發(fā)動機(jī)零部件的鑄造工藝分析及工序控制探析

摘?要：文章對發(fā)動機(jī)零部件的鑄造工藝進(jìn)行了研究，首先總結(jié)了發(fā)動機(jī)油封的鑄造流程，然后研究了3D打印在零部件鑄造工作中的應(yīng)用，以期幫助提升發(fā)動機(jī)零部件的鑄造水平。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機(jī)部件;鑄造;工藝流程;3D打印

一、 引言

發(fā)動機(jī)零部件的鑄造工藝十分復(fù)雜，為了滿足發(fā)動機(jī)的精密需求，必須要做好各項(xiàng)流程的控制工作，并且合理使用相關(guān)技術(shù)。

二、 發(fā)動機(jī)油封鑄造的工藝流程

發(fā)動機(jī)零部件中，油封對于對內(nèi)部孔隙率的要求比較高，需要控制在4%以下;為了保證密封性，需要確保零件鑄造的精度。發(fā)動機(jī)需要做好雜質(zhì)的控制，保證尺寸精度，防止零件的強(qiáng)度不足和防止減少發(fā)動機(jī)漏油。

對發(fā)動機(jī)油封鑄造的流程包括，原材料熔煉—壓鑄—去除澆口、清理毛刺—機(jī)加工—清洗，最后還要對密封性做好檢測工作，并且做好包裝。文章的發(fā)動機(jī)油封采用的是鋁合金鑄造，原材料為Al-7Si-4Cu。

三、 工序和工藝的控制

（一）熔煉

所使用的材料為Al-7Si-4Cu，除了鋁、硅、銅這三種主要成分，其中還包括一定量的鎂、鋅、錳、鐵、鎳等等，熔煉的時(shí)候在0.3MPa的氮?dú)庀逻M(jìn)行井合金的精煉，爐溫控制在750±15℃。

（二）壓鑄

在對壓鑄機(jī)的模具布局中，采用一模兩件的壓鑄方式，單個(gè)鑄件的投影面積為350 cm2，鑄件投影的總面積大約是900 cm2。將壓射比控制在75MPa，模具鎖的模力設(shè)置為7500kN。生產(chǎn)的過程中，使用機(jī)械手來完成部件的自動取件工作，以保證生產(chǎn)的連續(xù)性，同時(shí)控制鋁合金液的溫度，而模具的溫度控制在660℃±20℃，料柄厚度控制在25±4 mm的范圍。

模具的設(shè)計(jì)上，保證溢流槽和澆道控制在動模強(qiáng)的內(nèi)部，以保證能將動模包緊力，在靜模的內(nèi)部增加液壓退出機(jī)構(gòu)，輔助節(jié)點(diǎn)部位的推出。對于局部熱節(jié)部位，為了防止因?yàn)闊崃扛叨燃兴鶎?dǎo)致的縮松，專門采用螺紋底孔抽芯的方法來解決缺陷，這種特殊處理方式雖然讓構(gòu)造變得更加復(fù)雜，但是也能保證鑄件的品質(zhì)。

（三）機(jī)加工工藝

在對前油封攻堅(jiān)加工的時(shí)候，需要經(jīng)過四道程序，包括：平面及油封加工、油封孔面加工、側(cè)立和螺紋加工、側(cè)長芯加工。針對油封孔的加工要分為兩步進(jìn)行，首先對單邊余量為0.1 mm的進(jìn)行加工;然后對鉸孔進(jìn)行加工，控制好精度。加工過程中，機(jī)床的轉(zhuǎn)速控制為1000r/min，對進(jìn)給量選取控制在250mm/min。對前油封工件的平面加工工作，使用金剛石銑刀，控制轉(zhuǎn)速為2500r/min，切削的進(jìn)給量為1500mm/min。

加工的過程中，所使用的的夾具會有嚴(yán)重的形變，或者夾具表面會有生銹的現(xiàn)象，會嚴(yán)重影響加工的精度。所以在機(jī)械加工完成之后，就需要對夾具進(jìn)行去應(yīng)力處理。

