4L22B缸蓋氣孔缺陷的防止

邢繼倫，李善付，孫曉剛

（山東凱馬鑄造有限公司，山東萊陽 265200）

我公司自生產(chǎn)4L22B缸蓋以來，氣孔缺陷一直較難控制，在鑄件廢品中占有相當(dāng)大的比例。經(jīng)過反復(fù)試驗和生產(chǎn)實踐，通過采取降低水套芯發(fā)氣量、在水套芯內(nèi)部設(shè)置氣路、對排氣針優(yōu)化改進，設(shè)計烘芯板、采用整體組芯回火等措施，使鑄件氣孔廢品率明顯降低。

1 氣孔缺陷存在部位

4L22B缸蓋內(nèi)腔結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，水套芯最薄處僅有2mm～3mm，除少數(shù)芯頭外其余砂芯在澆注過程中被金屬液包圍，砂芯排氣條件異常惡劣，氣孔綜合廢品率在15%～18%左右，有時高達25%。鑄件氣孔部位比較分散，多數(shù)集中在缸蓋罩面以及螺栓搭子根部，少數(shù)存在鑄件皮下1mm～3mm處，粗加工后清晰可見。如圖1、圖2所示。

2 氣孔缺陷解決措施

2.1 延長水套芯固化時間、加大回火力度

缸蓋水套芯采用B6型覆膜砂制作，發(fā)氣量≤14mL/g。覆膜砂發(fā)氣量大、發(fā)氣速度慢，因此水套芯是缸蓋產(chǎn)生氣孔的主要來源。為保證芯砂強度、發(fā)氣速度，工藝規(guī)定砂芯固化溫度為270℃～320℃，固化時間為90s～100s。根據(jù)砂芯出盒顏色及時調(diào)整砂芯固化溫度，適當(dāng)延長固化時間，保證砂芯出盒質(zhì)量。研好的水套芯進電窯進行二次回火，烘干溫度220℃～280℃，保溫時間 60min～90min。為降低砂芯發(fā)氣量，在烘干溫度不變的同時，要求保溫時間控制在90min～100 min之間，水套芯外皮顏色以栗子皮色為準(zhǔn)。

圖1 缸蓋螺栓搭子出氣銷根部氣孔缺陷

圖2 缸蓋加工后的氣孔缺陷

2.2 改進水套芯排氣方式

缸蓋水套芯呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，水套芯與氣道芯間隙為5mm，水套芯內(nèi)部氣路窄而淺，粘結(jié)后起不到排氣作用。嘗試把砂芯氣路加大、加深，保證氣路暢通，并對砂芯厚大部位采取中空處理加強砂芯排氣，但澆注中金屬液容易鉆入砂芯內(nèi)部，導(dǎo)致鑄件在加工時打刀，因此去掉砂芯中間部分氣路。缸蓋水套芯結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性無法在芯盒內(nèi)部預(yù)埋排氣管路，但可通過延長出氣針的方式進行排氣，在水套芯四個出砂孔位置，設(shè)置側(cè)開模裝置加快砂芯排氣。

2.3 優(yōu)化粘結(jié)劑使用

為防止鑄件出現(xiàn)碎芯，以往對水套芯采取中間用普通粘結(jié)劑粘結(jié)，進行回火處理，氣道蓋板芯在造型現(xiàn)場用粘結(jié)劑粘結(jié)在水套芯上，倒入適量工業(yè)乙醇點火烘干，澆注中粘結(jié)劑受熱分解產(chǎn)生大量氣體，氣體無法排出增加了氣孔缺陷的發(fā)生。后選用粘結(jié)強度高、發(fā)氣量少的富士科粘結(jié)劑，采取兩端使用粘結(jié)劑、中間使用漿糊粘結(jié)水套芯，氣道蓋板芯用粘結(jié)劑打點粘結(jié)在水套芯上，從而降低了粘結(jié)劑的發(fā)氣量。

2.4 改進出氣銷，增加型砂排氣

缸蓋上模樣在螺栓搭子和工藝搭子處留有出氣針，出氣針根部直徑設(shè)為?12mm，出氣針之間用出氣片連接，用來增大砂芯的出氣面積；在水套芯頭處和氣道芯頭末端留有出氣冒口，加強砂芯排氣。

