灰铸铁汽缸体常见缺陷原因与对策大全.docx
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1、1气孔气孔通常是汽缸体铸件最常见的缺陷,往往占铸件废品的首位。如何防止气孔,是铸造工作者一个永久的课题。汽缸体的气孔多见于上型面的水套区域对应的外表面(含缸盖面周边),例如出气针底部(这时冒起的气针较短)或凸起的筋条部,以及缸筒加工后的内表面。严重时由于型芯的发气量大而又未能充分排气,使上型面产生呛火现象,导致大面积孔洞与无规律的砂眼。在现代生产条件下,反应性气孔与析出性气孔较为少见,较为多见的是侵入性气孔。现对侵人性气孔分析出如下:1.1 原因1.1.1 型腔排气不充分,排气系统总截面积偏小。1.1.2 浇注温度较低。113浇注速度太慢;,铁液充型不平稳,有气体卷入。1.1.4 型砂水份偏高
2、;型砂内灰份含量高,型砂透气性差;1.1.5 对于干式气缸套结构的发动机,水套砂芯工艺不当(如未设置排气系统或排气系统不完善;或因密封不严,使浇注时铁水钻入排气通道而堵死排气道;砂芯砂粒偏细,透气不良;上涂料后未充分干燥;砂芯砂与涂料发气量太大,或发气速度不当;涂料的屏蔽性差)o经验证明,干式缸套的缸体的气孔缺陷,很大程度上与水套工艺因素相关联。1.1.6 孕育剂未经干燥且粒度不当;铁液未充分除渣,浇注时未挡渣,由此引起渣气孔。1.1.7 浇注时未及时弓I火1.2对策1.2.1 模型上较高部位设置数量足够、截面恰当的出气针或排气片;而芯头部位设置排气空腔。上述排气系统均应将气体引至型外。通常排
3、气截面应为内浇道总截面积1.51.8倍左右。1.2.2 浇注系统按半开放半封闭原则设置为宜,且须具有一定的拦渣功能,这样铁液充型时比较平稳,不会冲击铸型或产生飞溅或卷人气体。而浇注系统的截面大小以8-IOkg/s的浇注速度来计算较为适宜。1.2.3 铁液的熔炼温度应不低于1500Co,而手工浇注时末箱的浇注温度应控制在1400C左右(视铸件大小与壁厚可适当调整)。最好能采用自动浇注,浇注温度误差应在20C。以内1.2.4一个好的适于高压造型的砂处理系统,型砂水分应控制在2.8-32%,其时的紧实率应在36-42%之间,而温压强度应达180-22OkPa(均指在造型机处取样检测)。为达这些指标,
4、需监控型砂的灰份,辅助材料的添加量,合适的原砂粒度、循环砂的温度及混砂效率。1.2.5 注意做好铁液去渣,浇注时挡渣引火以及孕育剂的干燥等工作。1.2.6 对于干式汽缸套结构的发动机缸体,至关重要的是要有非常完善到位的水套砂芯工艺:a、水套堤芯用砂的平均细度较之其他砂芯要粗一些,以求有良好的透气性。b、设置充分的互相连通的排气孔网并使之能排出型外,这些孔网尽可能在制芯时生成,亦可在成型后钻加工形成。对于前者要定期监控检查孔网是否畅通(当心部芯砂固化不良时易将孔网堵塞)。c、对砂芯砂性能要综合考虑,不能片面追求强度。当强度太高时,势必要增大树脂用量,从而使芯砂发气量太高;而当水套芯的结构比较复杂
5、纤薄砂厚不均匀,且又能开出排气孔网时,就要求砂芯有较高的强度,即使发气量大些也无妨。d、当水套芯有排气孔网时,涂料要有较好的屏蔽性;当水套芯截面不便设置排气孔网时,涂料要有较好的透气性,这时砂的粒度也应更粗些。e、当水套芯布有排气孔网,且使用屏蔽性涂料时,在浸涂时要防止涂料液进入排气孔网,更要注意封火措施(可使用封火垫片材料),以免浇注时铁水进入排气孔网,把排气道堵死;f、涂料的发气量要低,且施涂后一定要充分干燥。一个成熟的水套芯工艺,可以将缸筒加工后内表面的气孔废品率控制在3%o,甚至更低。与缸体水套芯相类似,对缸体的油道芯、挺杆腔砂芯以及缸盖的水套芯,其工艺方法、工艺措施也可仿照缸体水套芯
6、的工艺思路来考虑。2砂眼砂眼也是汽缸体(汽缸盖)铸件的常见缺陷,多见于铸件的上型面,也有在缸筒内表面经加工后暴露出来的O2.1 原因2.1.1 浇注系统设计不合理。2.1.2 型砂系统管理不善,型砂性能欠佳。2.1.3 型腔不洁净。2.1.4 砂芯表面状况不良或是施涂与干燥不当。2.2 对策2.2.1 就浇注系统设置方面来说,为避免或减少砂眼缺陷,应注意以下事项:a、要有合理的浇注速度。截面太小,则浇注速度太慢,铁液上升速度太慢,上型受铁液高温烘烤时间长,容易使型砂爆裂,严重时会成片状脱落。浇注系统的比例,应使铁液能平稳注人,不得形成紊流或喷射。b、尽量使铁液流经的整个通道在砂芯内生成,通常堤
