鋁合金缸蓋鑄造中常見缺陷及鑄造技術(shù)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(wěn)定性的主要因素，外形再完美的鑄件，如果內(nèi)部存在氣孔數(shù)量過多，也容易變形，容易產(chǎn)生裂紋甚至出現(xiàn)斷裂時效，從而造成嚴(yán)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(nèi)壓升高，體積不斷膨脹，產(chǎn)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(nèi)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(jīng)受熱就會形成大量氣體，或者輔助性材料使用不當(dāng)，干砂加入量不足也會導(dǎo)致個別部位形成密集的氣孔；第二，設(shè)備的排氣功能不好，排氣通道過于狹窄或者排氣通道設(shè)計的部位與金屬液體投入部位靠近，升溫過程中易導(dǎo)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(chǎn)生安全隱患[1]。

1.2 鋁合金缸蓋滲漏

鋁合金缸蓋滲漏的現(xiàn)象會產(chǎn)生在缸蓋的多個部位，產(chǎn)生原因也不盡相同，但是一旦發(fā)生滲漏的情況，該鑄件基本變?yōu)閺U品。缸蓋的滲漏主要是凝固過程中技術(shù)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(dǎo)致鑄件在凝固過程中形成缺陷，從而導(dǎo)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(zhì)，甚至形成氣孔，造成不同部位的收縮缺陷。

1.3 出現(xiàn)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(guān)，這些材料中含有的雜質(zhì)一旦堆積，就會形成微小顆粒，產(chǎn)生孔洞，影響氣缸蓋的質(zhì)量。形成夾雜物孔洞的原因有很多。首先是清潔工作的不夠?qū)I(yè)，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(dǎo)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(zhì)，這些雜質(zhì)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(chǎn)生率

氣孔產(chǎn)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(fā)氣量太大。為有針對性地降低氣孔產(chǎn)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(xiàn)的方式進行確認(rèn)，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(yōu)化，使鋁液平穩(wěn)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(fù)雜的位置。

2）在金屬型氣體不易排除的部位增設(shè)排氣槽或排氣塞，并經(jīng)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(wěn)、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(fā)生。

4）嚴(yán)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(nèi)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(rèn)。

5）泥芯應(yīng)烘干，排氣孔應(yīng)暢通，泥芯返潮后應(yīng)補烘，特大的泥芯中間應(yīng)挖空；金屬型涂料后應(yīng)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(xiàn)象的原理后，就可以根據(jù)實際情況采取相應(yīng)的控制措施[2]。

1）企業(yè)可根據(jù)前面所述方法消除氣孔，調(diào)整鑄件細(xì)微的結(jié)構(gòu)，防止?jié)B漏缺陷。

2）鑄件在凝固的過程中必須要給予相應(yīng)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(xiàn),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(jié)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(xiàn)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(fā)霉、生銹、油污等現(xiàn)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(fù)雜位置或者深孔位置做出一些合理的系統(tǒng)更改，在澆注過程中要嚴(yán)格時間、速度、方位，防止發(fā)生紊流，尤其是飛濺的情況。必要時可以在容易產(chǎn)生缺陷的位置做集渣包，通過后期加工去除[2]。

3 結(jié)語

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

[1]姜銀方，龍昆，袁國定，等.發(fā)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(fā)動機缸體微合金化研制[J].熱加工工藝，2013，42（23）：61-64.