本發(fā)明涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)鋁缸體鑄造方法，屬于鑄造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無(wú)缸套鋁合金缸體真空壓鑄方法。

背景技術(shù)：

無(wú)缸套鋁合金缸體也稱(chēng)為整體式鋁合金缸體，沒(méi)有傳統(tǒng)鑄鐵缸套，全部采用鋁合金材料鑄造成形；無(wú)缸套缸體對(duì)鋁合金缸孔位置的缺陷的數(shù)量、大小、形狀均有嚴(yán)格要求。為了盡可能減少含氣量，目前無(wú)缸套鋁合金缸體生產(chǎn)主要采用低壓鑄造和重力鑄造工藝，其中低壓鑄造可應(yīng)用于批量生產(chǎn)，而重力鑄造由于工藝復(fù)雜、節(jié)拍過(guò)慢只應(yīng)用于單件或者小批量。

采用壓鑄工藝生產(chǎn)無(wú)缸套缸體有投資低、效率高、工藝路線短的優(yōu)勢(shì)，但普遍存在缸孔位置缺陷超標(biāo)的問(wèn)題，采用真空壓鑄工藝是解決氣孔類(lèi)缺陷的主要手段，同時(shí)配合其它工藝方案可以達(dá)到預(yù)期質(zhì)量目標(biāo)。

無(wú)缸套鋁合金缸體低壓鑄造工藝主要包括熔煉、澆注、制芯、落砂、去澆口、清理、熱處理等工序。低壓澆注的特點(diǎn)決定了其節(jié)拍慢，至少要10min左右，相同產(chǎn)能條件下，設(shè)備投資成本遠(yuǎn)高于壓鑄工藝和重力鑄造工藝，從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本高昂，甚至抵消了無(wú)缸套鋁合金缸體自身的成本優(yōu)勢(shì)。相比之下，重力鑄造工藝投資成本較低，但同樣存在效率低下、工藝控制困難、質(zhì)量穩(wěn)定性差的特點(diǎn)。而傳統(tǒng)壓鑄工藝難以控制鑄件內(nèi)部氣孔缺陷，較多鑄件因無(wú)法達(dá)到無(wú)缸套鋁合金缸體鑄件內(nèi)部質(zhì)量，特別是因缸孔位置的質(zhì)量要求不達(dá)標(biāo)而報(bào)廢，良品率低，批量生產(chǎn)成本較高。以上三種工藝的缺點(diǎn)限制了無(wú)缸套鋁合金缸體的批量生產(chǎn)，使無(wú)缸套鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)難以大規(guī)模推廣應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種無(wú)缸套鋁合金缸體真空壓鑄方法，其能夠降低鑄件的含氣量，使鑄件質(zhì)量和性能達(dá)標(biāo)，進(jìn)而提高鑄件的良品率；提高生產(chǎn)效率；降低生產(chǎn)制造成本。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種無(wú)缸套鋁合金缸體真空壓鑄方法，包含如下步驟：

1）熔煉：將材料ADC12在740±20℃下進(jìn)行融化，新料比例不低于70%，然后倒出鋁液進(jìn)行精煉除氣，

2）保溫：將步驟1）制得的鋁液置于保溫爐中，保溫溫度為660—680℃；

3）模具預(yù)處理：

a.對(duì)冷模狀態(tài)下的模具進(jìn)行預(yù)熱，模具型腔表面溫度控制在100—200℃，

b.對(duì)沖頭壓室和模具型腔表面進(jìn)行噴涂潤(rùn)滑，

c.噴涂后合模，在模具中布置密封條；

4）給料：將鋁液從保溫爐中取出，倒入壓室內(nèi)，壓室充滿度為45—50%；

5）壓射：用沖頭將壓室內(nèi)的鋁液壓入模具型腔內(nèi)；

6）抽真空：沖頭開(kāi)始運(yùn)動(dòng)后啟動(dòng)抽真空，充型完成后啟動(dòng)模具循環(huán)溫控系統(tǒng)，動(dòng)模溫控水冷卻循環(huán)時(shí)間60—80s，定模溫控水冷卻循環(huán)時(shí)間80—100s，高壓點(diǎn)冷時(shí)間18—20s；通過(guò)采集模具溫度，調(diào)節(jié)循環(huán)時(shí)間，進(jìn)而調(diào)節(jié)模具溫度，使得缸孔芯溫度為80—150℃，模具其他成形表面溫度為100—200℃；

