4G1型气缸盖的铸造缺陷及解决措施

许建辉，魏汝民，李树春，武雪亮，贾绪甡

(1.哈尔滨东安汽车动力股份有限公司，哈尔滨150066;2.山东钢铁股份有限公司莱芜分公司)

低压铸造巧妙地利用了坩埚内压力，在低气压下保持下浇道与补缩通道合二为一，将金属液由下而上充填铸型，在铸造过程中始终保持铸型温度梯度与压力梯度的一致性，解决了重力铸造中充型平稳与补缩的矛盾，使铸件品质大大提高。随着机械行业的不断发展，低压铸造在国内外的铸造生产中得到了很大的发展，出现了一些新技术、新工艺，改善了低压铸造产品的质量，提高了铸件的成品率。低压铸造是介于压力铸造与重力铸造之间的一种铸造方法，具有金属液充型平稳、铸件组织致密、工艺出品率高、易实现自动化等优点，特别适合生产造型复杂的薄壁铸件，在现代制造业中应用非常广泛。

1 4G1型气缸盖铸造缺陷分析

4G1型气缸盖为顶置双凸轮轴结构铝合金气缸盖，气缸盖低压铸造所采用AC4B牌号铝合金(日本JIS5202技术标准)铸造，经过分析可知，材料成分类似于我国ZL106合金，但略有差异。低压铸造工艺基本过程:制芯—合金熔炼—模具准备—浇注—热处理—除砂—切割浇冒口—清理。通过对大批量铸件的跟踪，发现铸件主要缺陷有二种，火花塞孔渗漏和排气侧安装孔3渗漏。

图1 火花塞孔解剖打压渗漏部位

1.1 火花塞孔渗漏

解剖后发现渗漏位置集中在火花塞孔周围的过度圆角部分，且过度越明显，渗漏率越大。

1.2 排气侧安装孔3渗漏

主要集中于距底面10mm～15mm位置，通常可以看到明显缩松。该位置渗漏均为较小渗漏，保压5s以上可以看到不连续气泡，具体渗漏部位见图2和图3。

图2 排气侧安装孔3渗漏部位剖面

图3 排气道渗漏解剖俯视图和解剖侧视图

2 采取的解决措施

2.1 火花塞孔渗漏

首先采用激冷涂料来解决火花塞孔渗漏问题。浇注前在水套芯处涂刷激冷涂料，减缓温度差造成的铸造缺陷，采取这一措施可以明显改善该位置处的渗漏，但在连续生产时涂刷质量难以控制，而且增加了成本消耗。

对水套芯火花塞孔渗漏处的结构加以改进，增大边缘过度圆角，加大底部与燃烧室相接部位壁厚并去除过度复杂造型设计，加大顺序凝固的补缩通道。经过试制验证，产品质量可以与刷激冷涂料媲美，可代替激冷涂料的工艺，产品质量大幅度提高(见图4、图5)。

图4 刷激冷涂料火花塞孔对应位置照片

图5 修理前、后火花塞位置截面对比图

2.2 排气侧第3安装孔渗漏

该位置处于浇口中间位置，是产品最后凝固区域，容易因补缩不足产生缩松缺陷，针对该问题采取二项技术措施:a、该安装孔位置使用加长铸销，加快热节部位凝固速度，减少缩松缺陷(见图6);b、对应底型位置增设暗冒口，增强对缩松部位的补缩效果(见图7)。使用两套模具进行试验结果验证:共送检3 274件，气性不良件49件，砂眼不良件7件，不良率1.71%，并在废品复查解剖过程中未出现排气侧安装孔3位置渗漏，改善效果明显。

图6 排气侧3安装孔使用加长铸销照片

此外，4G1型气缸盖还有其它渗漏缺陷，如排气道渗漏。观察渗漏位置的结构可以看出，该部位缺陷属于尖边部分造成的缩松，因此将水套砂芯对应位置加工出R2－R3圆角，便可明显降低该部位缩松缺陷发生率。

图7 排气侧3安装孔下方增加暗冒口

在以上防止4G1型气缸盖渗漏缺陷基础上，改善浇注充型时的排气效果来提高铸件质理。在水套三个定位芯头位置增设排气塞，在上型位置增设八处10mm排气塞，增强模具型腔排气量。经过这项技术改进后，气缸盖内部一次浇注不良率由原来的3%降至1.7%，进一步提高了铸件成品率效果。

3 结语

在4G1型气缸盖铸造试生产中，，从模具结构和在冷却系统等方面入手对铸型结构加以改进，建立顺序凝固的温度场，实现顺序凝固，适当减小铝液冲入型腔速率，增加充型后的压力，改善现场铸造条件的稳定性和兼容性，提高铸件成品率。

［1］田荣璋《铸造铝合金》中南大学出版社2006.9:58－88.

［2］聂小武《实用有色合金铸造技术》辽宁科学技术出版社2009.01