铝合金缸体压铸工艺及品质改进张佳

张佳

广东鸿图南通压铸有限公司226300

摘要：随着汽车行业的快速发展，铝合金压铸件的使用量正在每年剧增，其产量在整个压铸件行业产量中比重最大。由于我国环境污染越来越严重，绿色生产成为国家大力倡导的宗旨，我国制造业也在积极研发新的节能环保技术，尤其是近年来汽车制造业中轻量化汽车制造的出现，更是与节能减排相呼应。汽车轻量化，就是在汽车的安全性和可靠性不变的情况下，减轻车身重量，能源消耗也自然减少。

关键词：铝合金缸体，压铸工艺；技术改进

一、缸体压铸工艺现状

利用缸体压铸技术生产发动机缸体，可缩短加工周期，提高生产率，具有显著的技术优势和经济优势，尽管这种工艺存在一定的弊端，但随着压铸工艺水平的逐渐提高，人们将一一解决生产中的造成的缺陷，缸体的压铸工艺已成为制造业未来的发展趋势。缸体缸盖作为车辆最重要的构成部分，其结构相对复杂，它的特征表现为：形状复杂、对加工尺寸精度有很高的要求、工作强度大、工作环境恶劣等特征。所以，在生产中铝合金缸体缸盖铸件的废品率高。

一般缸体压铸的最后环节就是浇注成型，浇注系统并不是只有一种，它是根据缸体的大小来决定使用何种浇注系统的，通常在对较大缸体进行浇注时宜使用双侧浇注工艺，单侧浇注工艺无法满足大型缸体压铸件的要求，所以在选择浇注方式时，要根据缸体的具体大小来决定。

二、缸体缸盖主要铸造方法及特点

1、金属型铸造工艺

金属型铸造又名硬模铸造，它是将液体金属倒入金属模型中，然后制成铸件的一种加工方法。模型是由金属制成，可以反复利用。金属型铸造工艺在加工铸件时对重量和形状会有一定的限制，如黑色金属只适合加工形状简单的铸件；铸件的重量不宜过大；壁厚要厚薄适中，不宜加工太薄、太小的铸件。

金属型铸造技术是一种传统的对铝合金缸体缸盖进行加工的工艺，它有着较短的铸件冷却时间、零件结构精密、较好的力学性能等优势；但也存在一定缺陷：由于金属型铸造工艺不透气且无退让性，铸造的产品容易出现气孔、裂纹以及浇不足等问题。但它的整体质量还是比砂型铸造质量要好。

金属型铸造技术由于铸造工艺的不同，需要较高的制造成本，并且生产周期长，不适合单件或小批量生产零部件，只有大批量生产时才采用此种铸造工艺。表面采用的是金属型铸造工艺，而内部使用的是砂芯，金属铸造和砂芯的结合使得缸体缸盖的金属加工过程变得相对简单和灵活。

2、高压铸造工艺

高压铸造工艺是把液态或半液态的铝合金在高压状态下快速填满压铸型腔，并在特定压力下使铸件凝固成型的过程。

高压铸件有着高精度、很好的表面光洁度、废品率低、生产效率高等优势，它也有自身的缺陷：如，对于内腔结构复杂的零件加工不适合此铸造方法。在铸造的过程中要严格把握型腔压力和金属液流速，避免气孔的产生。

3、低压铸造工艺

低压铸造是在低压状态下将合金液体倒入型腔，压力下凝固成型的一种方法。其大致流程为：在干燥低压的容器内倒入纯度相当的金属液，前提是容器内一定要干燥，如果有水分会影响成品质量。浇注在低于常温的压力下金属液体会顺着型腔填满容器，然后冷却凝固成型的过程。

低压铸造的优势之一就是铸造材料利用率高，结合了重力铸造与压力制造的优势。这种方法的加工是在低压30kp下进行的，铝合金液体自下而上的对型腔进行填充，此方法可以生产出闭舱结构的缸体。

其主要的优点有：可以随时调节充型速度、可以进行方向性凝固、生产出来的铸件质量高，而且可以使用砂芯，对内腔结构复杂的铸件的也适用。它的缺点是生产周期长，生产效率低并且产品合格率低。

