论浇注系统对4DA1柴油机缸体砂孔缺陷的影响与对策

摘 要:通过对4DA1柴油机缸体浇注系统的分析,认为缸体砂孔缺陷是由浇注系统设计不合理引起的。通过改进浇注系统的设计,可以有效地控制各个内浇道的浇注速度,使浇注过程平稳,不会导致严重的紊流现象;新浇注系统还能很好地起到挡渣的作用。根据整改后的工艺,进行试验验证,取得了一定的效果。

关键词:4DA1柴油机;砂孔;浇注系统

中图分类号:TB 文献标识码:A 文章编号:1672-3198(2010)06-0325-02

江淮汽车公司开发生产的4DA1发动机是一款先进的柴油发动机,主要装配在瑞风、帅铃等车型上。该款发动机缸体仍处于试制阶段,产品质量尚未稳定。由于其缸体毛坯结构复杂,铸造工艺难度大,经过多次工艺改进,铸造成品率大幅度提高。但是,在铸件废品的统计分析中,砂孔缺陷成为导致铸件废品的主要原因。根据2007年1-6月份数据统计,4DA1柴油机缸体铸件生产铸件916件,废311件,平均废品率28.5%;共计加工435件;废150件,平均废品率34.5%。显而易见,砂孔缺陷已成为限制4DA1柴油机顺利量产的巨大障碍。找出砂孔缺陷的产生原因并控制该缺陷的产生,将会极大地提升产品质量、降低生产成本。

形成砂孔缺陷的因素有很多,大多是因为型砂或芯砂卷入铁水,并且未能在充型过程中有效地排出。主要有以下因素:

(1)砂芯、型砂强度低,在浇注过程中表层脱落,导致砂孔;

(2)铁水温度过高,造成砂芯、型砂、涂料强度低于临界值,导致其剥落;

(3)型腔排气不畅,内压力较大,类似开水沸腾,导致应该溢流出的含杂质物的铁水无法排除;

(4)浇注过程中以及浇注前型腔以及砂芯未彻底清理,残留有浮砂等杂物。

针对以上可能产生缺陷的原因,我们针对性地加强了工艺规范和工艺检查,并调整型砂强度和浇注温度进行了多项试验,但均未取得较好的结果。那么是不是浇铸系统的设置存在问题呢,我们试图从浇注系统的方面来着手分析其对产生砂孔缺陷的影响。

典型的浇注系统是由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道组成。直浇道可以产生一定得充型压力,横浇道可以起到挡渣的作用,而内浇道可以调节铁水流入铸型型腔中的速度。所以浇注系统对铸件质量的影响很大。下面我们就从浇注系统的分析入手来寻找引起砂孔缺陷的原因。

1 浇注系统分析

从图1浇注系统三维图上可以看到:

(1)过滤网后面存在型砂,易将型砂冲入型腔内;

(2)阻流截面在过滤网前面,无法控制各个内浇道的浇注速度;

(3)上下内浇道不能同时充型,速度差异大,紊流现象严重。

通过对浇注系统三维图的分析,可以看到浇注系统存在某些缺陷。为了更清楚地了解此浇注系统在浇铸过程中对铁水的流动、铸件各部位的温度分布等信息,通过相关研究机构,我们对现浇注系统进行了模拟浇注分析。

图1 原浇注系统三维图如图2所示,可以发现浇注过程中,浇注速度、铁水温度差别非常大。

经以上分析,确认浇注系统不合理可能是形成砂孔缺陷的主要因素。

图2 原浇注系统的模拟浇注示意图图3 改进后的浇注系统2 浇注系统的改进

根据上述分析,工艺设计人员重新设计了的浇注系统,如图3所示。新浇注系统的设计充分考虑了过滤网和阻流界面对铁水流速的调节和挡渣的作用。具体作用如下:(1)过滤网在砂芯内,其后面不存在型砂,不会将型砂冲入型腔内;(2)阻流截面在横浇道和内浇道之间,可以很好的控制各个内浇道的浇注速度;(3)上下内浇道几乎可以同时充型,浇注平稳,不会导致紊流现象严重。

3 整改措施

通过以上分析与验证制定整改措施如下:

(1)改变原浇注系统,使用上文所提的新浇注系统,提高浇注速度,使铁水更加平稳注入型腔内。改进后浇注系统的实物图如图4所示;

图4 改进浇注系统的实物图(2)下芯过程严格控制散砂,防止由此造成的砂眼渣孔。

4 结论

4DA1柴油机缸体砂孔缺陷部分原因是由浇注系统设计不合理引起的,通过改进浇注系统的设计,可以很好的控制各个内浇道的浇注速度,使浇注过程平稳,不会导致紊流现象严重;新浇注系统还能很好地起到挡渣的作用。根据整改后的工艺,进行试验验证,取得了一定的效果。

参考文献

[1]席赟,王跃等.4DA1发动机气缸体组织与性能的试验及分析[J].合肥工业大学(自然科学版),2007(30):107-110.

[2]陈杰.低合金铸铁缸体的组织与性能研究[D].合肥工业大学硕士学位论文.

[3]陈国桢,肖柯则,姜不居.铸件缺陷与对策手册[M].北京:机械工业出版社.

[4]杨树春,伊凤泉,张宝富等.4102柴油机缸体起皮问题研究[J].现代铸铁,2004,(3):47-50.

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