隔、裂紋、夾渣等,缸體壓鑄件質量受多種因素影響,要綜合考慮各種因素控制缺陷的產生。
5.總結
缸體的壓鑄生產有其自身的優缺點,但在技術和經濟上具有明顯的優勢。它不僅能達到較高的生產率,而且從材料至成品的整個生產過程也表現為*短的工藝路線。僅2008一個年度,國內由布勒公司引入了7條2700噸級別的鋁合金發動機缸體生產線。由此可見,由傳統鑄造方法向壓鑄轉型來生產汽車缸體已經成為一個發展趨勢。相信隨著我們國家科技的發展,更多的復雜缸體生產線將會引入我國,從而進一步提高我國的壓鑄水平。