缸體壓鑄模具主要由動型和定型兩個大部分組成。定型固定在壓鑄機的定型座板上,由澆道將壓鑄機壓室與型腔連通。動型隨壓鑄機的動型座板移動,完成開合型動作。壓鑄該高速發(fā)動機缸體的模具采用六面抽芯的結(jié)構(gòu),主要由定模、動模、成型、澆注系統(tǒng)、抽芯機構(gòu)、頂出機構(gòu)、排氣系統(tǒng)、加熱保溫裝置和定位導(dǎo)向系統(tǒng)等幾部分組成。現(xiàn)將該高速發(fā)動機缸體壓鑄過程中暴露的質(zhì)量問題和相對應(yīng)的解決措施介紹如下。
(1)缸體壓鑄模具起模斜度設(shè)計不合理,會導(dǎo)致抽芯時氣道、油道等深孔發(fā)生脫模困難,以及孔口出現(xiàn)裂紋等現(xiàn)象;對部分深孔用的插銷采用鈦合金材料,同時加大起模斜度可有效地解決此類問題。
(2)在缸套鑲嵌壓鑄時,由于采用冷鐵材料,壓鑄鋁鑄件過程中出現(xiàn)冷作硬化等導(dǎo)致缸套開裂,另外由于芯模定位精度及缸套制造精度的問題,開模時也導(dǎo)致部分缸套發(fā)生開裂現(xiàn)象。
(3)缸體壓鑄時,ADC12的原材料配比不合理,同時缸體薄壁與孔位工藝設(shè)計不合理,會導(dǎo)致壓鑄過程中出現(xiàn)冷脆、缸壁裂紋等現(xiàn)象;另外由于壓鑄機的噸位選擇及鋁合金熔煉時的工藝過程不合理,會導(dǎo)致壓鑄后的缸體材料彈性模量偏低、伸長率不能滿足設(shè)計要求等,如彈性模量只有60GPa,抗拉強度只有240MPa,伸長率幾乎為0。經(jīng)過多次試驗,對原材料的配比以及熔煉時的合理控制,有效解決了缸體壓鑄過程中開裂與力學(xué)性能不合格等問題,實現(xiàn)了抗拉強度大于280MPa、伸長率小于2%、彈性模量小于等于65GPa的要求。
(4)缸體結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計時消除側(cè)凹、深腔;壁厚應(yīng)均勻一致性好,過薄容易發(fā)生填充不良,過厚容易產(chǎn)生氣孔縮松;同時消除尖角。依據(jù)該發(fā)動機的鑄件表面積,壓鑄的壁厚較小應(yīng)≥3mMn對于3mm的部分采用加大壁厚的策略,配合部分較終通過機械加工來完成。
(5)該鋁合金缸體依據(jù)壓鑄厚度,其壓射比壓應(yīng)≥50MPa,填充速度為25~30m/s。建壓時間控制在30ms以內(nèi),如果時間過長,合金液無法在壓力下凝固,易造成氣孔、縮松。持壓時間按照每1mm壁厚需3、計算,其持壓時間應(yīng)大于10s;持壓時間過短容易產(chǎn)生氣孔、縮松,持壓時間過長則鑄件溫度低,收縮大,抽芯和頂出鑄件時的阻力也大,不僅出模困難,同時容易引起鑄件開裂。
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