汽车缸体铸造工艺.doc

一、缸体材料
车用发动机缸体缸盖的材质主要有灰铸铁，铝合金，蠕墨铸铁等。传统的发动机无论是缸体还是缸盖都是采用铸铁的，但是铸铁有着许多先天的不足，例如重量大、散热性差、摩擦系数高等等。所以，许多发动机厂商都在寻找更适合的材料制造发动机的构成部件，比如密度小的铝。铝的比重轻，单位体积的铝结构强度要小于铸铁，所以铝缸体通常体积反而大些。但铝容易和燃烧时产生的水发生化学作用，耐腐蚀性不及铸铁缸体，尤其对温度压强都更高的增压引擎更是如此。铸铁缸体和铝缸体各有其优缺点，所以所以高增压的引擎很多都采用铸铁缸体，小型车的缸体则更多向铝缸体发展。
金属中的元素组成会对金属材料的性能产生较大的影响，就钢铁而言，钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。不同的缸体元素配比也是有差别的。
合肥江淮铸造有限责任公司缸体化学成分要求
化学成分（%）CSiMnPSCrCuTiSnPb下限3.251.950.600.000.060.250.300.000.060.000上限3.402.100.900.060.100.350.500.030.090.004
原材料熔炼
熔炼设备选用：中频感应保温电炉：生产效率10t／h，外水冷长炉龄大排距冲天炉：生产效率7t／h。
1、原材料
原材料一般为回炉料，废钢和生铁。
回炉料是厂家的常备材料，在使用时必须注意其本身的干净程度。回炉料的加入量必须严格按一定比例，否则会导致铁水的Si、S含量不易控制。江淮生产的缸体铸件回炉料使用量一般不超过20％。
在江淮的缸体生产中，废钢的使用量超过50％。这是由于生铁本身含有粗大石墨，而石墨熔点较高，在2000℃以上，在熔炼中不能熔尽，使得结晶过程中石墨变得粗大。且新生铁因产地原因也有不同的遗传因素影响。且江淮铸造厂的废钢资源丰富(汽车边角料)，因此应该尽可能使用废钢。另外，废钢的使用量直接与铸件的强度有关。有厂家应用证明，在CE值相同时，多加40％的废钢，强度高出70MPa，硬度下降9HB。
生铁是铸铁的主要原料之一。加入时要考虑生铁中微量元素含量是否超标。江淮选择的是合肥产的Z18，含量一般在30％以下。
2、熔炼工艺
熔炼工艺采用冲天炉．工频电炉双联技术，选用高温熔炼废钢增碳工艺。配料采用废钢和回炉料为主，加上一定比例的生铁，采用炉内增碳加石墨粉。废钢应该尽量无锈蚀。当在冲天炉中温度达到1500℃时，除去熔渣，加孕育剂，合金元素，在放入工频电炉中保温至14504C出炉。
三、造型
1、造型材料
造型材料：指制造铸型用的材料,如砂型铸造,包括砂、粘土、有机或无机粘结剂及其它附加物。
（1）组成
砂造型材料的基本成分，粒度为0.015～1mm,常指硅砂和其它颗粒耐火材料。硅砂要求:SiO2≥95%。粘土重要成分是高岭土，其矿物组成是高岭石(水化硅酸铝)，颗粒尺寸＜2μm。无机粘结剂由无机物质组成，如粘土、膨润土、水玻璃、水泥等。主要粘结剂是膨润土。有机粘结剂由有机物质组成，如干性油、树脂、淀粉、纸浆残液等。附加物除粘结剂以外能改善型砂和芯砂性能而加入的物质。涂料造型时涂覆在型腔和型芯表面的物料，呈液态、稠体或粉体。用于提高铸型表面的耐火度、保温性、光滑性和化学稳定性等。（2）性能要求
型砂强度型砂、芯砂抵抗外力破坏的能力，包括抗压、抗拉、抗剪、抗弯曲在湿、干及热三种状态下的强度。透气性紧实砂样的孔隙度。耐火度浇注时，不软化、不熔融的性能。压溃性铸件冷却收缩时抗压缩的性能，即型砂和芯砂在浇注后容易溃散的性能，原称退让性。耐用性主要指粘土的耐用性，即加热对粘土保持其固有性质的能力，又称复用性。
（3）型砂和芯砂种类
种类粘结剂干燥情况特点应用粘土砂膨润土或高岭土湿型、表干型、
干型不易紧实,易产生夹砂、胀砂、气孔等缺陷最广泛，各种类型铸铁件水玻璃砂水玻璃干型强度高,透气性好，易紧实,退让性差大型铸铁件,所有铸钢件树脂砂合成
树脂干型硬化反应快,价格较贵,便于自动化型芯及壳型(芯)

2、造型工艺
机器造型
特点：生产效率高，质量稳定，劳动强度较低，对工人技术水平要求不高，设备及工艺装备投资大。只适用于大批量、两箱造型。

（1）震压造型

原理用压缩空气和汽缸使砂箱上下震动来实现紧实型砂。特点紧实度不高，铸件表面粗糙，噪音大，生产率较低。效率50～60箱/h；中、小型铸件。中、小批量生产。

（2）射压造型
原理特点效率、铸件类型利用压缩空气将型砂射入型腔来紧实砂型紧实度较高，铸件尺寸精确、表面粗