2.5 保證鐵液質(zhì)量，及時澆注

“高溫出爐，低溫澆注”是理想的澆注方法，但受多方面因素的限制無法實現(xiàn)。提高澆注溫度可以降低金屬液粘度，使進入金屬液的氣體容易上浮或隨著金屬液流到冒口處排出。針對此問題結(jié)合缸蓋結(jié)構(gòu)情況，將缸蓋的澆注溫度限制在工藝要求的上限，澆注溫度為1380℃～1400℃。澆注箱數(shù)由15箱控制在12箱以內(nèi)，確保包底金屬液在澆注最后一箱時的澆注溫度，降低因澆注溫度低引起的氣孔缺陷。

濕型砂的型腔本身是一個相對比較高的濕度環(huán)境，如果砂芯放置時間過長容易返潮，澆注時不僅粘結(jié)劑發(fā)出大量的氣體，而且砂芯吸收的水分也會隨著澆注的進行不斷排出，這樣更容易造成氣孔缺陷的發(fā)生。因此，造型合箱后至澆注的時間不得超過1h，應(yīng)及時澆注。

3 采用烘芯板、整體組芯回火

通過上述各項措施，氣孔廢品率有所降低，但總體來講還沒有完全達到理想的效果?？紤]到影響氣孔產(chǎn)生的因素是多方面的，結(jié)合公司實際生產(chǎn)現(xiàn)狀，設(shè)計烘芯板（圖3），采用整體組芯回火的方式把芯砂中的氣體排出，從源頭將芯砂的發(fā)氣量降到最低限，從根本上降低氣孔廢品率。

圖3 烘芯板圖紙

烘芯板尺寸設(shè)計為 550×180×45（mm），按照水套芯尺寸進行設(shè)計。中間支撐板壁厚5mm，為防止烘芯板變形內(nèi)部設(shè)有拉筋。烘芯板用HT250的灰鐵制作而成，形狀簡單、操作方便、易于搬運、簡單實用。

具體操作時，把粘結(jié)好的水套芯放在烘芯板上，依次放入刷好涂料的進、排氣道芯，然后把研好的氣道蓋板芯粘結(jié)在水套芯（圖4）；整體組合完畢后，把烘芯板放在回火周轉(zhuǎn)架上進電窯回火烘干。水套芯、氣道蓋板芯所用的粘結(jié)劑加入量保持不變，回火溫度仍為220℃～270℃，回火時間仍為80min～90min，其他工序保持不變。

圖4 4L22B缸蓋整體組合芯

經(jīng)統(tǒng)計比較發(fā)現(xiàn)，采用烘芯板后的氣孔廢品率明顯下降，達到預(yù)期目標(biāo)，試驗證明此方法行之有效。烘芯板使用前后對照情況如表1所示。

經(jīng)過生產(chǎn)實踐，采用烘芯板整體組芯回火，缸蓋氣孔缺陷明顯降低，目前控制在5%之內(nèi)。

4 結(jié)束語

形成缸蓋氣孔缺陷的原因是多方面的，要在各個方面采取措施加以控制，延長水套芯固化時間、加大回火力度、減少發(fā)氣量，優(yōu)化粘結(jié)劑使用，改進水套芯排氣方式，保證鐵液質(zhì)量、及時澆注，采用烘芯板整體組芯回火等。與此同時還要把因人為因素造成的氣孔缺陷降到最低限值，各個工序之間要嚴格控制，把問題消滅在萌芽狀態(tài)，從根源解決氣孔缺陷。

表1 4L22B缸蓋氣孔缺陷統(tǒng)計對照表

使用烘芯板之后的廢品統(tǒng)計

[1]陳國幀，肖柯則，姜不居.鑄造缺陷與對策手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1996.

[2]鑄造工程師手冊編寫組編.鑄造工程師手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1996.12.

[3]黃天佑，金仲信.粘土濕型砂及其質(zhì)量控制[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.

[4]李連杰，韓振中.缸體缸蓋氣孔缺陷的產(chǎn)生與防止措施[J].現(xiàn)代鑄鐵（增刊）,2010（10）.