灰鑄鐵發動機缸體常見鑄造缺陷及解決措施

陳革明

摘 要：在灰鑄鐵發動機缸體鑄造的過程中，存在著較為復雜的步驟，對工藝的要求也較高，其中在鑄件的內外部制造中，需要芯砂的支撐才能夠完成水套芯的制作，因此在這一過程當中，出現殘次品的幾率較大，因而必須嚴格把控發動機缸體的制造過程。

關鍵詞：灰鑄鐵;發動機缸體;缺陷;措施

引文：在灰鑄鐵發動機缸體的制造過程當中，將缸體分為干性和濕性兩種，除此之外還要區別缸體管道是否含油。在缸體的制造過程當中，通常難度較大的是干性或帶油的缸體結構，而濕性的缸體在打造的過程當中難度較小。這些工藝都對灰鑄鐵發動機缸體的制造具有重大的影響，因此必須加以討論。本文灰鑄鐵發動機缸體常見鑄造缺陷及解決措施展開論述，希望能為發動機缸體的鑄造提供一些參考和建議。

一、各類氣孔問題及處理措施

氣孔問題是發動機鑄造過程當中的常見問題，在灰鑄鐵發動機缸體的制造過程當中侵入性的氣孔是較為嚴重的問題，如果在混凝土澆筑的過程當中出現了大量的芯砂氣體并且未能夠及時排出，就會導致型砂不透氣，當澆筑時氣溫較低時，會產生系統充氣，從而使得壓力變小，張力減少，從而使氣孔無法均勻排氣，造成生產過程中的質量問題[1]。如果氣孔出現在發動機缸體的內壁上或者位于加強筋的位置，將會由于排氣不暢導致發動機缸體制造失敗。

（一）最高點氣孔

針對最高點氣孔，由于上為的缸體搭手較高，可能會導致排氣不順暢，因此這對這種情況，可以采取安裝排氣針的方式來進行排氣工作，一般情況下我們采取明排氣針，暗排氣針在實踐當中使用頻率較少。當工作人員使用排氣針進行排氣時，應當注意先將排氣針清理干凈，不能讓周圍分布散沙灰塵等物質，否則會將灰塵掉落到排氣針頂部的型腔內，造成砂眼堆積。如果在排氣過程中采用的是暗針，則應當控制好澆道的橫截面積，務必使排氣針的面積保持在澆道橫截面積的兩倍以上，并且應當盡可能的將排氣針放置在接近砂頂的位置，以免讓砂眼堆積在排氣針的底部。

（二）缸筒內部的氣孔

如果在發動機缸體的制造過程當中水套芯出現了大量的發氣現象，那么就有可能會造成發動機的缸筒內部產生氣孔。在帶有水套的發動機缸體制作當中，需要使用水套芯將周圍進行包裹，在制造的過程中會采用覆膜砂對缸體進行包裹。另外一方面，由于水套芯的密封性較好，在排氣上存在一定的問題，特別是缸體在進行澆筑之后，鐵液會充斥著缸體的內壁，這是由于水套膜的氣流不通暢，就會導致在大氣壓強之下水套膜會出現侵入性的氣孔[2]。另外一方面，水套膜的芯撐本身存在的質量缺陷也是導致氣孔堆積在水套膜內壁無法排出的問題之一，重要的是這一類的問題只有在加工步驟完成之后才能被發現，具有較強的隱蔽性。

