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        公務(wù)員期刊網(wǎng) 論文中心 正文

        談汽車鋁活塞銷座縮松缺陷消除

        前言:想要寫出一篇引人入勝的文章?我們特意為您整理了談汽車鋁活塞銷座縮松缺陷消除范文,希望能給你帶來靈感和參考,敬請(qǐng)閱讀。

        談汽車鋁活塞銷座縮松缺陷消除

        摘要:部分汽車活塞的銷座下方被設(shè)計(jì)的非常厚大,成為孤立的熱節(jié),往往容易出現(xiàn)縮松缺陷,縮松嚴(yán)重的將影響鋁活塞銷座的強(qiáng)度,從而削弱其承載能力。對(duì)厚大銷座鋁活塞在銷座下方部位縮松產(chǎn)生的原因以及解決方法進(jìn)行了詳細(xì)的研究探討,在不改變產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、基本不增加材料消耗甚至減少消耗的前提下,通過對(duì)鑄件局部結(jié)構(gòu)的鑄造工藝進(jìn)行創(chuàng)新性的改進(jìn),從而徹底地消除了該缺陷。

        關(guān)鍵詞:鋁活塞;銷座;縮松

        鋁活塞是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)件,在發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行過程中,高速運(yùn)轉(zhuǎn)的活塞承受著非常高的并且是交變的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷,其產(chǎn)品質(zhì)量直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性。鋁活塞的設(shè)計(jì)更多的是考慮使用性能,為了提高銷座下方的承載能力,有的鋁活塞就采用了厚大的銷座下方的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(見圖1),厚大銷座是相對(duì)于普通銷座(見圖2)而言的。厚大銷座鋁活塞的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),使得厚大的銷座下方成為了孤立的熱節(jié),將產(chǎn)品的鑄造工藝性變差,該處遠(yuǎn)離冒口不易補(bǔ)縮,最容易出現(xiàn)縮松,給鑄造過程的質(zhì)量保證帶來了許多困難,縮松嚴(yán)重的有可能影響到鋁活塞銷孔座處的強(qiáng)度,從而削弱銷座下方的承載能力。

        1鑄造工藝分析

        為了提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本,對(duì)于鋁合金等輕金屬鑄件生產(chǎn),通常采用金屬型重力鑄造。根據(jù)鋁活塞外輪廓類似于圓桶形這一特點(diǎn)(見圖3),為了方便操作,通常采用垂直分型的方式,以垂直于活塞銷孔方向的活塞軸向剖面為分型面。澆注位置有多種選擇,根據(jù)分型方式,考慮到澆注的平穩(wěn)性,通常采用側(cè)面澆注的縫隙式內(nèi)澆口。鑄造工藝方案按照鑄模的開模方式最常見的是:上抽芯鑄造工藝(簡(jiǎn)稱:上抽芯)和下抽芯鑄造工藝(簡(jiǎn)稱:下抽芯)。上抽芯是在鋁活塞鑄造成形時(shí),將活塞最厚大的頭部朝下放置,向上抽取型芯,工藝只能設(shè)置邊冒口,鑄造質(zhì)量不穩(wěn)定、工藝出品率低。下抽芯與上抽芯相反,在鋁活塞鑄造成形時(shí),將活塞頭部朝上放置,向下抽取型芯,這種工藝可以在活塞最厚大的頭部設(shè)置頂冒口,工藝出品率高、產(chǎn)品質(zhì)量好,是目前最為常見的鑄造工藝,且鑄造設(shè)備種類比較豐富、價(jià)格適中[1,2]。由于技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面的原因,長(zhǎng)期以來,我國鋁活塞行業(yè)一直沿用手工操作的上抽芯工藝。采用上抽芯工藝生產(chǎn)時(shí),鋁活塞鑄件最厚大的頭部在下,鑄造過程中溫度場(chǎng)的分布是由下而上溫度遞減,如果不設(shè)冒口或者冒口設(shè)置的不恰當(dāng),鑄件容易產(chǎn)生縮松和縮孔,這時(shí)產(chǎn)品的質(zhì)量不容易保證。為了消除鑄件的縮松、縮孔等缺陷,確保產(chǎn)品的鑄造質(zhì)量,工藝設(shè)計(jì)時(shí)就要設(shè)置較大的單邊冒口或雙邊冒口,上抽芯工藝鑄件的工藝出品率低,通常在35%~60%,即冒口的重量是成品活塞重量的1~2.5倍。對(duì)于具有厚大銷座結(jié)構(gòu)的鋁活塞,由于此處的熱節(jié)是孤立的,為了確保產(chǎn)品的鑄造質(zhì)量,傳統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)是要設(shè)置較大的雙邊冒口并加冒口補(bǔ)貼。這樣不但降低了鑄件的工藝出品率低(僅35%~45%),同時(shí)還導(dǎo)致鑄件喪失了圓度,變成了不規(guī)則的橢圓形,給后邊的機(jī)械加工帶來了極大的不便。厚大銷座鋁活塞與普通銷座鋁活塞相比冒口約大了一倍。上抽芯冒口補(bǔ)貼示意見圖4。

