一種無缸套鋁合金缸體真空壓鑄方法與流程
2023-05-27 03:19:06 2
本發明涉及一種發動機鋁缸體鑄造方法，屬於鑄造技術領域，具體涉及一種無缸套鋁合金缸體真空壓鑄方法。
背景技術：
無缸套鋁合金缸體也稱為整體式鋁合金缸體，沒有傳統鑄鐵缸套，全部採用鋁合金材料鑄造成形；無缸套缸體對鋁合金缸孔位置的缺陷的數量、大小、形狀均有嚴格要求。為了儘可能減少含氣量，目前無缸套鋁合金缸體生產主要採用低壓鑄造和重力鑄造工藝，其中低壓鑄造可應用於批量生產，而重力鑄造由於工藝複雜、節拍過慢只應用於單件或者小批量。
採用壓鑄工藝生產無缸套缸體有投資低、效率高、工藝路線短的優勢，但普遍存在缸孔位置缺陷超標的問題，採用真空壓鑄工藝是解決氣孔類缺陷的主要手段，同時配合其它工藝方案可以達到預期質量目標。
無缸套鋁合金缸體低壓鑄造工藝主要包括熔煉、澆注、制芯、落砂、去澆口、清理、熱處理等工序。低壓澆注的特點決定了其節拍慢，至少要10min左右，相同產能條件下，設備投資成本遠高於壓鑄工藝和重力鑄造工藝，從而導致生產成本高昂，甚至抵消了無缸套鋁合金缸體自身的成本優勢。相比之下，重力鑄造工藝投資成本較低，但同樣存在效率低下、工藝控制困難、質量穩定性差的特點。而傳統壓鑄工藝難以控制鑄件內部氣孔缺陷，較多鑄件因無法達到無缸套鋁合金缸體鑄件內部質量，特別是因缸孔位置的質量要求不達標而報廢，良品率低，批量生產成本較高。以上三種工藝的缺點限制了無缸套鋁合金缸體的批量生產，使無缸套鋁合金髮動機難以大規模推廣應用。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種無缸套鋁合金缸體真空壓鑄方法，其能夠降低鑄件的含氣量，使鑄件質量和性能達標，進而提高鑄件的良品率；提高生產效率；降低生產製造成本。
本發明的目的是通過以下技術方案實現的：
一種無缸套鋁合金缸體真空壓鑄方法，包含如下步驟：
1）熔煉：將材料ADC12在740±20℃下進行融化，新料比例不低於70%，然後倒出鋁液進行精煉除氣，
2）保溫：將步驟1）製得的鋁液置於保溫爐中，保溫溫度為660—680℃；
3）模具預處理：
a.對冷模狀態下的模具進行預熱，模具型腔表面溫度控制在100—200℃，
b.對衝頭壓室和模具型腔表面進行噴塗潤滑，
c.噴塗後合模，在模具中布置密封條；
4）給料：將鋁液從保溫爐中取出，倒入壓室內，壓室充滿度為45—50%；
5）壓射：用衝頭將壓室內的鋁液壓入模具型腔內；
6）抽真空：衝頭開始運動後啟動抽真空，充型完成後啟動模具循環溫控系統，動模溫控水冷卻循環時間60—80s，定模溫控水冷卻循環時間80—100s，高壓點冷時間18—20s；通過採集模具溫度，調節循環時間，進而調節模具溫度，使得缸孔芯溫度為80—150℃，模具其他成形表面溫度為100—200℃；
7）開模：鑄件凝固後開模，取走鑄件。
進一步，步驟1）中的精煉溫度為700—740℃，除氣時間為5—10min。
進一步，步驟2）中保溫溫度春、秋季為675℃，夏季為670℃，冬季為680℃。
進一步，步驟3）中用油基潤滑劑對壓室進行潤滑，用水基塗料對型腔表面進行噴塗潤滑。
進一步，步驟3）中在缸孔位置設置獨立噴塗迴路，塗料與水的體積比為1:20—40，型腔其他位置塗料與水的體積比為1:70—100。
進一步，步驟4）中鋁液倒入壓室20s內溫度≥630℃，鋁液的密度當量≤2。
