浸滲工藝提升汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋品質(zhì)分析

于冰雪

（中國(guó)第一汽車(chē)股份有限公司天津技術(shù)開(kāi)發(fā)分公司）

汽車(chē)鑄件常會(huì)存在砂眼、針孔、黑皮等鑄造缺陷，如果這些缺陷在加工中沒(méi)有得到有效的處理，就會(huì)造成廢料的增加。真空浸滲工藝就是在真空加壓的條件下用浸滲劑填充到微孔缺陷里并固化，達(dá)到消除鑄造缺陷的目的，能有效地提高鑄造成品率。浸滲劑具有永久可靠的零件微孔密封和有效地解決鑄件浸漏的能力，通過(guò)真空加壓浸滲工藝可以補(bǔ)救密封鑄件的微孔缺陷。目前，眾多汽車(chē)企業(yè)已經(jīng)把浸滲工藝應(yīng)用于生產(chǎn)線(xiàn)的加工工序，此工藝也廣泛應(yīng)用于火車(chē)和航空等行業(yè)，其在提高鑄件品質(zhì)的可靠性方面得到廣泛認(rèn)可。真空浸滲法在有致密性要求的鑄件缺陷中更是起到了非常重要的作用。文章通過(guò)對(duì)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋浸滲工藝的分析，解決了缸蓋致密性問(wèn)題，為該技術(shù)的推廣使用提供了依據(jù)。

1 浸滲

1.1 浸滲含義及浸滲范圍

浸滲工藝是一種微孔（細(xì)縫）滲透密封工藝，是將密封介質(zhì)（通常是低黏度液體）通過(guò)自然滲透（即微孔自吸）、抽真空及加壓等方法滲入微孔（細(xì)縫）中，將縫隙填充滿(mǎn)，然后通過(guò)自然（室溫）冷卻或加熱等方法將縫隙里的密封介質(zhì)固化，達(dá)到密封縫隙的作用。浸滲工藝分為前處理（清洗和干燥）、浸滲處理及后處理（漂洗、鈍化、晾干與熱固化及試壓等）3個(gè)階段。

浸滲范圍適用于銅合金、鋁合金、鑄鐵件及鑄鋼件等漏氣、漏油的浸滲。典型的浸滲件有發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋、進(jìn)氣歧管、油泵、油嘴、水泵、閥蓋、鑄造油底殼、化油器殼體、變速箱殼體、曲軸箱、壓縮機(jī)、ABS控制器、動(dòng)力轉(zhuǎn)向器、汽車(chē)輪轂、燃料泵、天然氣控制閥、液壓閥、冷卻泵、密封的飛機(jī)儀器、電子儀器護(hù)罩、氣制動(dòng)零件及各種氣體儀表等[1]。

1.2 浸滲劑

浸滲劑是在鑄件基礎(chǔ)上進(jìn)行處理及密封鑄件內(nèi)的微孔缺陷的液態(tài)化學(xué)物質(zhì)，分為無(wú)機(jī)浸滲劑和有機(jī)浸滲劑2種。

浸滲劑材料有很多種，如水玻璃、金屬及蠟等，常見(jiàn)的浸滲劑主要是水玻璃、樹(shù)脂及有機(jī)熱水固化型浸滲劑。

1.3 浸滲劑特點(diǎn)及浸滲效果

1）水玻璃浸滲劑。水玻璃作為浸滲劑出現(xiàn)較早，多用于鑄件的縫隙密封。其特點(diǎn)是耐高溫（500～800℃）和價(jià)廉，但清洗困難，易留殘污。因含有大量的水，靠揮發(fā)水固化，固化周期長(zhǎng)；由于脫水后體積收縮約30%～40%，滲漏率高，需反復(fù)浸滲，干燥后較脆易脫落，浸滲耗用工時(shí)長(zhǎng)，合格率低；濃度較大，滲透能力較弱，因此需要對(duì)浸滲劑施加很大的壓力，但一旦補(bǔ)好并試壓成功，補(bǔ)漏效果比較可靠。

2）樹(shù)脂浸滲劑。它有較好的密封效果及耐介質(zhì)特性。由于黏度大難以填充細(xì)微孔，故工藝復(fù)雜，耗用工時(shí)多；零件表面有殘留，清潔困難；燃點(diǎn)低且易燃、易爆；浸滲劑含溶劑及有害成分，危害操作人員身體健康，污染環(huán)境，在工業(yè)化國(guó)家已基本停止使用。

