灰铸铁缸体缸盖铸件质量控制技术

缸体、缸盖是汽车中尺寸大、形状夏杂、技术要求高的零件,缸休、缸盖铸件的质量综合地反映了铸造厂的工艺技术水平、管理水平和人员素质。现在汽车设计上力求降低单位功率重量,降低燃油消耗,提高使用的经济性,因此,缸体、缸盖等铸件在保证强度、刚度的前提下,力求减小壁厚,降低重量。与此同时,对这类铸件相应地在尺寸精度、表面粗糙度、内腔清洁度、材料性能、内在质量、材料均匀性与尺寸稳定性等方面提出一系列的要求。
    对照国外各厂家的缸体、缸盖技术条件,化学成分中常规五元素的含量范围差别不大,,。从产品技术条件上看,化学成分的范围比较宽,但各个厂实际生产中往往根据自己的生产条件和用户的要求来选定更窄的成分范围,以确保铸件的质量和性能,不能指望按照技术标准中规定的成分便能稳定生产出合格的铸件。

60年代以前普遍采用相当于牌号HT200生产缸体和缸盖,现在则广泛采用相当于HT250牌号。提高牌号首先要求严格控制化学成分,尤其是碳、硅含量。英国铸造厂生产缸体、缸盖时,铸铁的含碳量偏差控制在士0.06%范围内,含硅量的偏差控制在士0.08%范围内。二汽生产6100缸体,为使材质牌号稳定达到HT250,要求控制碳3.20%-3.35%,硅1.9%~2.2%,碳当量3.85%~4.05%。若碳当量低于3.85%,收缩倾向扭加,缸休渗漏率增加,若碳当量高于4.05%,则机械性能难以稳定达到牌号要求。缸体、缸盖的金相组织均毫无例外地要求以A型石墨为主,要求基体的珠光体量在95%以上,对于缸筒部份尤其必须达到规定的要求。为了保证基体尽可能高的珠光体量,硅含量不宜过高,国内外生产缸体一般控制在0.6%~0.7%之间。磷对缩松的影响是很敏感的,尽管国内外缸体、缸盖技术条件普遍规定磷的含量允许达到0.12%~0.15%,但实际上许多厂家在生产中对磷含量都有严格的限制。长期累计起来的统计资料表明,铸件不致密总是与高含磷量相联系的。近年来国外随着大量使用废钢作炉料,缸体、缸盖的含磷量已大大降低,一般控制在0.10%以下,但即使在这样的范围之内,铸件含磷量处于上限或下限,其致密性的差别还是明显的。低含磷量也有其不利的一面,当磷<0.05%时铸件表面就会产生飞翅和粘砂,这种缺陷随着含磷量的增加而逐渐减轻。但是对缸体、缸盖这类铸件来说,关键问题是提高致密性,降低渗漏废品率,因此磷应严格控制。英国铸造厂磷规定为0.05%~0.06%,西德大众铸造厂与我国二汽铸造一厂生产缸体、缸盖时均要求磷含量小于0.08%。SI,C以往认为硫是钢铁中的有害元素,希望含量越低越好,但近年来各国的研究已得出一致结论,当铁水中含硫量低于0.04%时,用普通硅铁孕育时效果较差,孕育衰退较快。

各国十分重视铸铁中微量有害元素的控制。灰铸铁件中Si的能使石墨组织恶化,大大降低其机械性能。的研究指出,灰铸铁中哪怕只含对机械性能的有害影响就会显示出来西德大众缸体要求镇。也是必须控制的,过量的使铸件出现针孔缺陷,金相组织有过量铁素体,机械性能不合格。认为,铁水中含量超过就有出现针孔的危险。当铸铁含氮量为一写时,氮可使片状石墨的尖端钝化并促成珠光体基体,使机械性能提高,但当含氮量超过时,则促进形成裂纹状缺陷。为了限制铸铁中的含氮量,要求对生产缸体、缸盖型芯的树脂砂含氮量进行控制,要求芯砂中含氮量低于巧。