        2鑄造工藝改進(jìn)

        2.1下抽芯工藝

        為了提高鋁活塞鑄造工藝水平,提高鑄造質(zhì)量、降低消耗,下抽芯工藝在鋁活塞行業(yè)得到了快速發(fā)展。采用下抽芯工藝生產(chǎn)時(shí),鋁活塞鑄件的厚度是下薄上厚,即熱節(jié)在上,鑄造過程中溫度場(chǎng)的分布由下而上溫度漸高,有利于實(shí)現(xiàn)由下而上的順序凝固,這時(shí)冒口的設(shè)置十分便利,可以將冒口直接放置在熱節(jié)處,鑄件的工藝出品率高。采用頂部保溫冒口技術(shù)時(shí),鑄件的工藝出品率可達(dá)80%~85%。但是對(duì)于厚大銷座結(jié)構(gòu)的鋁活塞,也是在此處存在孤立的熱節(jié),為了確保產(chǎn)品的鑄造質(zhì)量,同樣在工藝設(shè)計(jì)時(shí)也是要增設(shè)單邊或雙邊冒口并加冒口補(bǔ)貼,冒口的尺寸比上抽芯的要小一些,冒口補(bǔ)貼幾乎相同,這時(shí)鑄件的質(zhì)量穩(wěn)定性得到了提高,但卻降低了鑄件的工藝出品率(約55%~65%),并且鑄件也喪失了圓度,影響毛坯機(jī)加工時(shí)的裝夾。厚大銷座鋁活塞與普通銷座鋁活塞相比冒口大了約兩倍,與上抽芯工藝相比冒口減小了約一倍。下抽芯冒口補(bǔ)貼示意見圖5。

        2.2下抽芯工藝的改進(jìn)

        針對(duì)上述鋁活塞鑄造工藝設(shè)計(jì)的不足,為了達(dá)到減小邊冒口,甚至取消邊冒口、冒口補(bǔ)貼的目的,對(duì)這類鑄件的鑄造工藝性進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn),將圓形的銷孔改為扁圓形,將銷座下端孤立的熱節(jié)處與上端聯(lián)通,使得鑄件銷孔上的鋁液可對(duì)銷孔座下端處進(jìn)行補(bǔ)縮,從而達(dá)到減小邊冒口、甚至取消單邊或雙邊冒口及冒口補(bǔ)貼的目的,提高鑄件的工藝出品率。在改進(jìn)工藝設(shè)計(jì)時(shí)僅設(shè)置了頂冒口和邊澆道。多個(gè)品種活塞的長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐證明,改進(jìn)后生產(chǎn)的產(chǎn)品鑄造質(zhì)量很好且非常穩(wěn)定,達(dá)到了取消邊冒口和冒口補(bǔ)貼的目的,鑄件的工藝出品率由55%~65%提高到80%以上,大大降低了材料消耗,與普通銷座鋁活塞的鑄件的工藝出品率基本相當(dāng),并且使橢圓形的鑄件恢復(fù)成了圓柱形,僅僅增加了銷孔局部的粗加工余量,極大地方便了機(jī)械加工的生產(chǎn)。改進(jìn)后的下抽芯工藝示意見圖6。

        3結(jié)語

        厚大銷座鋁活塞極易在銷座下方產(chǎn)生縮松缺陷,本次對(duì)厚大銷座鋁活塞鑄造工藝的改進(jìn),僅僅對(duì)產(chǎn)品的鑄造工藝性進(jìn)行了微調(diào),取消了邊冒口及冒口補(bǔ)貼,鑄件的工藝出品率由55%~65%提高到80%以上,在減少材料消耗的前提下提高了產(chǎn)品的鑄造質(zhì)量,取得了非常好的效果。

        參考文獻(xiàn):

        [1]丁蘇沛,康敬樂,史學(xué)謙,等.GIS鋁合金罐體的鑄造技術(shù)[J].中國鑄造裝備與技術(shù),2011(1):8-12.

        [2]朱利民.汽車鋁活塞下抽芯鑄造工藝設(shè)計(jì)[J].熱加工工藝,2007(17):83-85.

        作者:朱禎 朱利民 單位:濱州渤海活塞有限公司

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