4、Cosworth法铸造工艺

Cosworth铸造工艺也称为砂型低压铸造工艺，是当今世界上公认的最为先进的铸造方法，由英国Cosworth公司根据高性能轿车发动机产品而研发出的铸造方法。

冷芯盒砂芯造型即在特定的压力下的一种锆英树脂的自硬砂组芯造型。主要优点在于：冷芯盒砂芯造型采用锆砂，锆砂有很好的膨胀稳定性，可以铸造出精密的铸件尺寸；动力由电磁泵提供，计算机控制，使铝液均速充型；浇注过程在压力下进行，减少了氧化渣的形成。由于其稳定性高，铸造出来的铸件质量好。但由于锆砂的导热性很好，对于小于4mm壁厚的铸件难以完成。

三、压铸技术改进措施

产品压铸过程会受到多方面的影响，比如型腔内的压力、浇注时温度和速度的控制等，如果控制不好就会影响产品的质量，出现产品欠铸造成的花纹、裂缝、外观粗糙等问题。

1、合理掌握温度

对于形状和结构不同的铸件，浇注温度应控制在630-730℃之间；对结构复杂件，可采用高温铸造，以加快金属液的流动性，使其良好的成型；对厚壁结构件，比较适合低温铸造，降低凝固收缩现象。若浇注温度过高，会加大铝水的吸气量，使铸件厚壁处出现针孔、缩孔、表面起泡等现象；同时加快模具腐蚀速度，使模具过早老化、龟裂。浇注温度太低，流动性就不好，就会出现冷隔、流纹、浇注不足等问题；温度过低铝的成分就不稳定，铸件中容易出现硬质点，造成后期加工困难。压铸模具会因为浇注温度的升高，降低机械性能。若模温过高，脱模剂在高温下过量挥发，会使皮膜致密性变差，易造成粘模。而模温过低，又会导致脱模剂皮膜中含水量过高，脱模效果就不理想，还会发生铸件气孔，冷隔缺陷等问题。当模具温度低于130度：由于铸型温度过低，铸件基本全部出现欠铸、破裂、冷隔、流纹等缺陷，成品率几乎为零。当模具温度在130-150度之间时：由于铸型温度在理想温度附近，则铸件可能成型，但质量不稳定。出现流纹和冷隔的铸件也较多。当模具温度在150-300度之间时：这是比较合适的铸造温度。当模具温度超过300度时：由于温度过高，易造成表面气泡、粘模、收缩、焊合等问题。

2、浇注的速度和压力

浇注时的速度和压力直接影响着铸件产品的质量。浇注速度快了会把空气带入型腔内，成品表面易产生气泡；速度太慢又会使型腔填充不均匀。型腔的压力过高，产品就会出现毛边等，压力过低则产品容易出现回缩现象。所以掌握好浇注的速度和型腔压力至关重要。

3、充填后施压时间

液体充填完成后并不是就不用管了，需要对容器内的液体施加一定压力后才能凝固成型，施压的长短要根据铸件的类型、材料和铸件的厚度决定，施压时间不宜过长，太长容器内的温度就会降低，容易发生产品变形、纹裂等现象。施压时间不够又容易使产品出现气孔。合金液体在填充时时间也要把握好，填充时间其实就是上面提到的填充速度的控制，把握好速度对产品的质量同等重要。

4、实时参数控制

压铸过程中的参数控制是影响产品质量的关键，每个环节都有其相对应的参数作为参考，在特定的参数范围内生产的产品质量精度高，光滑度好，一旦超过参数范围，或者达不到参数要求就会影响产品质量，因此，压铸过程中实时参数控制尤为重要。在压铸时提前设置好参数，保证压铸过程不受外界因素和人为因素的影响，确保生产出高品质、高精度、高效率的产品。

结语

缸体压铸件经常发生气孔、缩孔、冷隔、裂纹和夹渣等缺陷，严格按照工艺规范及操作流程加工是控制缺陷产生的根本方法。缸体的压铸生产有其自身的利弊，但在技术和生产中具有明显的优势。它不仅能提高产品生产效率，而且从材料至成品的整个生产周期较短。由传统铸造方法向铝合金压铸方法转变已经成为未来制造业的发展趋势。

参考文献

[1]王华侨;盛学斌;耿巍磷铝合金先进铸造技术在发动机关键零部件成形中的应用[期刊论文]-金属加工(热加工)2009(13).

[2]我国压铸业的现状及进展[期刊论文]-模具制造2006(04).

[3]邹智厚;卢宏远;徐仲杰环保的铝合金发动机缸体压铸生产技术2009(05).

[4]李建华;向中元轿车铝缸体的压铸生产[期刊论文]-汽车工艺与材料2002(12).

[5]吴浚郊轿车发动机铝合金每体和缸盖的铸造技术[期刊论文]-铸造技术2002(09).