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国内外消失模铸造原理研究现状

2018-08-12 22:00:16
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消失模铸造原理,对运用较为广泛的某型号的发动机缸体泡沫模样进行工艺设计,对消失模工艺在发动机缸体铸造工艺过程中的关键技术进行研究,为企业在生产发动机缸体等汽车铸件时,能够掌握消失模铸造技术的关键技术,正确运用消失模工艺提供了指导,具有重大的技术经济意义。并设计出了符合消失模铸造工艺特点的消失模模具,生产的消失模发动机缸体铸件,为消失模模具设计和制造过程提供了技术指导,具有较高的学术意义。
1、发动机缸体铸造概况
发动机是汽车的“心脏”,而缸体是发动机中重量较重、复杂程度较高、生产难度较大的一个关键零件。如今,根据发动机结构紧凑、轻量化的设计要求,缸体不仅要有好的内在质量以提高其寿命,还要好的外在质量,包括尺寸精度、形位公差、光洁度以及加工性能等。对于整体式发动机缸体,要求缸筒要有较高的,还要耐压、。康明斯发动机缸体,不仅水泵壳,连机油泵壳、机油散热器壳都与缸体铸为一体。为了提高发动机功率,降低油耗,从技术和工艺上采取各种措施提高材质性能以减薄铸件壁厚,减轻铸件乃至整机重量,如今一般中小型发动机缸体的璧厚在3.5~4.5mm之间,壁厚较薄处已不足3mm。要铸造出这样薄壁、、具有复杂内腔的铸件,就对我国的铸造技术提出了的要求,不仅要求材质,均匀性好,而且对铸件尺寸精度和表面粗糙度的要求也严格。
在发动机缸体铸件的质量、生产技术和工装水平方面,我国与存在较大的差距:如尺寸精度,一般可达到IS06~8级,国内较好的汽车、内燃机厂为IS08~10级。表面粗糙度铸件一般为Ra12.5~50μm,国内一般厂为Ra25~100μm,如今,很多型号的发动机缸体都采用了铝合金铸造,而我国大部分采用高牌号的灰铸铁铸造。
如今,随着铝质发动机缸体的增多,发动机缸体的铸造方法扩展了许多,如较常用的湿型粘土砂有箱高压造型卧式浇注法;压力铸造、中压铸造、低压铸造都可以用来生产铝合金缸体;金属型铸造可以生产简单的铝缸体;Cosworth法采用冷芯盒砂芯组芯造型,用于生产复杂薄壁铝合金铸件;消失模铸造采用干砂造型,可以生产薄壁、无拔模斜度的复杂铸件;树脂砂型铸造等。
2、消失模铸造技术概况90年代开始以来,我国的消失模技术有了较快的发展,其中一大批工厂利用国产设备和技术,建成了年产铸件达几百吨至几千吨的简易型生产线,部分工厂采用了设备以及技术,如第 一汽车厂轻型发动机厂从美国引进制模成套设备和振动台,国内配套组成生产线,生产汽车进气管。 2007年我国消失模铸件产量已达到648kt,比1995年增长42.6倍,其产量和企业数量均列世界第1。
消失模铸造技术适用于铜合金、铝合金及铸铁合金。在实际应用该技术时应注意研究铸件的工艺结构。一般结构复杂的铸件运用EPC技术,获得的经济效益好。发动机缸盖、排气管、进气管、曲轴、发动机缸体、阀体、电动机壳体、变速箱壳体、轮毅、刹车盘、磨球、衬板等可采用该技术生产。目前,在对消失模铸造技术的研究上,主要集中于以下几个方面。①消失模铸造缺陷形成机理以及;②发泡模具及白区制模技术;③消失模铸造CAE和原型技术;④铝镁合金消失模铸造机理研究;⑤消失模铸造模样制作过程及质量评定;⑥涂料、涂料性能检测仪器的以及涂料的标准化和商品化;⑦消失模铸造成型设备的研究等。
3、消失模技术在发动机缸体上的应用
1980年初消失模技术引起发达各汽车厂家的关注和兴趣,美国、口本和欧洲各国相继投入资金研究与,并在汽车铸件的大批量生产上成功应用。消失模铸造技术特别适合于缸体、缸盖、进排气歧管等形状复杂、需要砂芯成型的汽车铸件。在运用传统工艺生产这类铸件时,制芯和清理都需要花费时间与成本,然而消失模铸造可以不要砂芯就能够铸造出所需铸件,同时也简化了清理,降低企业负担。目前较为成熟的消失模铸造工艺是用于汽车铸件的批量生产,所生产的产品有铝合金铸件(如进气歧管、缸体、缸盖等)和铸铁件(如曲轴、缸体、缸盖、变速器壳体、排气管等)。
美国是消失模铸造技术在缸体中应用较广泛、较成熟的。美国通用汽车公司在1985年试制了2L, 4L型铝合金发动机缸盖并取得成功。1990年通用汽车公司在Saturn建成生产铝合金4缸缸体全自动EPC生产线。2001年美国通用汽车公司所属的用于生产6缸缸体的SMCO消失模生产线正式投产,标志着美国EPC技术巩固和发展。欧洲在1979年前后开始了EPC技术的研究,法国雪铁龙公司了一条运用消失模铸造方法每小时生产120个铸铁发动机缸体自动化生产线。德国大众公司投资2 000万美元建造了4缸铝合金缸体生产线。我国的EPC技术在近10年获得较快发展。如长沙发动机总厂1996年引进意大利法塔公司全套制模和造型浇注生产线,生产铝合金缸体、缸盖铸件。目前国内受制于消失模铸造工艺的关键技术,大批量生产汽车铸件的厂家还很少,与的差距显而易见。


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