進一步，步驟5）中壓射工藝參數為衝頭低速速度為0.3—0.4m/s，在熔液進入型腔10%±1%處完成低高速切換，填充速度為45～55m/s，增壓壓力為 700—800bar，持壓時間為20—25s。
進一步，步驟6）中最終真空度在250mbar以下，汙染度在1300mbar以下。
本發明的有益效果是：在壓鑄過程中抽真空，降低了鑄件的含氣量，使鑄件質量和性能達標，提高了鑄件的良品率；通過對各工序步驟的優化，提高了生產效率；良品率和生產效率的提升，降低了整體式鋁合金缸體的生產製造成本。
附圖說明
圖1是本發明的工藝流程圖。
具體實施方式
為更好地說明本發明，便於理解本發明的技術方案，本發明的典型但非限制性的實施例如下：
材料ADC12各種元素的質量百分含量為：
Cu 1.5～3.5%，
Si 9.6～12.0%，
Mg≤0.3%，Zn≤1.0%，Fe≤1.3%，Mn≤0.5%，Ni≤0.5%，Sn≤0.3%，Ca≤200ppm%，Pb≤0.1%，Cd ≤0.005%，餘量為Al及不可避免的雜質組成。
實施例1：一種無缸套鋁合金缸體真空壓鑄方法，包含如下步驟：
1）熔煉：將材料ADC12在740±20℃下進行融化，新料比例不低於70%，然後倒出鋁液進行精煉除氣，出爐溫度為740℃，精煉溫度為700℃，除氣時間5min，
2）保溫：將步驟1）製得的鋁液置於保溫爐中，保溫溫度為660℃，保溫爐內鋁水超過4h，需進行除渣處理，鋁水超過8h，需重新除氣除渣並進行化學成分分析，合格方可使用，鋁水超過48h，需進行鑄錠處理；
3）模具預處理：
a.對冷模狀態下的模具進行預熱，模具型腔表面溫度控制在100℃，
b.用油基潤滑劑對壓室進行潤滑，用水基塗料對型腔表面進行噴塗潤滑，在缸孔位置設置獨立噴塗迴路，塗料與水的體積比為1:20—40，型腔其他位置的塗料與水的體積比為1:70—100。
c.噴塗後合模，在模具中布置密封條，提升型腔密封性，防止氣體進入型腔內，並使抽真空效率更高，減少鑄件中氣孔缺陷；
4）給料：將鋁液從保溫爐中取出，倒入壓室內，鋁液倒入壓室20s內溫度≥630℃，鋁液的密度當量≤2，壓室充滿度45—50%；
5）壓射：用衝頭將壓室內的鋁液壓入模具型腔內；衝頭低速速度為0.3m/s，在熔液進入型腔10%±1%處完成低高速切換，填充速度為45m/s，增壓壓力為 800bar，持壓時間為23s。
6）抽真空：衝頭開始運動後啟動抽真空，最終真空度在250mbar以下，汙染度在1300mbar以下，衝頭與壓室密封良好，模具模板及各分型面密封良好，充型完成後啟動模具循環溫控系統，動模溫控循環時間60—80s，定模溫控循環時間80—100s，高壓點冷時間18—20s，通過採集模具溫度，調節循環時間，進而調節模具溫度，使得缸孔芯溫度為80—150℃，模具其他成形表面溫度為100—200℃；
7）開模：鑄件凝固後開模，由模具部件將鑄件頂出取走，進行下一循環，參見圖1的工藝流程圖，給料→壓射→抽真空→開模，實現批量化生產。
實施例2：一種無缸套鋁合金缸體真空壓鑄方法，包含如下步驟：
1）熔煉：將材料ADC12在740±20℃下進行融化，新料比例不低於70%，然後倒出鋁液進行精煉除氣，出爐溫度為720℃，精煉溫度為740℃，除氣時間10min，
2）保溫：將步驟1）製得的鋁液置於保溫爐中，保溫溫度為680℃，保溫爐內鋁水超過4h，需進行除渣處理；鋁水超過8h，需重新除氣除渣並進行化學成分分析，合格方可使用；鋁水超過48h，需進行鑄錠處理；
