CN101712068A - 德国奔驰汽车skn-r空调气室金属型重力铸造技术 - Google Patents

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聂邦民
孙乃一
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德国奔驰汽车SKN-R空调气室金属型重力铸造技术,其生产工艺步骤为:1)铸造工艺设计;2)模具设计制造;3)制芯;4)模具准备;5)熔炼;6)浇注;7)清理;8)清洗。本发明的优点是:采用“金属型+砂芯(壳芯)”铸造技术完全可以生产质量合格的SKN-R空调气室,填补国内生产空白,直接出口国外主机厂。

Description

德国奔驰汽车SKN-R空调气室金属型重力铸造技术
技术领域
[0001] 本发明涉及铝合金金属型重力铸造领域
背景技术
[0002] 目前国内气室铸造生产,多以砂型铸造为主,且多为单管气室。德国奔驰汽车 SKN-R空调气室为双管大气室,其轮廓尺寸为913咖*440咖*180咖,重量为4. 5Kg,平均壁厚 4.5mm。属于薄壁高强度铸件。由于该气室零件应用在德国奔驰汽车上,因此对产品品质要 求非常高,从原材料检测、合金熔炼、模具温度、铸件针孔、力学性能、测漏、修补、表面粗糙 度、清洁度、过程能力控制、标识、包装和物流都作了严格规定。由于技术难度大,质量要求 高,国内尚无厂家能够生产。该铸件生产的难点在于: [0003] 1、铸件大而壁薄,充型困难,易热裂和浇不足;
[0004] 2、热节多而分散,因组织縮松而渗漏,气密试验要求2bar压力下lmin无渗漏; [0005] 3、铸件形状复杂,内腔由金属芯、砂芯共同形成,出模困难易顶出变形而尺寸超差。
[0006] 发明的内容
[0007] 本发明就是针对SKN-R空调气室由于技术难度大,质量要求高,国内尚无生产厂 家之不足,而提供一种德国奔驰汽车SKN-R空调气室金属型重力铸造技术。 [0008] 本发明生产工艺步骤为: [0009] 1、铸造工艺设计
[0010] 水平分型,上下模结构,两个砂芯,两个金属抽芯;开放式浇注系统,浇道比 F直! I] F内"1 ! 1-3。 [0011] 2、模具设计制造
[0012] 依据客户二维图,进行铸件三维设计,模具三维设计;CNC编程,数控加工,模具热
处理,模具装配。
[0013] 3、制芯
[0014] 砂芯采用热塑性酚醛树脂覆膜砂,热芯盒壳芯机制芯,热芯盒的工作温度 220°C _2501:之间,结壳时间3-5S,结壳厚度5-7mm。壳芯外观橙黄色;整形,去飞边毛剌, 砂芯局部涂刷激冷涂料。 [0015] 4、模具准备
[0016] 模具喷砂清理后,燃气加热至25(TC左右时进行喷涂,模具涂料按铸件结构不同, 喷涂厚度不同,热节处喷薄,补縮通道喷厚,涂料厚度一般在15 y m-45 ii m之间;排气塞制 备安装,不同部位安装不同的排气塞,并用压縮空气检查排气效果;将准备好的模具安装在 浇注机上,进行加热,采用电加热和天然气加热相结合,模具工作温度控制在350°C -420°C 之间;
[0017] 5、熔炼
[0018] 选择AlSilOMg(a)合金,原材料中Fe控制在0. 3%以内;采用集中熔化分炉保温
3熔化方式,精炼、变质均在保温炉中进行。旋转除气机氮气精炼,精炼温度72(TC 士1(TC,氮 气输出压力0. 3-0. 5MPa,氮气流量为0. 5_1. OmVh,旋转头转速350-450rpm左右,除气时间 15-20min ;用以Na盐为主的多元覆合剂进行变质处理,变质温度740°C 士1(TC,加入量为铝 液的0. 8-1. 2%,处理时间90min ;用直读光谱仪进行成分检测,不合格时重新调整成分,重 新检测,合格为止;测H,用测氢仪进行含气量检测,不合格时重新精炼,合格为止。 [0019] 6、浇注
[0020] 浇注温度720°C ± l(TC ,充型过程实行倾转,倾转时间10-13S。凝固时间3min倾 转复位,开型顶出取件,再下芯合型浇注、倾转进入下一个循环。 [0021] 7、清理机加
[0022] 内腔砂芯清理,浇冒口切除,飞边毛剌清理,机加工。 [0023] 8、气密清洗
[0024] 专用气密试验机测漏,气密试验2bar压力下lmin无渗漏;超声波清洗机清洗,清 洁度要求《70mg。
[0025] 本发明的优点是:采用"金属型+砂芯(壳芯)"铸造技术完全可以生产质量合格 的SKN-R空调气室,填补国内生产空白,直接出口国外主机厂。
附图说明
[0026] 附图1为德国奔驰汽车SKN-R空调气室结构图。 [0027] 附图2为本发明铸造工艺流程示意图。
具体实施方式 [0028] 原材料选择
[0029] 按德国DIN EN1706 :1998标准,选用EN AC-43000即AlSilOMg(a)牌号铝硅合金, [0030] 主要化学成分为(w% ):
[0031] Si 9.0-11.0 Mg 0.20-0.45 Fe 0.55 Cu 0.05 Mn 0.45 NiO. 05 Zn 0.10
Pb 0.05 Sn0.05 Ti 0. 15 单个《0. 05 总和E 0. 15。
[0032] 机械性能J-F(金属型铸态)
[0033] 抗拉强度o b > 180MPa,
[0034] 屈服强度o 0. 2 >画Pa,
[0035] 延伸率S 5 > 2. 5%
[0036] 布氏硬度HBS 55
[0037] 为了减少Fe对铝硅合金的不利影响,特别是Fe对针孔度的影响,原材料中的Fe
含量控制在0.3%以下。
[0038] 具体生产工艺步骤为:
[0039] 1、铸造工艺设计
[0040] 根据SKN-R气室的结构特点,确定如下铸造工艺方案:水平分型上下模结构,两个 独立砂芯(壳芯),两个固定金属芯,开放式浇注系统,浇道比约为F直:E F内"1 : 1.3; 上下模材料选用球铁,侧抽芯选用模具钢H13。 [0041] 2、模具设计制造[0042] 依据二维图,进行铸件三维设计,模具三维设计;CNC编程,数控加工,模具热处
理,模具装配。
[0043] 3、制芯
[0044] 砂芯采用热塑性酚醛树脂覆膜砂,热芯盒壳芯机制芯,热芯盒的工作温度 220°C _2501:之间,结壳时间3-5S,结壳厚度5-7mm。壳芯外观橙黄色;整形,去飞边毛剌, 砂芯局部涂刷激冷涂料。 [0045] 4、模具准备
[0046] 模具喷砂清理后,燃气加热至25(TC左右时进行喷涂,涂料厚度一般在 15 ii m-45 ii m之间;排气塞制备安装,不同部位安装不同的排气塞,并用压縮空气检查排气 效果;将准备好的模具安装在浇注机上,进行加热,采用电加热和天然气加热相结合,模具 工作温度控制在350°C -42(TC之间; [0047] 5、熔炼
[0048] 选择AlSilOMg(a)合金,它接近共晶成分,主要由a固溶体相、a+Si相及Mg2Si 相组成。当Fe含量较高时会存在13相(Al9Fe2Si2+AlFeMnSi),为减少P相的影响,在原材 料采购中,Fe控制在0.3%以内;采用集中熔化分炉保温熔化方式,精炼、变质均在保温炉 中进行,旋转除气机氮气精炼,精炼温度720°C 士l(TC,氮气输出压力0. 3-0. 5MPa,氮气流 量为0. 5-1. 0mVh,旋转头转速350-450rpm左右,除气时间15_20min ;用以Na盐为主的多 元覆合剂(市售产品)进行变质处理,变质温度74(TC 士1(TC,加入量为铝液的1^左右,有 效时间长达90min。用直读光谱仪进行成分检测,不合格时重新调整成分,重新检测;测H, 用测氢仪进行含气量检测,不合格时重新精炼,合格为止。 [0049] 6、浇注
[0050] 浇注温度72(TC 士1(TC,充型过程实行倾转,倾转时间10-13S,凝固时间3min倾转 复位,开型顶出取件,再下芯合型浇注、倾转进入下一个循环。 [0051] 7、清理机加
[0052] 内腔砂芯清理,浇冒口切除,飞边毛剌清理,机加工。 [0053] 8、气密清洗
[0054] 专用气密试验机测漏,气密试验2bar压力下lmin无渗漏;超声波清洗机清洗,清 洁度要求《70mg。
[0055] 运用华铸CAE10. 0铸造工艺分析软件进行模拟分析,其结论是:铸件在凝固过程 中出现了较大孤立液相且存留时间较长,会有縮孔縮松倾向,铸件浇注系统较为恰当,充填 次序相对合理,充型平稳,但铸件充填过程中存在极少部位超低温区,也可能形成冷隔缺 陷。参照模拟结果,通过调整冒口的大小和位置、涂料的厚薄、排气塞(排气槽)的位置与 数量等参数来平衡凝固温度场,实现同时凝固,以消除縮松、浇不足等缺陷。