（四）清洗和密封檢測

清洗工作的主要目的，是要去除零部件表面的雜質(zhì)。清洗工作使用專門的清洗機(jī)和清洗液，由于工件的表面比較復(fù)雜，所以傾斜的時(shí)候要經(jīng)過手動上件、噴洗、除屑、漂洗、除水、風(fēng)干、手動下件等步驟。

密封檢測的時(shí)候，需要在0.05MPa下對汽車發(fā)動機(jī)前油封件允許泄漏量進(jìn)行檢測，保證在60mL/min以下。工件的密封性能和檢測臺不僅需要對產(chǎn)品是否合格進(jìn)行識別，同時(shí)也需要進(jìn)行批量化的自動生產(chǎn)，所以需要控制檢測周期在45秒以內(nèi)。如果發(fā)現(xiàn)了不合格的產(chǎn)品，通過指示燈和聲音進(jìn)行警示，技術(shù)人員會根據(jù)提示判斷是否是廢品。對于檢測合格的產(chǎn)品，自動進(jìn)行標(biāo)識，在多家單位一同生產(chǎn)的時(shí)候，還需要對不同的所屬單位進(jìn)行標(biāo)識，以便能夠?qū)ψ匪莺罄m(xù)的質(zhì)量問題。

四、 3D打印技術(shù)在汽車發(fā)動機(jī)零部件鑄造中的應(yīng)用

3D打印技術(shù)和普通的零件鑄造有一定區(qū)別，在發(fā)動機(jī)零部件鑄造中有比較大的發(fā)展前景。

（一）熱熔堆積固化成型技術(shù)

熱熔堆積在固化成型技術(shù)中，主要采用加熱噴頭和計(jì)算機(jī)控制的方式，輸送熱塑性材料，然后將供絲的一些結(jié)構(gòu)和熱熔噴頭相鏈接，在噴頭之中可以將材料進(jìn)行加熱，然后再解壓出來。之后可以在工作臺上進(jìn)行涂覆工作，完成涂覆之后，再通過快速冷卻形成冷卻薄膜輪廓，經(jīng)過多次重復(fù)工作之后，就能鑄造出成型的產(chǎn)品部件，采用這種方式可以實(shí)現(xiàn)對一些復(fù)雜零部件的小批量生產(chǎn)。

（二）薄片分層對層技術(shù)

該技術(shù)會使用一些薄片材料，通過在薄片的表面涂一層熱熔膠，然后在對片層進(jìn)行熱壓，讓薄片的不同層之間能緊密的結(jié)合。然后使用粉末材料選擇性機(jī)關(guān)燒結(jié)技術(shù)中的二氧化碳激光器，對攻堅(jiān)的截面進(jìn)行掃描，再對相應(yīng)的攻堅(jiān)輪廓進(jìn)行切割。經(jīng)過反復(fù)的熱壓和工件企業(yè)歌之后，就能夠獲得實(shí)體零件。

（三）粉末材料燒結(jié)

該技術(shù)是在設(shè)置好的粉末上進(jìn)行刮平工作，對于已經(jīng)完整成型的零件表面，就能使用這項(xiàng)工作。通過高強(qiáng)度的激光照射，能夠然材料粉末被輕易地?zé)Y(jié)在一起，通過這個(gè)原理，就能掃描到完整的零件截面。目前，主要是陶瓷粉末和金屬等材料，而且燒結(jié)的材料還有一些薄膜的磨砂結(jié)構(gòu)，都會起到巨大的作用。

（四）立體光固化成型

立體光固化成型技術(shù)是目前主要研究的3D打印技術(shù)，也是最成熟的3D打印技術(shù)，該技術(shù)在計(jì)算機(jī)控制下，通過激光對也太的光敏樹脂進(jìn)行掃描，掃描之后的材料會凝固，然后在經(jīng)過層層疊加之后，就能夠獲得3D效果。

五、 結(jié)語

發(fā)動機(jī)零部件的生產(chǎn)過程中，需要做好對工藝的控制，由于其處在特殊的工作環(huán)境當(dāng)中，對所有的工序都要嚴(yán)加監(jiān)控。同時(shí)，還可以引入全新的技術(shù)來對零部件加工，提升生產(chǎn)水平。

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作者簡介：劉志東，大連創(chuàng)新零部件制造公司。