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1、 百铸网 发动机机体消失模铸造工艺的探讨郭鹏，叶升平（华中科技大学，湖北武汉，430074）摘要：本文讨论了消失模铸造发动机缸体的优势，分析了消失模铸造发动机缸体的行业发展前景，着重介绍了六缸发动机缸体立式倾斜底注工艺、卧式侧面底注工艺、立式顶注工艺，以及四缸发动机缸体侧面立式阶梯浇注工艺、一箱两件立式顶注工艺等各种不同的浇注工艺。关键词：消失模铸造；发动机缸体；铸造工艺汽车发动机是汽车的心脏，发动机的性能很大程度上决定了整车的性能。其制造水平是衡量一个国家汽车工业水平的重要标志之一，进而也在很大程度上代表了一个国家制造业的发展水平! 不断提高发动机功率，降低燃油消耗量和减少尾气排放一直都是是
2、汽车工业自身发展的需求。随着消失模技术的发展和成熟，消失模工艺日渐普及，从生产材质单一的简单铸件，发展到可生产形状越来越复杂、材质种类也越来越多的铸件。现在消失模生产各种铸铁箱体件的工艺已经很成熟，能生产的企业已经很多，造成了市场竞争越来越激烈、利润空间也越来越小。而随着我国汽车行业的发展，汽车零部件铸件需求量越来越大，特别是汽车发动机缸体市场巨大。在原材料上涨的压力下，发动机缸体生产寻找一个较树脂砂工艺成本更低、质量更好的工艺来提高缸体的利润空间，显得极为重要。而消失模铸造工艺应该是替代传统砂型铸造的最理想工艺之一。首先，消失模铸造满足缸体大批量生产的要求；其次，消失模比树脂砂成本更低，使缸
3、体附加值更高；第三，采用消失模生产的发动机缸体铸件，无论外观质量还是内在质量完全满足缸体的技术要求；第四，任何工艺都会向着能生产形状越来越复杂、质量要求越来越高的铸件为发展方向，消失模也不例外；第五，发动机缸体市场很大，需求量大，有很大的发展空间。可以说，消失模生产复杂发动机缸体件是未来几年消失模铸造主要发展方向之一。 百铸网 现在消失模生产复杂缸体件的条件已经成熟。首先，消失模模具的制造水平已经能满足发动机缸体铸件的需要。随着数控加工中心和各种 CAD/CAM 软件的普及应用，消失模模具制造的更加精密。更重要的是消失模模具生产厂家能够结合消失模白模的成型工艺和后续的铸造工艺细节来设计模具，使
4、模具更加适用于消失模铸造。其次，白区工艺也已经能完全满足缸体铸件的需求。全自动预发泡机成型机的研制以及杭州凯斯特公司的 STMMA 消失模专用共聚珠粒的推出都极大地提高了白区的成型工艺水平，为后续黑区的浇注成型提供了保障。再次，黑区关键设备震实台的研究制造也从最初的简单的平台加两个振动电机到现在的气垫悬浮多维振幅可调式震实台，解决了发动机缸体内气道、油道、凸轮轴孔等细小肉眼难以直接看到的砂子难填充部位的砂子充填问题。最后，在浇注工艺方面， “百家齐放，百家争鸣” ，各种不同的浇注工艺相继出炉，优劣比较，更有利于这个行业的发展。下面在发动机缸体消失模浇注工艺方面，就笔者在全国所见到的几种不同的工
5、艺做一个比较和概述。一、六缸机缸体浇注工艺1、河南新乡某公司的立式倾斜底注工艺 百铸网 (a) 生产现场照片 (b) 应用实例图解图 1 六缸发动机缸体立式倾斜底注工艺砂箱是一个圆筒形立式砂箱，在砂箱内立式放置有六缸发动机缸体的 EPS消失模模样，其模样与垂直方向倾斜 10-15，其模样下部有多个内浇道连通在底浇道上，底浇道一侧向上连通有一根伸出砂箱口的竖浇道，在 EPS 消失模模样的上端向砂箱口上面连接有冒口。这种结构的内燃机机体铸造成型装置，由于采用了 EPS 消失模模样并将模样立式放置于砂箱内，与垂直方向倾斜 10-15装箱填砂，可以保证 PES 消失模模样在填砂振实造型时的型砂充填和密
