摩托車發(fā)動機(jī)的殼體壓鑄技術(shù)要點

黃興華

摘? 要：近年來，人們對產(chǎn)品功能的要求越來越高，發(fā)動機(jī)壓鑄件的性能因此得到了不斷的完善，有效提高了壓鑄合金的品質(zhì)，推動了壓鑄技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。由于壓鑄件生產(chǎn)在工藝方面的特點，造成導(dǎo)致壓鑄產(chǎn)品質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的因素很多，例如壓鑄模具、壓鑄技術(shù)應(yīng)用等環(huán)節(jié)，都是壓鑄關(guān)鍵技術(shù)，對產(chǎn)品質(zhì)量有著重要的影響。

關(guān)鍵詞：摩托車發(fā)動機(jī);壓力鑄造;殼體壓鑄;技術(shù)要點

中圖分類號：TG249.2??????????? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A?? ????????????文章編號：2095-6835（2014）23-0010-02

1? 摩托車發(fā)動機(jī)殼體結(jié)構(gòu)特點

圖1? 摩托車發(fā)動機(jī)殼體結(jié)構(gòu)

摩托車發(fā)動機(jī)殼體采用鋁合金加工成型，材質(zhì)較輕，材料牌號多選用ADC12和相似成分牌號。該材料中的硅、銅含量較高，

含鐵量低。合金液態(tài)流動性好、切削性能好，有利于滿足壓鑄工藝快速成型、脫模性能良好等要求。摩托車發(fā)動機(jī)殼體的零件結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，外形尺寸為736 mm×526 mm×241 mm，局部壁厚2.1 mm，平均壁厚3 mm。該零件形狀復(fù)雜，深腔為238 mm，外側(cè)壁和型腔內(nèi)部有很多厚度為2.7 mm的加強(qiáng)筋和散熱片。該零件對力學(xué)性能（σb>185 MPa、δ≥1.5%）有較高的要求，較低的內(nèi)部氣孔率也是技術(shù)要求之一，并且需要經(jīng)過鹽霧測試和氣密性測試。零件表面要求無冷隔、氣泡、花紋、裂紋等缺陷，凸起字體要完整、清晰。

2? 壓鑄模設(shè)計要求

在模具設(shè)計時，澆口位置的選擇往往受到合金種類、鑄件結(jié)構(gòu)和外形、壁厚變化和鑄件使用要求等一些因素的影響，所以對壓鑄構(gòu)件而言，理想的澆口位置是非常少的。在以上所有

要考慮的影響因素中，只能在滿足最優(yōu)需求的情況下確定澆口位置。澆口的位置會受到壓鑄構(gòu)件自身形狀的限制，同時，還要考慮其他因素，主要有：①由于澆口應(yīng)當(dāng)定位在金屬液流至型腔各個部位的最近距離，且要減少填充流程，盡可能減少填充路徑的曲折，所以建議澆口位置盡可能靠中間。②為了方便最終壓力的傳遞，澆口位置應(yīng)當(dāng)設(shè)置在壓鑄構(gòu)件壁厚最大的部位。在厚壁位置開設(shè)澆口時，增大內(nèi)澆道厚度的同時，也要相應(yīng)地留出一定的余地。③內(nèi)澆口的厚度要適中，不宜過厚或過薄，一般為2.5～3.0 mm。澆口截面過厚，易造成產(chǎn)品缺料;澆口截面過薄，易導(dǎo)致產(chǎn)品冷隔、出現(xiàn)沙眼等問題。

在模具設(shè)計時，模具材質(zhì)的選擇、產(chǎn)品的收縮率計算、模具分型面的選擇、熱處理工藝、排溢系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)等都影響著最終的產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計壓鑄模時，需全面考慮上述因素。