7、芯砂(热法覆膜砂或冷芯砂)较之外模粘土砂更耐高温铁液冲刷。而直浇道难以避免设置在外模的粘土砂砂型中通过,这时可在直浇口与横浇口搭接处设置过滤器(最好是泡沫陶瓷质),可以将铁液在直浇道内可能冲刷下来的散砂和铁液夹渣加以过滤,从而可减少砂眼和渣眼。c、浇道是变截面的,因此变截面处应尽可能圆滑光洁,避免形成易被铁液冲垮的尖角砂。d、浇道的截面比例宜采用半封闭半开放型式,以降低铁液进入型腔时的流速与冲击,而内浇道位置应尽可能避免直接冲击型壁和型芯,且呈扩张形为好。2.2.2 为防止铸件的砂眼缺陷,型砂方面的主要措施是:a、是控制型砂中的微粉含量。型砂在反复使用中,微粉含量会越来越高,这会降低型砂的湿压
8、强度,水分及紧实率则会提高,使型砂发脆。b、浇注时砂芯溃散后混入旧砂,未燃尽的残留树脂膜,会使型砂的韧性变差,产生砂眼的可能性也增大。为此需要改善型砂的表面稳定性,降低脆性、提高韧性,方法是在型砂中添加适当的旷淀粉,也有的改用FS粉,均可取得良好的效果,也可以在型腔表面施表面安定齐J(喷洒)。2.2.3 在造型、翻箱,特别是下芯、合箱等各环节容易将砂粒掉人型腔,而又未能清理干净,极易造成铸件砂眼缺陷。为此,一是要选取恰当的芯头间隙和斜度并保证下芯和合箱的工装精度,以免碰坏砂型或损坏型芯而将砂粒散落在型腔内;二是合箱前清理干净型内可能掉入的砂粒(抽吸法好于吹出法)。2.2.4 不能忽视的是,砂芯
9、的飞边毛刺要清理干净,上涂烘干后待用的砂芯表面的砂粒灰尘也要吹净,否则容易被铁水冲刷并富集在铸件某处形成砂眼。同时,需要强调的是,砂芯上涂不能太厚,尤其是当工艺要求个别砂芯的个别部位或全部两次浸渗涂料时,涂料不能太厚,且须等第一次上涂干燥到一定程度后才能上涂第二层,否则浇注时过厚的涂料会爆裂而形成夹砂(渣)。3脉纹(飞翅)通常在铸件的内表面或热节部位,如缸体缸盖的水套腔内,或是进排气道内,由于浇注时高温铁液的作用,使砂芯硅砂发生相变膨胀引起砂芯表面产生裂缝,液体金属渗入其中,从而导致铸件形成飞翅状凸起的缺陷,即“脉纹”。脉纹一旦出现,难以清理。当水套腔内有脉纹时,轻者会影响内腔的清洁度,重者会
10、影响冷却水的流量,从而降低对发动机的冷却效果,甚至会引起“烧缸”、“拉缸”严重后果;当气道内出现脉纹时,会影响气道涡流特性,最终影响发动机的整机工作性能。生产实践表明,冷芯工艺产生脉纹的倾向要稍大于壳芯产生脉纹的倾向。1.1 原因1.1.1 如上所述,产生脉纹的根本原因是高温铁液作用于砂芯引起硅砂的膨胀裂纹。1.1.2 砂芯材料不具备低膨胀的性能,或者其自身不能吸收这种受热产生的膨胀。1.1.3 砂芯的韧性或高温强度不足以克服膨胀应力导致产生裂纹。1.1.4 所用涂料不能抵御砂芯在高温下产生膨胀裂纹。1.1.5 铁液未能在砂芯产生裂纹前凝固结壳,从而预防脉纹产生。1.2 对策针对3.1所列产生
11、脉纹的原因(或者说脉纹形成的机理),显然应采取如下措施:1.2.1 在保证能得到健全铸件而又不产生气孔等缺陷的铁液充型温度下,尽可能采取较低的浇注温度以减轻砂芯受热膨胀的程度;同时采用较快的浇注速度,以避免砂芯长时间受到高温烘烤可能产生的膨胀裂纹。1.2.2 用于易产生脉纹砂芯(如水套芯、进排气道芯)的芯砂原砂预先进行消除相变膨胀处理,或者在砂芯材料中添加一些辅助材料,降低砂芯材料的热膨胀率;再就是原砂的颗粒组成以三筛或四筛级配,以求砂芯材料能自身吸收膨胀变形。1.2.3 必要时,在砂芯材料中使用一定比例的非石英系列砂(如橄榄石砂、错英砂等),第一它们的膨胀率极小,第二其导热性好,使铁液结壳时
12、间早于砂芯相变膨胀开裂时间。1.2.4 提高砂芯材料的韧性和高温强度。1.2.5 使用强度、韧性优良,且导热性能好的烧结型涂料,以增强砂芯表面抗膨胀裂纹的能力。以上这些措施既适用于冷芯砂,也适用于热法覆膜砂(壳型砂)。由此看出,预防或减少脉纹缺陷的主要措施是改善砂芯膨胀性能。4 .清洁度现代发动机对清洁度的要求十分苛刻。对汽缸体(汽缸盖)铸件而言,水腔、油腔、挺杆室等部位允许残留的砂粒和异物,仅限为数克(g)以内。许多企业尽管采取了二次抛丸、强力抛丸,甚至引进了先进的抛丸设备,如鼠笼或机械手抛丸,要完全达到内腔清洁度要求,仍然较为困难,无论是壳芯或冷芯,情形均一样。4.1 原因清洁度达不到要求
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