6、实度要求，可保证负压浇注时金属液充型效果，达到近精铸要求，具有铸造工序简单、质量高、成本低的优点。特别适合于 46 缸内燃机机体铸造成型。2、山东某公司的卧式侧面底注工艺该公司的砂箱为方形砂箱，一箱一件的浇注工艺。需要注意下面几点：1）预填砂的问题，由于凸轮轴孔部位以及内部水道部位在后续埋箱填砂的过程中很难填实，所以预先填充树脂砂。也可以先将刷涂、烘干好的缸体消失模侧面孔用质量好的玻璃丝布胶粘封好，在台式震实台上从缸体上面孔中往进填70140 目的干砂，或混制好的树脂砂，一边填，一边震，一边塞，确保水道上部犄角旮旯亦填充紧实，将缸体上面孔用质量好的玻璃丝布胶粘封好。 百铸网 图 2 六缸发动机
7、缸体卧式侧面底注工艺2）图 2 左侧的集渣冒口在后续的浇注实践中并没用起到所想要的集渣的作用，后改为类似右侧的支撑条，见图 3。图 3 修改后的六缸发动机缸体卧式侧面底注工艺3）右侧上部两个连接支架只是起到稳定浇道的作用，在埋箱的过程中会手工切断，所以并不是阶梯注，而是地地道道纯粹的底注。4）铸件本体刷 4 遍涂料，顶部冒口和制成条部位只刷 2 遍涂料，以增加上部的透气性，尽可能快的排出泡沫气化后的产物。具体操作方法是上顶面粘有胶布，铸件本体先刷 2 遍涂料，然后揭掉胶布，粘上冒口，再刷两遍涂料。另外，冒口在埋箱造型过程中在顶面戳出许多小洞，以利于排出泡沫气化产物。该产品浇注负压为-0.042
8、 到-0.048Mpa，浇注时间为 35s，浇注完 7 分钟后断开真空管路。3、湖北某公司的立式顶注工艺该工艺采取顶注，充型速度快，流程短，铁水不至于流程过长而降 百铸网 温较多，而且最重要的缸体加工基准面位于铸型的下部，有利于保证铸件的质量。另外，从整个缸体最厚实的曲轴轴承座部位进水，能有效地补缩、集渣，且浇道所占整体铸件比重小，工艺出品率高。图 4 六缸机机体立式顶注工艺二、四缸机机体的浇注工艺1、安徽某公司的侧面立式阶梯浇注工艺此机体的型号为 485 小型柴油机机体，单件重 60kg。浇道采用空心泡沫管，浇口杯和直浇道连接处缠多层玻璃布后再涂刷涂料，有效地避免了冲砂及铸造中常现的“大脖子
9、病” ，即由于铁水过分冲刷，浇口杯和直浇道连接处在铸件出箱后的粘砂问题。前期试制改产品过程中，曾出现凸轮轴部位飘芯的问题，即由于铁水的浮力，整个凸轮轴的预填砂出现漂浮，而导致铸件出现缺陷。后通过加芯骨支撑，并改善涂料性能加以解决。现改产品已经实现稳定大批量生产。 图 5 四缸机机体的侧面立式阶梯浇注工艺2、山西某公司的一箱两件立式顶注工艺该工艺采取顶注，充型速度快，流程短，且一箱两件，工艺出品率较高。另外，从整个缸体的龙门底座部位进水，铸件的浇道容易切断，容易清理。龙门底座大口朝上，在填砂埋箱的过程中，砂子可以很容易地填充到缸体的各个部位，避免了龙门底座朝下时的填砂不实的问题，能有效地保证铸件
10、产品质量。 百铸网 图 6 四缸机机体的立式顶注工艺3、天津某公司的从龙门底座进水浇注工艺该机体为侧面底注工艺，但是采取的是从龙门底座处进水的工艺，产生个问题就是不如上面两种工艺容易填砂。这种工艺对震实台要求较高。一部分原因是这家公司的砂箱是底泄式砂箱，考虑泄砂子的问题。现该产品仍处于试制阶段，尚未获得批量成功。图 7 侧面龙门底座进水浇注工艺随着中国消失模工艺的日渐成熟以及各种配套设备的供应商的技术的提高，我们看到越来越多的中国铸造厂开始尝试采用消失模工艺铸造发动机缸体缸盖，并值得庆贺的是已经有部分厂家能够实现发动机缸体的大批量消失模铸造。故笔者根据自己在全国各个消失模企业的所见所闻汇集成本文，以飨众同行好友。 百铸网 作者简介：郭鹏，1984-10-10，华中科技大学材料科学与工程学院硕士研究生，主要从事消失模铸造发动机机体以及铝合金消失模铸造方面的工作，联系地址：湖北省武汉市华中科技大学材料成型与模具技术国家重点实验室504 房间邮编：430074Email:手机 15271816138