3? 壓鑄模具溫度管理

在影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素中，模具溫度是比較重要的一種。摩托車發(fā)動機(jī)殼體的形狀較為復(fù)雜，模具溫度過高（超過280℃）時，脫模劑易黏附不上或不能形成一定厚度的薄膜，例如澆道、內(nèi)澆口、產(chǎn)品深腔、型芯端部等，所以必須對模具溫度進(jìn)行嚴(yán)格的控制。在每次生產(chǎn)循環(huán)的過程中，模具型腔內(nèi)會出現(xiàn)一定的溫度變化，形成升溫?zé)嵩矗饕ㄈN情況，分別是：①金屬液為模具帶來熱量;②金屬液在對型腔進(jìn)行充填時，部分機(jī)械能向著熱能轉(zhuǎn)化;③鍛造時，機(jī)械能向熱能轉(zhuǎn)化。當(dāng)模具獲得了熱量后，也會將熱量向四周散發(fā)。降低模具溫度的方式主要是冷卻水，當(dāng)冷卻效果不夠時，可通過噴淋強(qiáng)制冷卻。目前，控制模具溫度較好方法有布勒壓鑄機(jī)配備的模具冷卻水溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、熱成像儀設(shè)備和型芯點冷等。

通過對模具溫度的有效控制，可以提高產(chǎn)品表面和內(nèi)部的質(zhì)量，提高產(chǎn)品尺寸的穩(wěn)定性，從而提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

4? 壓鑄新技術(shù)

4.1? 半固態(tài)壓鑄

半固態(tài)壓鑄分為流變壓鑄和觸變壓鑄，半固態(tài)的壓鑄成型技術(shù)和常規(guī)的全液態(tài)或全固態(tài)的金屬成形技術(shù)不同，半固態(tài)的壓鑄成型技術(shù)是以半固態(tài)金屬為原料，擁有觸變性的非枝晶組織，是經(jīng)過特別處理制成的。半固態(tài)鑄造與普通液態(tài)鑄造相比，鑄件具有凝固收縮小、尺寸精度高、外表質(zhì)量好、減少了機(jī)械加工量等特點。同時，SSM金屬充型溫度低，可延長模具的使用壽命。但生產(chǎn)半固態(tài)的金屬漿料保存和運(yùn)輸?shù)碾y度都很大，因此，增加了二次加熱產(chǎn)生的能耗。

4.2? 真空壓鑄技術(shù)

真空壓鑄技術(shù)能夠減少構(gòu)件內(nèi)氣孔的體積，改善壓鑄構(gòu)件內(nèi)部氣孔分布的相關(guān)狀況。所謂“真空壓鑄技術(shù)”，就是在壓鑄的過程中，將構(gòu)件內(nèi)的氣體抽離出來，減少或消除氣孔，從而提高構(gòu)件表面質(zhì)量和構(gòu)件力學(xué)性能的一種技術(shù)。該技術(shù)和普通壓鑄的生產(chǎn)效率基本一樣，但可使用較低的比壓和鑄造性能較差的合金，改善了充填條件，可壓鑄較薄的鑄件。真空壓鑄對模具分型面要求較高，抽取模具型腔內(nèi)的真空時，要求模具表面平整、無飛料。

4.3? 充氧壓鑄

充氧壓鑄技術(shù)又稱無氣孔壓鑄技術(shù)。該技術(shù)是在充型前，在型腔內(nèi)充入氧氣或其他活性氣體，把型腔內(nèi)的空氣置換掉。在充型的過程中，金屬液和火星氣體反應(yīng)，生成充滿型腔的金屬氧化物，從而消除壓鑄構(gòu)件內(nèi)的氣體，使產(chǎn)品更加致密。采用這種技術(shù)產(chǎn)出的壓鑄構(gòu)件能夠通過熱處理來強(qiáng)化。

4.4? 精速密壓鑄技術(shù)

精速密壓鑄技術(shù)又稱為雙沖頭壓鑄技術(shù)。在壓射開始之時，兩個沖頭會齊頭并進(jìn)，完成充填工作。而在型腔達(dá)到一定壓力的情況下，限時開關(guān)就會自動開啟。此時，鑄件主要由內(nèi)壓射沖頭來補(bǔ)充壓實。實際上，精速密壓鑄要使用厚內(nèi)澆口、低金屬壓射速度和兩個壓射頭。這種方法比較復(fù)雜，對液體金屬溫度、充型速度、壓型溫度和小壓射頭的動作時間都有嚴(yán)格要求，不適合小型的壓鑄機(jī)。