3）模具預處理：
a.對冷模狀態下的模具進行預熱，模具型腔表面溫度控制在200℃，
b.用油基潤滑劑對壓室進行潤滑，用水基塗料對型腔表面進行噴塗潤滑，在缸孔位置設置獨立噴塗迴路，塗料與水的體積比為1:20—40，型腔其他位置的塗料與水的體積比為1:70—100。
c.噴塗後合模，在模具中布置密封條，提升型腔密封性，防止氣體進入型腔內，並使抽真空效率更高，減少鑄件中氣孔缺陷；
4）給料：將鋁液從保溫爐中取出，倒入壓室內，鋁液倒入壓室20s內溫度≥630℃，鋁液的密度當量≤2，壓室充滿度45—50%；
5）壓射：用衝頭將壓室內的鋁液壓入模具型腔內；衝頭低速速度為0.4m/s，在熔液進入型腔10%±1%處完成低高速切換，填充速度為55m/s，增壓壓力為700bar，持壓時間為21s。
6）抽真空：衝頭開始運動後啟動抽真空，最終真空度在250mbar以下，汙染度在1300mbar以下，衝頭與壓室密封良好，模具模板及各分型面密封良好，充型完成後啟動模具循環溫控系統，動模溫控循環時間60—80s，定模溫控循環時間80—100s，高壓點冷時間18—20s，通過採集模具溫度，調節循環時間，進而調節模具溫度，使得缸孔芯溫度為80—150℃，模具其他成形表面溫度為100—200℃；
7）開模：鑄件凝固後開模，由模具部件將鑄件頂出取走，進行下一循環，參見圖1的工藝流程圖，給料→壓射→抽真空→開模，實現批量化生產。
實施例3：一種無缸套鋁合金缸體真空壓鑄方法，包含如下步驟：
1）熔煉：將材料ADC12在740±20℃下進行融化，新料比例不低於70%，然後倒出鋁液進行精煉除氣，出爐溫度為760℃，精煉溫度為720℃，除氣時間7min，
2）保溫：將步驟1）製得的鋁液置於保溫爐中，保溫溫度為670℃，保溫爐內鋁水超過4h，需進行除渣處理，鋁水超過8h，需重新除氣除渣並進行化學成分分析，合格方可使用，鋁水超過48h，需進行鑄錠處理；
3）模具預處理：
a.對冷模狀態下的模具進行預熱，模具型腔表面溫度控制在200℃，
b.用油基潤滑劑對壓室進行潤滑，用水基塗料對型腔表面進行噴塗潤滑，在缸孔位置設置獨立噴塗迴路，塗料與水的體積比為1:20—40，型腔其他位置的塗料與水的體積比為1:70—100。
c.噴塗後合模，在模具中布置密封條，提升型腔密封性，防止氣體進入型腔內，並使抽真空效率更高，減少鑄件中氣孔缺陷；
4）給料：將鋁液從保溫爐中取出，倒入壓室內，鋁液倒入壓室20s內溫度≥630℃，鋁液的密度當量≤2，壓室充滿度45—50%；
5）壓射：用衝頭將壓室內的鋁液壓入模具型腔內；衝頭低速速度為0.4m/s，在熔液進入型腔10%±1%處完成低高速切換，填充速度為55m/s，增壓壓力為700bar，持壓時間為21s。
6）抽真空：衝頭開始運動後啟動抽真空，最終真空度在250mbar以下，汙染度在1300mbar以下，衝頭與壓室密封良好，模具模板及各分型面密封良好，充型完成後啟動模具循環溫控系統，動模溫控循環時間60—80s，定模溫控循環時間80—100s，高壓點冷時間18—20s，通過採集模具溫度，調節循環時間，進而調節模具溫度，使得缸孔芯溫度為80—150℃，模具其他成形表面100—200℃；
7）開模：鑄件凝固後開模，由模具部件將鑄件頂出取走，進行下一循環，參見圖1的工藝流程圖，給料→壓射→抽真空→開模，實現批量化生產。