灰铸铁缺陷分析.doc

现代铸铁
概述
改革开放后近十年来,我国的汽车制造工业得到了飞速发展,许多高端汽车品牌,几乎与发达国家同步推出面世,与之相适应的汽车发动机制造业也得到了迅猛发展,其中发动机铸造的水平也得到了极大的提高,无论铸件产量还是铸件技术要求及铸件质量,都基本上满足了现代汽车发动机日益提高的要求。
以中小型乘用车发动机主要铸件汽缸体(汽缸盖)生产为例,众多汽车发动机铸造企业都采用了粘土砂高压造型(少数为自硬树脂砂造型),制芯则普遍采用覆膜砂热芯或冷芯工艺,而在熔炼方面大都采用双联熔炼或电炉熔炼,所生产的发动机均为高强度薄壁铸铁件。许多厂家为满足高强度薄壁铸件的工艺要求,纷纷引进先进的工艺技术装备,如高效混砂机、高压造型线、高度自动化的制芯中心、强力抛丸设备,大多采用整体浸涂、烘干,并且自动下芯。在过程质量控制方面,许多企业实现了在线检测与控制,如配备了型砂性能在线检测、热分析法铁水质量检测与判断装置、真空直读光谱仪快速检测。清洁度检查的工业内窥镜等。相当一部分企业还在产品开发方面应用了计算机模拟技术。可以毫不夸张的说,就硬件配置而言,我丝毫不亚于当今世界工业发达国家,一句话,具备了现代铸造生产条件。(为叙述方便,以下称上述框架内容的生产条件为现代生产条件。)
然而,应该承认,在发动机铸造企业的经济效益与产品质量以及铸件所能达到的技术要求方面,我们与世界发达国家还有较大的差距。
提高产品质量,减少废品损失,是缩小与发达国家差距、发挥引进设备效能、提高企业效益的重要途径。本文试图就我国铸造企业在现代铸造条件下,中小型乘用车发动机灰铸铁汽缸体(汽缸盖)铸件生产中常见的铸造缺陷与对策,与广大业界同仁作一交流。
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:
原因
型腔排气不充分,排气系统总截面积偏小。
浇注温度较低。
浇注速度太慢;,铁液充型不平稳,有气体卷入。
型砂水份偏高;型砂内灰份含量高,型砂透气性差;
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,使浇注时铁水钻人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......)。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。
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。
浇注时未及时引火

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。—。
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-lOkg/s的浇注速度来计算较为适宜。
铁液的熔炼温度应不低于1500℃,而手工浇注时末箱的浇注温度应控制在1400~C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20℃以内。
一个好的适于高压造型的砂处理系统,-%,其时的紧实率应在36-42%之间,而温压强度应达180-220kpa(均指在造型机处取样检测)。为达这些指标,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。
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。
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、水套坭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纤薄砂厚不均匀,且又能开出排气孔网时,就要