Claims (1)

  1. 德国奔驰汽车SKN-R空调气室金属型重力铸造技术,其特征在于其生产工艺步骤为:1)、铸造工艺设计水平分型,上下模结构,两个砂芯,两个金属抽芯;开放式浇注系统,浇道比F直∶∑F内≈1∶1.3;2)、模具设计制造依据二维图,进行铸件三维设计,模具三维设计;CNC编程,数控加工,模具热处理,模具装配;3)、制芯砂芯采用热塑性酚醛树脂覆膜砂,热芯盒壳芯机制芯,热芯盒的工作温度220℃-250℃之间,结壳时间3-5S,结壳厚度5-7mm,壳芯外观橙黄色;整形,去飞边毛刺,砂芯局部涂刷激冷涂料;4)、模具准备模具喷砂清理后,燃气加热至240-260℃时进行喷涂,模具涂料按铸件结构不同,喷涂厚度不同,热节处喷薄,补缩通道喷厚,涂料厚度一般在15μm-45μm之间;安装气塞;将准备好的模具安装在浇注机上,进行加热,模具工作温度控制在350℃-420℃之间;5)、熔炼选择AlSi10Mg(a)合金,原材料中Fe控制在0.3%以内;采用集中熔化分炉保温熔化方式,精炼、变质均在保温炉中进行;旋转除气机氮气精炼,精炼温度720℃±10℃,氮气输出压力0.3-0.5MPa,氮气流量为0.5-1.0m3/h,旋转头转速350-450rpm左右,除气时间15-20min;用以Na盐为主的多元覆合剂进行变质处理,变质温度740℃±10℃,加入量为铝液的0.8-1.2%,处理时间80-100min;6)、浇注浇注温度720℃±10℃,充型过程实行倾转,倾转时间10-13S,凝固时间2.5-3.5min倾转复位,开型顶出取件,再下芯合型浇注、倾转进入下一个循环;7)、清理内腔砂芯清理,浇冒口切除,飞边毛刺清理,机加工;8)、清洗超声波清洗机清洗,清洁度要求≤70mg。
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