CN103203427A - 高气密性汽车缸盖的成形浇注方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高气密性汽车缸盖的成形浇注方法，采用消失模铸造工艺，将金属液浇注到消失模中的同时，对金属液进行机械振动，直至金属液完全凝固。本发明在缸盖铸件生产中使用机械振动浇注的方法，这样的方式能细化晶粒，组织致密，增加缸盖的气密性。同时使金属液中气体和夹杂物上浮，提高铁液的质量复合覆盖剂来去除铁液中夹杂物和气体，以提高铁液的冶金质量，并且在保温集渣的同时，又防止铁液的孕育衰退，得到良好的孕育效果，改善缸盖的工艺性能和力学性能；同时，将细粉孕育剂变废为宝，符合循环经济和低碳经济的政策。
Description
技术领域
本发明涉及机械制件的生产工艺，尤其是一种高气密性汽车缸盖的成形浇注方法。
背景技术
目前，发动机缸体缸盖的制造水平是衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，进而也在很大程度上代表了一个国家汽车工业的发展水平。不断提高发动机功率、降低燃油消耗量和减少尾气排放是汽车工业自身发展的内在需求，也是外部环境的客观要求。消失模铸造技术使得这类零件设计更为柔性、集成度高，减轻铸件重量，提高燃油效率。缸盖对发动机的许多技术参数有着重大影响，因而尺寸精度要求高，内外表面质量要求严；铸件结构复杂，壁厚相差悬殊，成形时砂芯多且复杂，水腔要求流水通畅，工作时温度反复急剧变化，由于不断产生的膨胀和收缩而产生交变热应力，容易导致疲劳失效，因此要求缸盖铸件结构合理，材质具有高的强度、硬度及良好的抗疲劳性能、铸造性能和气密性，铸造工艺及技术难度大。
渗漏、晶粒粗大、缩松是消失模铸造生产中出现的主要缺陷。特别是渗漏，如果解决了此项问题，铸件的成品率可以达到９０％以上。虽然也有许多针对该问题来实施的工艺措施，但多数都收效甚微。
发明内容
本发明的目的是：提供一种高气密性汽车缸盖的成形浇注方法，它可明显提高晶相组织致密度，减少缩松、缩孔的发生，减少夹杂物，使缸盖品质得到大幅度提高，缸盖进、排气道渗漏率（废品率）显著下降，以克服现有技术的不足。
本发明是这样实现的：高气密性汽车缸盖的成形浇注方法，采用消失模铸造工艺，将金属液浇注到消失模中的同时，对金属液进行机械振动，直至金属液完全凝固。
对金属液进行机械振动的振动频率为50HZ，振幅为1mm，激振力为1.5KN。
浇注的金属液在其孕育过程中使用复合覆盖剂。
本发明的原理是：振动结晶浇注能使晶粒在生长过程中发生晶粒相互碰撞击碎,使之产生再结晶、再击碎、再结晶而达到晶粒细化;“振动”在使晶粒碰撞破碎之时,也增加了晶粒从型壁上剥落的机会。
1、对形核的影响 振动会使铁合金熔体产生空化作用形成了空穴。空穴崩溃周围液体填充其中时会产生很高的压力而这种压力的增加会使合金的熔点温度提高。
式中Tm为一个大气压下的熔点温度；△P为压力的改变值；△Tμ为熔点温度的改变值；△Hm为结晶潜热；V1为固态体积；V2为液态体积。
当金属凝固时，体积会减小，有公式可知当压力增加时，其熔点温度要增加。这就是说，在金属液温度一定的情况下，由于振动提高了液态金属的熔点温度，即提高了其液相线平均温度，从而提高了过冷度这就势必造成自发核数目增多，晶粒细化。
2、对枝晶生长的影响 铁合金在消失模铸造凝固过程中的晶体的生长方式和普通的砂型铸造中晶体的生长方式是基本上是一样的，即都是以树枝晶方式生长。当在凝固过程中对其实施机械振动时振动激振力使金属液中的枝晶和未凝固的液体发生了相对运动又由于液体存在着粘性枝晶在液体各部分之间的运动速度就会有所差异。正是由于这种相对运动和运动速度的不同使得晶粒之间发生碰撞和磨损以及未凝固的液体对枝晶进行反复的冲刷即所谓的“粘性剪切”作用，造成枝晶最脆弱的部位枝晶臂等被剪切而折断、破碎与增殖形成了许多细小晶粒。综合上述两方面的原因机械振动对消失模铁合金是有明显的细化作用的。
振动过程中振动是以弹性波的形式由铸型而液态金属传递着，弹性波的轨迹是一条正弦曲线，在这种弹性波的作用下，液态金属的晶粒之间也发生振动，也是一种弹性波。由于气体、夹渣的比重很轻，在液态金属弹性波的作用下，也发生振动，很容易失去平衡态，能被液态金属浮出液面之外。
3、结论
（1）将本发明的机械振动浇注在缸盖铸件生产中使用，能有效细化晶粒，晶间度减少，组织精密，增加缸盖气密性。
（2）使用机械振动浇注，边浇注边振动，有利于金属液中气体和夹杂物上浮，起到净化金属液的作用，减少缩孔、缩松、夹渣的发生，从而增加缸盖气密性。
由于采用上述的技术方案，与现有技术相比，本发明在缸盖铸件生产中使用机械振动浇注的方法，这样的方式能细化晶粒，组织致密，增加缸盖的气密性。同时使金属液中气体和夹杂物上浮，提高铁液的质量复合覆盖剂来去除铁液中夹杂物和气体，以提高铁液的冶金质量，并且在保温集渣的同时，又防止铁液的孕育衰退，得到良好的孕育效果，改善缸盖的工艺性能和力学性能；同时，将细粉孕育剂变废为宝，符合循环经济和低碳经济的政策。本发明所采用工艺简单，设备成本低廉配方简单，材料来源广泛，容易获得，使用方法简单，容易实施，生产成本低廉，使用效果好。
具体实施方式
本发明的实施例：高气密性汽车缸盖的成形浇注方法，准备好复合覆盖剂备用（复合覆盖剂的组成及使用方法均采用申请号为201010172549.0的已授权的发明专利中的公开的技术内容），将缸盖的炉料熔化后即向炉内加入复合覆盖剂Ⅰ，加热升温至工艺要求的温度后扒渣、出水，随即将复合覆盖剂Ⅱ加入，再进行浇注；采用消失模铸造工艺，将缸盖的炉料融化成的金属液浇注到消失模中的同时，对金属液进行机械振动，直至金属液完全凝固；激振力来源于干砂紧实过程中的振实台下的双振动电机，电机的振动频率为50HZ，振幅为1mm，激振力为1.5KN。
Claims (3)
1.一种高气密性汽车缸盖的成形浇注方法，其特征在于：采用消失模铸造工艺，将金属液浇注到消失模中的同时，对金属液进行机械振动，直至金属液完全凝固。
2.根据权利要求1所述的高气密性汽车缸盖的成形浇注方法，其特征在于：对金属液进行机械振动的振动频率为50HZ，振幅为1mm，激振力为1.5KN。
3.根据权利要求1所述的高气密性汽车缸盖的成形浇注方法，其特征在于：浇注的金属液在其孕育过程中使用复合覆盖剂。
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