論澆注系統對4DA1柴油機缸體砂孔缺陷的影響與對策

摘 要:通過對4DA1柴油機缸體澆注系統的分析，認為缸體砂孔缺陷是由澆注系統設計不合理引起的。通過改進澆注系統的設計，可以有效地控制各個內澆道的澆注速度，使澆注過程平穩，不會導致嚴重的紊流現象;新澆注系統還能很好地起到擋渣的作用。根據整改后的工藝，進行試驗驗證，取得了一定的效果。

關鍵詞:4DA1柴油機;砂孔;澆注系統

中圖分類號:TB 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3198(2010)06-0325-02

江淮汽車公司開發生產的4DA1發動機是一款先進的柴油發動機，主要裝配在瑞風、帥鈴等車型上。該款發動機缸體仍處于試制階段，產品質量尚未穩定。由于其缸體毛坯結構復雜，鑄造工藝難度大，經過多次工藝改進，鑄造成品率大幅度提高。但是，在鑄件廢品的統計分析中，砂孔缺陷成為導致鑄件廢品的主要原因。根據2007年1-6月份數據統計，4DA1柴油機缸體鑄件生產鑄件916件，廢311件，平均廢品率28.5%;共計加工435件;廢150件，平均廢品率34.5%。顯而易見，砂孔缺陷已成為限制4DA1柴油機順利量產的巨大障礙。找出砂孔缺陷的產生原因并控制該缺陷的產生，將會極大地提升產品質量、降低生產成本。

形成砂孔缺陷的因素有很多，大多是因為型砂或芯砂卷入鐵水，并且未能在充型過程中有效地排出。主要有以下因素:

(1)砂芯、型砂強度低，在澆注過程中表層脫落，導致砂孔;

(2)鐵水溫度過高，造成砂芯、型砂、涂料強度低于臨界值，導致其剝落;

(3)型腔排氣不暢，內壓力較大，類似開水沸騰，導致應該溢流出的含雜質物的鐵水無法排除;

(4)澆注過程中以及澆注前型腔以及砂芯未徹底清理，殘留有浮砂等雜物。

針對以上可能產生缺陷的原因，我們針對性地加強了工藝規范和工藝檢查，并調整型砂強度和澆注溫度進行了多項試驗，但均未取得較好的結果。那么是不是澆鑄系統的設置存在問題呢，我們試圖從澆注系統的方面來著手分析其對產生砂孔缺陷的影響。

典型的澆注系統是由澆口杯、直澆道、橫澆道和內澆道組成。直澆道可以產生一定得充型壓力，橫澆道可以起到擋渣的作用，而內澆道可以調節鐵水流入鑄型型腔中的速度。所以澆注系統對鑄件質量的影響很大。下面我們就從澆注系統的分析入手來尋找引起砂孔缺陷的原因。

1 澆注系統分析

從圖1澆注系統三維圖上可以看到:

(1)過濾網后面存在型砂，易將型砂沖入型腔內;

(2)阻流截面在過濾網前面，無法控制各個內澆道的澆注速度;

(3)上下內澆道不能同時充型，速度差異大，紊流現象嚴重。

通過對澆注系統三維圖的分析，可以看到澆注系統存在某些缺陷。為了更清楚地了解此澆注系統在澆鑄過程中對鐵水的流動、鑄件各部位的溫度分布等信息，通過相關研究機構，我們對現澆注系統進行了模擬澆注分析。

圖1 原澆注系統三維圖如圖2所示，可以發現澆注過程中，澆注速度、鐵水溫度差別非常大。

經以上分析，確認澆注系統不合理可能是形成砂孔缺陷的主要因素。

圖2 原澆注系統的模擬澆注示意圖圖3 改進后的澆注系統2 澆注系統的改進

根據上述分析，工藝設計人員重新設計了的澆注系統，如圖3所示。新澆注系統的設計充分考慮了過濾網和阻流界面對鐵水流速的調節和擋渣的作用。具體作用如下:(1)過濾網在砂芯內，其后面不存在型砂，不會將型砂沖入型腔內;(2)阻流截面在橫澆道和內澆道之間，可以很好的控制各個內澆道的澆注速度;(3)上下內澆道幾乎可以同時充型，澆注平穩，不會導致紊流現象嚴重。

3 整改措施

通過以上分析與驗證制定整改措施如下:

(1)改變原澆注系統，使用上文所提的新澆注系統，提高澆注速度，使鐵水更加平穩注入型腔內。改進后澆注系統的實物圖如圖4所示;

圖4 改進澆注系統的實物圖(2)下芯過程嚴格控制散砂，防止由此造成的砂眼渣孔。

4 結論

4DA1柴油機缸體砂孔缺陷部分原因是由澆注系統設計不合理引起的，通過改進澆注系統的設計，可以很好的控制各個內澆道的澆注速度，使澆注過程平穩，不會導致紊流現象嚴重;新澆注系統還能很好地起到擋渣的作用。根據整改后的工藝，進行試驗驗證，取得了一定的效果。

參考文獻

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