5? 壓鑄工藝優(yōu)化

5.1? 優(yōu)化壓鑄工藝

摩托車發(fā)動機(jī)殼體在壓鑄生產(chǎn)的過程中，要合理配置工藝參數(shù)，這是確保產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)鑄件的前提條件。壓鑄時，影響合金液充填成型的因素很多，其中，主要有壓射壓力、壓射速度、充填時間和壓鑄模溫度等。熱室機(jī)的壓射比壓在40 MPa左右，冷室機(jī)的比壓要高于熱室機(jī)，通常在40～70 MPa之間。在熱室機(jī)壓鑄時，鋁合金的澆注溫度通常在620～640 ℃之間，冷室壓鑄機(jī)的溫度要高一些，一般在650～680 ℃之間。鋁合金壓鑄過程中的模具溫度一般保持在180～280 ℃之間。熟知壓鑄鋁合金的充型規(guī)律、充型性能與壓鑄工藝參數(shù)的關(guān)系，尋找最佳的生產(chǎn)工藝參數(shù)十分關(guān)鍵。

5.2? 計算機(jī)模擬技術(shù)

隨著計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，計算機(jī)微機(jī)技術(shù)漸漸被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。在壓鑄過程中，計算機(jī)的應(yīng)用也受到眾多壓鑄生產(chǎn)者和研究者的關(guān)注。我們要積極分析鋁合金壓鑄理論，大力開展以摩托車發(fā)動機(jī)殼體壓鑄過程為案例的計算機(jī)模擬研究。

運(yùn)用軟件對摩托車發(fā)動機(jī)殼體液態(tài)進(jìn)行壓鑄充填的相關(guān)模擬，可以對其表面缺陷情況進(jìn)行分析。根據(jù)相關(guān)模擬結(jié)果來優(yōu)化澆筑系統(tǒng)，從而選定合適的澆筑系統(tǒng)。而要選擇最優(yōu)壓鑄工藝參數(shù)，就要對工藝參數(shù)的缺陷分布情況、溫度場和多組正交試驗的流場進(jìn)行相關(guān)模擬。通過分析殼體壓鑄件的力學(xué)性能，可以判斷模擬結(jié)果與分析結(jié)果的吻合度。采用計算機(jī)數(shù)值模擬方法，可以對澆筑系統(tǒng)和工藝參數(shù)等進(jìn)行評價、優(yōu)化，有利于縮短壓鑄件的試制周期、工藝定型周期等，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。

6? 結(jié)束語

綜上所述，摩托車發(fā)動機(jī)殼體壓鑄需要多方面的技術(shù)支持，無論是壓鑄模具，還是鑄新技術(shù)的應(yīng)用，我們都要用精益求精、事無巨細(xì)的態(tài)度完成壓鑄工作，消除所有隱患，確保產(chǎn)品的高質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]李強(qiáng)，李周復(fù)，張鵬宇，等.摩托車發(fā)動機(jī)殼體鑄鍛雙控成型模設(shè)計[J].模具工業(yè)，2008（06）.

[2]傳海軍，黃曉鋒，毛祖莉.壓鑄技術(shù)在鎂合金中的應(yīng)用和發(fā)展[J].鑄造技術(shù)，2007（04）.

[3]鄭慧超.復(fù)雜壓鑄模具設(shè)計專家系統(tǒng)研究[J].機(jī)械科學(xué)研究總院，2012（05）.

〔編輯：王霞〕

Motorcycle Engine Technical Points of Housing Die-cast

Huang Xinghua

Abstract： In recent years， people have become increasingly demanding product features， performance， and therefore the engine die casting has been continuously improved， effectively improve the quality of the die-cast alloy， and promote the further development of the die-casting technology. Because casting production characteristics in terms of technology， the factors that lead to non-compliance of the quality of casting products a lot， such as die-casting molds， die-casting technology and other sectors， are die-key technology; product quality has a significant impact.

Key words： motorcycle engine; pressure casting; die cast housing; technical points

4.4? 精速密壓鑄技術(shù)

精速密壓鑄技術(shù)又稱為雙沖頭壓鑄技術(shù)。在壓射開始之時，兩個沖頭會齊頭并進(jìn)，完成充填工作。而在型腔達(dá)到一定壓力的情況下，限時開關(guān)就會自動開啟。此時，鑄件主要由內(nèi)壓射沖頭來補(bǔ)充壓實。實際上，精速密壓鑄要使用厚內(nèi)澆口、低金屬壓射速度和兩個壓射頭。這種方法比較復(fù)雜，對液體金屬溫度、充型速度、壓型溫度和小壓射頭的動作時間都有嚴(yán)格要求，不適合小型的壓鑄機(jī)。