在缸体、缸盖的生产中,国外十分重视浇注温度的控制。认为,对大多数缸体、缸盖来说,宜的浇注温度为1390-1420℃。若浇注温度太高,则铁水收缩增加,促使铸件内部产生缩孔与缩松。浇注温度太低时,铸件会产生气孔缺陷。

为了保证生产中能稳定地获得要求的化学成分和铁水温度,国外汽车铸造厂普遍采用双联熔炼。熔化铸铁多数用冲天炉,少数用电弧炉或无芯感应电炉。冲天炉熔化的铁水比电炉铁水有较小的激冷倾向和收缩倾向,用冲天炉铁水生产缸体、缸盖,更容易得到金相组织合乎要求,组织与性能均匀的健全铸件。铁水保温炉普遍采用大型有芯槽式工频炉。

对于缸体、缸盖来说,孕育处理是十分重要的环节。孕育是消除白口,改善加工性能,细化共晶团,获得型石墨,使石墨细化及分布均匀,改善基体组织,提高机械性能,减小断面敏感性的重要工艺措施。孕育也有副作用。细化共晶团的结果常常导致缩松的增加,由于孕育剂中含有铝,孕育量过高也会因一一铁水中含铝量增加而产生针孔缺陷。孕育提高铸铁的成核程度,增加共晶团的数目,导致凝固过程中作用在铸型上的膨胀力增大,其结果可能使铸件产生缩孔和缩松因此在缸体、缸盖生产中特别要注意控制孕育量。

提高缸体、缸盖铸件的尺寸精度,减小啥厚,减轻重量,是国外的共同趋势。

提高铸件精度涉及原辅材料、模具工装、设计、工艺、管理及人员素质等各个方面。提高铸件精度,首先要保证铸型的紧实度。如果铸型紧实不够,刚度不足,它将经受不住铁水的静压力以及由于石墨析出体积增加而引起的膨胀力的作用,从而导致铸件超过要求尺寸。国内外普遍采用高压造型来生产缸体和缸盖,通常铸型刚度可得到保证,但型砂性能必须与之相适应。型砂水分需要严格控制。因为高水分例如超过会导致铸型不紧实。型砂破碎指数太高例如指数达到,韧性太高,也难以紧实。英国工厂生产缸体、缸盖的高压型砂的性能指标一般为湿压强度一,破碎指数一,水分一,粘土含量一,紧实率朽。每次配砂时,新鲜膨润土的加人量一般不超过,煤粉不超过,新砂加人量为,淀粉加人量为片。

提高模具工装的设计与制造精度也是至关奋要的。德国、日本、西班牙等都有专门设钊创造缸体、缸盖等工装模具的专业工厂,这些家积累了各种大小缸体、缸盖采用不同型芯铸造时的收缩和变形数据,用以指导模具的设计和制造。为了提高模具的耐磨性和改善粗糙度,模具需经时效处理,加工后表面镀镍或镀铬抛光。国外模具制造精度达到士,表面粗糙度林。相比之下,国内模具制造精度只能达到土,为一卜。为了达到高精度要求,国外广泛使用仿形铣、座标锉、数显铣床和数显电火花加工机床加工,其装备远好于国内的工模具车间。

砂箱、型板要求定期检查,英国工厂要求定位销和定位衬套磨损超过时就要换掉。

在世界铸件市场上,复杂程度不同的铸件的价格差别很大。汽车铸件中比较简单的制动鼓铸件每吨约一美元,而比较复杂的缸体、缸盖铸件每吨在美元以上。目前,我国汽车铸件的出口基本上还局限于比较简单的铸件,而复杂的缸体、缸盖铸件还难以打人国际市场,甚至某些引进的汽车发动机在国内制造时还要从国外以高价购买缸体、缸盖铸件,如果我们国内生产的缸体、缸盖铸件能够取代国外产品,并返销国外,其经济效益是十分显著的