針對這一類的問題，最常見的解決步驟是對缸筒芯盒的溫度進行事先設定，在事先設定好芯砂的溫度時，還應當注意使其均勻受熱，在溫度材料的使用當中，應當注意使用傳熱性能較為優越的CU材料，保持水套芯內外的受熱程度是均勻的。缸體內具體的加熱溫度應當結合本次制造采用的砂芯材質來確定，保證溫度范圍的合理性，不能片面追求生產速度而提高缸體的加熱溫度或時長，否則會導致內外部受熱不均勻，表面結塊硬化，但內部還存留著液體，導致內外壓強差產生了大量的氣泡無法及時排出，導致發動機的缸體內部產生氣孔。另外一方面，應當加強水套芯的制造工藝，特別是在針對厚度較大的水套砂芯的使用時，必須要對排氣的管道進行合理的設計，保證在生產加工過程當中形成的氣孔能夠及時排出，增加排氣孔的數量，使得氣體可以通過砂孔芯被成功的引向外部[3]。為了防止鐵液將砂孔的芯頭堵塞，工作人員應當將棉墊放在砂孔芯頭的上部，疏通出氣口，防止氣泡堵塞;同時也可以在水套芯的外皮涂上一層特殊材料，增加材料內部和表面的密集度和質量，起到防止缸體堵塞的作用。在缸體的澆筑過程當中，應當注意對建筑原材料的選擇，在進行澆筑工作之后，鐵液將完全包裹水套芯，使得原本的排氣口被封上，這個現象就必須要求覆膜砂的制造工藝達到一定的高度，才能夠使得強度增大，發氣量減少。另外，針對芯撐導致的氣孔應當采取快速澆筑的方式，應當在當天完成澆筑工作，必須要將芯撐材料的表面清理干凈，不能留下油脂、水漬等污跡，還應當保持SN電鍍之前接縫處不存在焊渣等瑕疵。總之在氣孔問題的處理上，應當做到分類處理，盡可能的減少在澆筑的過程當中產生的氣泡等問題，以免鐵液進入排氣孔造成搶火現象，同時應當合理的設計澆筑體系，控制澆筑的時間和溫度，及時調整壓強差，避免產生氣孔缺陷，控制水分含量，根據氣溫的不同調整砂型，保持砂土的干燥性，如果過于濕潤會造成發氣量過大，特別是在氣溫較高的季節，砂土較為干燥，如果不能夠做好水分控制工作，將會降低砂型的強度，使砂體發生掉落等情況，造成缸體加工廢品率上升。

二、各類砂眼缺陷及處理措施

砂眼也是缸體制造當中較為常見的問題，在缸體的制造過程當中，如果遇到砂芯的配合面增大而導致需要用排氣針來進行排氣工作時，就容易形成缸體的砂眼問題。

（一）針對砂芯自身存在缺陷

砂眼的形成原因是多樣的，依然需要分門別類的加以解決。如果是由砂芯自身存在的原因導致的問題，則應當對芯頭表面進行清理，特別是對含有油漆的涂料，應當徹底清除干凈，附著在砂芯表面的砂質物應當及時擦拭干凈。在對有殘破部位的砂芯進行修復時應當注重尺寸的匹配，使得砂芯不能超出原先的尺寸，否則容易導致原有砂芯的損壞。在水套芯內應當使用防護措施，避免水套內落入砂塊。

（二）砂型強度不匹配導致的砂眼

如果沒有選擇合適的砂型強度，就有可能會造成砂型強度的不匹配。當砂型強度過弱，將很容易導致內砂沉降，繼而導致內道的水流將砂型沖蝕，造成砂眼現象。在解決由于砂型強度不匹配而導致的砂眼問題時，應當科學的選擇自身發展的混砂機，使混砂機的工作產能能夠帶動砂型的強度，避免在工作過程當中出現了不均勻、不緊實等各種情況，此外，一定要在型砂投入使用之前進行合理的測試，確定強度的范圍，保證型砂中含有足夠的膨潤土。

（三）由于散沙掉落形成的砂眼

如果經過觀察發現排氣孔四周有明顯的散沙掉落，那么就說明該缸體在合箱之前沒有將周圍的砂土完全清理，造成合箱的過程中散砂堆積，形成砂眼。針對這種情況形成的砂眼，工作人員應當注意在合箱之前將孔頂周圍的砂土清理干凈，之后再進行封口，避免型腔內部集聚大量的砂土，經過表面的澆筑工作之后陸續形成砂眼。應當減少明排氣針的使用頻率，聚集在型腔內尚未排除的液體應當利用壓扁冒口進行排氣，或者直接將氣體引入暗冒口，完成缸體排氣工作。另外，如果是由于鑄件結構的設計問題導致的砂眼，應當及時調整圓角的設計，改變起模斜度，減少鐵液對型砂的沖蝕，減小砂眼產生的風險。

三、結語

綜上所述，在灰鑄鐵發動機缸體的制造過程當中，應當采取多種方式，反思之前在制造當中存在的問題和缺陷，根據實際情況找出解決問題的方法和步驟，提高發動機缸體的制造質量。

參考文獻：

[1]糜海飛.濕型砂鑄造灰鑄鐵發動機缸體結疤缺陷的解決[J].金屬加工（熱加工），2020（04）：84-86.

[2]李鵬. 灰鑄鐵發動機缸體鑄造工藝優化及其組織結構與性能[D].合肥工業大學，2016.

[3]劉增林.汽車發動機灰鑄鐵缸體立澆工藝氣孔缺陷防止[J].鑄造，2014，63（07）：721-725.