3）有機(jī)熱水固化型浸滲劑。近十年，有機(jī)浸滲劑的使用解決了長(zhǎng)期困擾鑄造行業(yè)的技術(shù)難題，它具有操作簡(jiǎn)單、快捷及可靠性高（1次浸滲成功率98%以上）的優(yōu)點(diǎn)，可使零部件的設(shè)計(jì)薄壁化，可承受致零件爆裂的高壓，使以往需要返工重鑄的比例大大降低。借助升高溫度來(lái)引發(fā)單體的聚合反應(yīng)，形成一種熱固性塑料填充孔隙，固化不收縮，固化物堅(jiān)韌耐老化，耐化學(xué)介質(zhì)優(yōu)良，可密封1.5 μm的超細(xì)微孔。另外，浸滲后的零部件在機(jī)加工時(shí)，由于砂孔內(nèi)的熱固性塑料的潤(rùn)滑作用，可用很高的速度進(jìn)行切削，使刀具的使用壽命大幅延長(zhǎng)，有效降低機(jī)加工成本。

雖然水玻璃和樹(shù)脂的材料費(fèi)只是有機(jī)熱水固化型浸滲劑的幾分之一，但綜合比較報(bào)廢鑄件成本和能源消耗，采用有機(jī)熱水固化型浸滲劑可極大地提高效率、降低成本。

2 浸滲工藝及其在鋁鑄件中的應(yīng)用

汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋在鑄造過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)砂眼、黑皮、針孔及縮孔等鑄造缺陷[2]，如圖1所示。

圖1 汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋鑄造缺陷

對(duì)于國(guó)內(nèi)外的鋁鑄件加工，一般是根據(jù)鑄件大小、缺陷類(lèi)型和使用要求，選用不同類(lèi)型的浸滲劑和浸滲處理方法。目前，國(guó)內(nèi)采用的浸滲方法可大致分為整體浸滲和局部浸滲兩大類(lèi)。局部浸滲法又分為刷涂法、注射法、浸涂法及局部加壓法，適用于已泄露部位的鑄件，工藝簡(jiǎn)單，多用于大型鑄件。整體浸滲法分為常壓、內(nèi)壓、加壓及真空加壓，多用于大批量生產(chǎn)的中小鑄件。鑄件中的不規(guī)則微小沙孔缺陷，在機(jī)加工中如果不進(jìn)行浸滲工藝處理，成品精度將達(dá)不到要求，做氣密檢測(cè)時(shí)也會(huì)增加不合格品數(shù)量。

2.1 真空加壓浸滲工藝

真空加壓浸滲可以有效地補(bǔ)救密封鑄件內(nèi)的微孔缺陷，是鋁鑄件普遍應(yīng)用的方法。真空加壓浸滲法是在真空壓力罐中進(jìn)行的，其工藝流程可以分為前處理、浸滲處理和后處理3個(gè)階段，如圖2所示。前處理的目的是清洗鑄件表面的加工碎屑和油污，保證表面浸滲質(zhì)量；浸滲處理是將鑄件放入真空罐內(nèi)進(jìn)行真空加壓，啟動(dòng)真空泵，壓力保持在-0.1 MPa并持續(xù)20 min，隨后關(guān)閉抽氣截門(mén)并打開(kāi)浸滲液截門(mén)，進(jìn)行加液，浸滲液浸滲鑄件達(dá)100 cm后關(guān)閉截門(mén)；后處理是將浸滲處理的鑄件固化，使其進(jìn)一步鞏固，確保在浸滲范圍內(nèi)無(wú)泄漏。

圖2 真空加壓浸滲工藝流程圖

2.2 鋁鑄件浸滲技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展

先進(jìn)工業(yè)國(guó)家對(duì)承壓鑄件普遍采用全浸滲工藝，近年來(lái)，不斷開(kāi)發(fā)出新型的浸滲設(shè)備和浸滲劑。浸滲工藝作為一項(xiàng)重要的工藝技術(shù)應(yīng)用于鋁鑄件微孔缺陷的改善，布置生產(chǎn)線(xiàn)時(shí)，浸滲工藝也作為一道工序被編在重要工藝流程里。我國(guó)研制的浸滲設(shè)備，如LJS系統(tǒng)真空壓力浸滲設(shè)備，在總體設(shè)計(jì)和自動(dòng)化程度上接近世界同類(lèi)產(chǎn)品水平。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)真空浸滲工藝在提升汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋品質(zhì)方面的分析可知，該工藝可以改善鑄件的缺陷，提高鑄件的耐高溫、高壓及酸堿性。浸滲劑永久可靠的微孔密封能力和有效地提高浸漏鑄件品質(zhì)的工藝方法得到了世界范圍內(nèi)的廣泛認(rèn)可和應(yīng)用。實(shí)踐證明浸滲處理是提高鑄件品質(zhì)及保證成品使用性能的可靠工藝，應(yīng)該對(duì)該項(xiàng)技術(shù)深入探究，促進(jìn)該技術(shù)的推廣和使用。