5? 壓鑄工藝優(yōu)化

5.1? 優(yōu)化壓鑄工藝

摩托車發(fā)動機(jī)殼體在壓鑄生產(chǎn)的過程中，要合理配置工藝參數(shù)，這是確保產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)鑄件的前提條件。壓鑄時，影響合金液充填成型的因素很多，其中，主要有壓射壓力、壓射速度、充填時間和壓鑄模溫度等。熱室機(jī)的壓射比壓在40 MPa左右，冷室機(jī)的比壓要高于熱室機(jī)，通常在40～70 MPa之間。在熱室機(jī)壓鑄時，鋁合金的澆注溫度通常在620～640 ℃之間，冷室壓鑄機(jī)的溫度要高一些，一般在650～680 ℃之間。鋁合金壓鑄過程中的模具溫度一般保持在180～280 ℃之間。熟知壓鑄鋁合金的充型規(guī)律、充型性能與壓鑄工藝參數(shù)的關(guān)系，尋找最佳的生產(chǎn)工藝參數(shù)十分關(guān)鍵。

5.2? 計算機(jī)模擬技術(shù)

隨著計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，計算機(jī)微機(jī)技術(shù)漸漸被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。在壓鑄過程中，計算機(jī)的應(yīng)用也受到眾多壓鑄生產(chǎn)者和研究者的關(guān)注。我們要積極分析鋁合金壓鑄理論，大力開展以摩托車發(fā)動機(jī)殼體壓鑄過程為案例的計算機(jī)模擬研究。

運(yùn)用軟件對摩托車發(fā)動機(jī)殼體液態(tài)進(jìn)行壓鑄充填的相關(guān)模擬，可以對其表面缺陷情況進(jìn)行分析。根據(jù)相關(guān)模擬結(jié)果來優(yōu)化澆筑系統(tǒng)，從而選定合適的澆筑系統(tǒng)。而要選擇最優(yōu)壓鑄工藝參數(shù)，就要對工藝參數(shù)的缺陷分布情況、溫度場和多組正交試驗的流場進(jìn)行相關(guān)模擬。通過分析殼體壓鑄件的力學(xué)性能，可以判斷模擬結(jié)果與分析結(jié)果的吻合度。采用計算機(jī)數(shù)值模擬方法，可以對澆筑系統(tǒng)和工藝參數(shù)等進(jìn)行評價、優(yōu)化，有利于縮短壓鑄件的試制周期、工藝定型周期等，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。

6? 結(jié)束語

綜上所述，摩托車發(fā)動機(jī)殼體壓鑄需要多方面的技術(shù)支持，無論是壓鑄模具，還是鑄新技術(shù)的應(yīng)用，我們都要用精益求精、事無巨細(xì)的態(tài)度完成壓鑄工作，消除所有隱患，確保產(chǎn)品的高質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]李強(qiáng)，李周復(fù)，張鵬宇，等.摩托車發(fā)動機(jī)殼體鑄鍛雙控成型模設(shè)計[J].模具工業(yè)，2008（06）.

[2]傳海軍，黃曉鋒，毛祖莉.壓鑄技術(shù)在鎂合金中的應(yīng)用和發(fā)展[J].鑄造技術(shù)，2007（04）.

[3]鄭慧超.復(fù)雜壓鑄模具設(shè)計專家系統(tǒng)研究[J].機(jī)械科學(xué)研究總院，2012（05）.

〔編輯：王霞〕

Motorcycle Engine Technical Points of Housing Die-cast

Huang Xinghua

Abstract： In recent years， people have become increasingly demanding product features， performance， and therefore the engine die casting has been continuously improved， effectively improve the quality of the die-cast alloy， and promote the further development of the die-casting technology. Because casting production characteristics in terms of technology， the factors that lead to non-compliance of the quality of casting products a lot， such as die-casting molds， die-casting technology and other sectors， are die-key technology; product quality has a significant impact.

