鋁合金缸蓋鑄造中常見缺陷及鑄造技術分析

孫洪強

（華域皮爾博格（煙臺）有色零部件有限公司， 山東 煙臺 265500）

1 鑄造鋁合金缸蓋中常見的缺陷

1.1 存在氣孔

氣孔是影響鋁合金缸蓋穩定性的主要因素，外形再完美的鑄件，如果內部存在氣孔數量過多，也容易變形，容易產生裂紋甚至出現斷裂時效，從而造成嚴重后果。通常情況下，氣孔是在金屬液體澆注和凝固的過程中形成的，在進行金屬液體澆注時，隨著溫度逐漸升高，金屬液體內壓升高，體積不斷膨脹，產生氣體，這些氣體無法及時消除，就會形成氣孔存在于鑄件內部。一般來說，氣孔的形成主要有以下幾個原因：第一，使用材料透氣性較差，一經受熱就會形成大量氣體，或者輔助性材料使用不當，干砂加入量不足也會導致個別部位形成密集的氣孔；第二，設備的排氣功能不好，排氣通道過于狹窄或者排氣通道設計的部位與金屬液體投入部位靠近，升溫過程中易導致排氣通道堵塞；第三，在鑄造過程中排氣通道出問題也極易造成氣體回升，產生安全隱患[1]。

1.2 鋁合金缸蓋滲漏

鋁合金缸蓋滲漏的現象會產生在缸蓋的多個部位，產生原因也不盡相同，但是一旦發生滲漏的情況，該鑄件基本變為廢品。缸蓋的滲漏主要是凝固過程中技術失誤引起縮松缺陷造成的。一方面，在進行澆注時，鑄件并非完全平整的，厚薄不均易導致鑄件在凝固過程中形成缺陷，從而導致滲漏。另一方面，鑄件澆注時純度不足，含有不同密度的雜質，甚至形成氣孔，造成不同部位的收縮缺陷。

1.3 出現夾雜物孔洞

夾雜物孔洞的形成通常與汽缸蓋鑄造過程中的原材料有關，這些材料中含有的雜質一旦堆積，就會形成微小顆粒，產生孔洞，影響氣缸蓋的質量。形成夾雜物孔洞的原因有很多。首先是清潔工作的不夠專業，在鑄造過程中會使用許多催化劑，這些剩余品若不及時清理，或者清潔不夠徹底，就很容易導致難以檢測出微小顆粒。其次是金屬液體與空氣中的成分混合形成的雜質，這些雜質也易殘留在整個鑄造裝置的各個部位，造成夾雜物孔洞。

2 鋁合金缸蓋鑄造中常見缺陷的改進建議

2.1 降低氣孔產生率

氣孔產生的原因大致有以下幾種：澆注速度太快，卷入空氣；模具排氣不良；鋁液流動過快；熔化溫度過高；合金除氣不良；澆注溫度過高；砂芯不干、排氣不良或發氣量太大。為有針對性地降低氣孔產生率，必須首先對缺陷的形成原因做針對性的分析，必要時可以采取缺陷再現的方式進行確認，控制時一般可采取以下措施。

1）對澆道的位置和分配進行優化，使鋁液平穩進入型腔，一般情況下，鋁合金液體進入型腔的速度為1.2～2.5 kg/s，并將進料口盡量避開形狀復雜的位置。

2）在金屬型氣體不易排除的部位增設排氣槽或排氣塞，并經常清理，排氣槽或者排氣塞的間隙一般選擇0.2～0.3 mm的間隙，可以有效避免金屬液滲漏的情況。在形狀允許的情況下，盡量選擇直徑較大的排氣塞。

3）澆注時澆包盡量靠近澆口杯，并且控制好鋁液的落點位置，以平穩、無紊流、無飛濺為最基本的要求，可以有效防止卷氣的情況發生。

4）嚴格控制鋁液溫度防止超溫，禁止使用受到污染的原材料以及未烘干的工位器具，從而減少鋁液內部的含氣量。鋁液正確地按照要求進行除氣處理，并通過密度測定法進行確認。

5）泥芯應烘干，排氣孔應暢通，泥芯返潮后應補烘，特大的泥芯中間應挖空；金屬型涂料后應等涂料干燥后才能澆注。

2.2 避免缸蓋滲漏的防控措施

在了解了鋁合金缸蓋滲漏現象的原理后，就可以根據實際情況采取相應的控制措施[2]。

1）企業可根據前面所述方法消除氣孔，調整鑄件細微的結構，防止滲漏缺陷。

2）鑄件在凝固的過程中必須要給予相應的冷卻梯度，使鑄件形成定向凝固，減少糊狀凝固，可以通過對金屬型進行冷卻或者加熱來實現,從而獲得組織致密的鑄件。

3）鑄件局部厚大位置或者壁厚與璧薄結合位置，可以通過增加暗冒口或者冷鐵的方式來消除縮松，從而獲得組織致密的鑄件。

2.3 防止出現夾雜物孔洞

防止夾雜物孔洞，需要從兩個方面入手。第一，澆注前：鋁液原材料以及過程中接觸鋁液的工位器具必須干凈整潔，無發霉、生銹、油污等現象存在。澆包取鋁液和充型時必須有撇渣的動作或步驟。模具必須定期進行清理，要求將表面殘留的涂料、試劑顆粒清理完全，而且要注意將深面中不易察覺的微型殘留物清潔干凈。第二，澆注時：需要針對復雜位置或者深孔位置做出一些合理的系統更改，在澆注過程中要嚴格時間、速度、方位，防止發生紊流，尤其是飛濺的情況。必要時可以在容易產生缺陷的位置做集渣包，通過后期加工去除[2]。

3 結語

鋁合金缸蓋是汽車發動機的重要組成部分，這部分產生缺陷可能造成汽車發動機中不同程度的質量問題，會給企業帶來許多損失，所以調整鋁合金缸蓋鑄造中的不足是極其重要的。企業可按照本文所述方法降低氣孔產生率，采取必要的滲漏防控措施，避免夾雜物孔洞的產生，從而提高鋁合金缸蓋質量，為企業發展打下基礎。

[1]姜銀方，龍昆，袁國定，等.發動機鋁缸蓋底注式鑄造工藝研究[J].特種鑄造及有色合金，2012，32（9）：862-865．

[2]羅剛，羅曉東，劉凱，等.高強度灰鑄鐵發動機缸體微合金化研制[J].熱加工工藝，2013，42（23）：61-64.