Key words： motorcycle engine; pressure casting; die cast housing; technical points

4.4? 精速密壓鑄技術(shù)

精速密壓鑄技術(shù)又稱為雙沖頭壓鑄技術(shù)。在壓射開始之時，兩個沖頭會齊頭并進(jìn)，完成充填工作。而在型腔達(dá)到一定壓力的情況下，限時開關(guān)就會自動開啟。此時，鑄件主要由內(nèi)壓射沖頭來補(bǔ)充壓實。實際上，精速密壓鑄要使用厚內(nèi)澆口、低金屬壓射速度和兩個壓射頭。這種方法比較復(fù)雜，對液體金屬溫度、充型速度、壓型溫度和小壓射頭的動作時間都有嚴(yán)格要求，不適合小型的壓鑄機(jī)。

5? 壓鑄工藝優(yōu)化

5.1? 優(yōu)化壓鑄工藝

摩托車發(fā)動機(jī)殼體在壓鑄生產(chǎn)的過程中，要合理配置工藝參數(shù)，這是確保產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)鑄件的前提條件。壓鑄時，影響合金液充填成型的因素很多，其中，主要有壓射壓力、壓射速度、充填時間和壓鑄模溫度等。熱室機(jī)的壓射比壓在40 MPa左右，冷室機(jī)的比壓要高于熱室機(jī)，通常在40～70 MPa之間。在熱室機(jī)壓鑄時，鋁合金的澆注溫度通常在620～640 ℃之間，冷室壓鑄機(jī)的溫度要高一些，一般在650～680 ℃之間。鋁合金壓鑄過程中的模具溫度一般保持在180～280 ℃之間。熟知壓鑄鋁合金的充型規(guī)律、充型性能與壓鑄工藝參數(shù)的關(guān)系，尋找最佳的生產(chǎn)工藝參數(shù)十分關(guān)鍵。

5.2? 計算機(jī)模擬技術(shù)

隨著計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，計算機(jī)微機(jī)技術(shù)漸漸被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。在壓鑄過程中，計算機(jī)的應(yīng)用也受到眾多壓鑄生產(chǎn)者和研究者的關(guān)注。我們要積極分析鋁合金壓鑄理論，大力開展以摩托車發(fā)動機(jī)殼體壓鑄過程為案例的計算機(jī)模擬研究。

運(yùn)用軟件對摩托車發(fā)動機(jī)殼體液態(tài)進(jìn)行壓鑄充填的相關(guān)模擬，可以對其表面缺陷情況進(jìn)行分析。根據(jù)相關(guān)模擬結(jié)果來優(yōu)化澆筑系統(tǒng)，從而選定合適的澆筑系統(tǒng)。而要選擇最優(yōu)壓鑄工藝參數(shù)，就要對工藝參數(shù)的缺陷分布情況、溫度場和多組正交試驗的流場進(jìn)行相關(guān)模擬。通過分析殼體壓鑄件的力學(xué)性能，可以判斷模擬結(jié)果與分析結(jié)果的吻合度。采用計算機(jī)數(shù)值模擬方法，可以對澆筑系統(tǒng)和工藝參數(shù)等進(jìn)行評價、優(yōu)化，有利于縮短壓鑄件的試制周期、工藝定型周期等，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。

6? 結(jié)束語

綜上所述，摩托車發(fā)動機(jī)殼體壓鑄需要多方面的技術(shù)支持，無論是壓鑄模具，還是鑄新技術(shù)的應(yīng)用，我們都要用精益求精、事無巨細(xì)的態(tài)度完成壓鑄工作，消除所有隱患，確保產(chǎn)品的高質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]李強(qiáng)，李周復(fù)，張鵬宇，等.摩托車發(fā)動機(jī)殼體鑄鍛雙控成型模設(shè)計[J].模具工業(yè)，2008（06）.

[2]傳海軍，黃曉鋒，毛祖莉.壓鑄技術(shù)在鎂合金中的應(yīng)用和發(fā)展[J].鑄造技術(shù)，2007（04）.

[3]鄭慧超.復(fù)雜壓鑄模具設(shè)計專家系統(tǒng)研究[J].機(jī)械科學(xué)研究總院，2012（05）.

〔編輯：王霞〕

Motorcycle Engine Technical Points of Housing Die-cast

Huang Xinghua

Abstract： In recent years， people have become increasingly demanding product features， performance， and therefore the engine die casting has been continuously improved， effectively improve the quality of the die-cast alloy， and promote the further development of the die-casting technology. Because casting production characteristics in terms of technology， the factors that lead to non-compliance of the quality of casting products a lot， such as die-casting molds， die-casting technology and other sectors， are die-key technology; product quality has a significant impact.

Key words： motorcycle engine; pressure casting; die cast housing; technical points