7）開(kāi)模：鑄件凝固后開(kāi)模，取走鑄件。

進(jìn)一步，步驟1）中的精煉溫度為700—740℃，除氣時(shí)間為5—10min。

進(jìn)一步，步驟2）中保溫溫度春、秋季為675℃，夏季為670℃，冬季為680℃。

進(jìn)一步，步驟3）中用油基潤(rùn)滑劑對(duì)壓室進(jìn)行潤(rùn)滑，用水基涂料對(duì)型腔表面進(jìn)行噴涂潤(rùn)滑。

進(jìn)一步，步驟3）中在缸孔位置設(shè)置獨(dú)立噴涂回路，涂料與水的體積比為1:20—40，型腔其他位置涂料與水的體積比為1:70—100。

進(jìn)一步，步驟4）中鋁液倒入壓室20s內(nèi)溫度≥630℃，鋁液的密度當(dāng)量≤2。

進(jìn)一步，步驟5）中壓射工藝參數(shù)為沖頭低速速度為0.3—0.4m/s，在熔液進(jìn)入型腔10%±1%處完成低高速切換，填充速度為45～55m/s，增壓壓力為 700—800bar，持壓時(shí)間為20—25s。

進(jìn)一步，步驟6）中最終真空度在250mbar以下，污染度在1300mbar以下。

本發(fā)明的有益效果是：在壓鑄過(guò)程中抽真空，降低了鑄件的含氣量，使鑄件質(zhì)量和性能達(dá)標(biāo)，提高了鑄件的良品率；通過(guò)對(duì)各工序步驟的優(yōu)化，提高了生產(chǎn)效率；良品率和生產(chǎn)效率的提升，降低了整體式鋁合金缸體的生產(chǎn)制造成本。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

為更好地說(shuō)明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的典型但非限制性的實(shí)施例如下：

材料ADC12各種元素的質(zhì)量百分含量為：

Cu 1.5～3.5%，

Si 9.6～12.0%，

Mg≤0.3%，Zn≤1.0%，F(xiàn)e≤1.3%，Mn≤0.5%，Ni≤0.5%，Sn≤0.3%，Ca≤200ppm%，Pb≤0.1%，Cd ≤0.005%，余量為Al及不可避免的雜質(zhì)組成。

實(shí)施例1：一種無(wú)缸套鋁合金缸體真空壓鑄方法，包含如下步驟：

1）熔煉：將材料ADC12在740±20℃下進(jìn)行融化，新料比例不低于70%，然后倒出鋁液進(jìn)行精煉除氣，出爐溫度為740℃，精煉溫度為700℃，除氣時(shí)間5min，

2）保溫：將步驟1）制得的鋁液置于保溫爐中，保溫溫度為660℃，保溫爐內(nèi)鋁水超過(guò)4h，需進(jìn)行除渣處理，鋁水超過(guò)8h，需重新除氣除渣并進(jìn)行化學(xué)成分分析，合格方可使用，鋁水超過(guò)48h，需進(jìn)行鑄錠處理；

3）模具預(yù)處理：

a.對(duì)冷模狀態(tài)下的模具進(jìn)行預(yù)熱，模具型腔表面溫度控制在100℃，

b.用油基潤(rùn)滑劑對(duì)壓室進(jìn)行潤(rùn)滑，用水基涂料對(duì)型腔表面進(jìn)行噴涂潤(rùn)滑，在缸孔位置設(shè)置獨(dú)立噴涂回路，涂料與水的體積比為1:20—40，型腔其他位置的涂料與水的體積比為1:70—100。

c.噴涂后合模，在模具中布置密封條，提升型腔密封性，防止氣體進(jìn)入型腔內(nèi)，并使抽真空效率更高，減少鑄件中氣孔缺陷；

4）給料：將鋁液從保溫爐中取出，倒入壓室內(nèi)，鋁液倒入壓室20s內(nèi)溫度≥630℃，鋁液的密度當(dāng)量≤2，壓室充滿度45—50%；

5）壓射：用沖頭將壓室內(nèi)的鋁液壓入模具型腔內(nèi)；沖頭低速速度為0.3m/s，在熔液進(jìn)入型腔10%±1%處完成低高速切換，填充速度為45m/s，增壓壓力為 800bar，持壓時(shí)間為23s。

6）抽真空：沖頭開(kāi)始運(yùn)動(dòng)后啟動(dòng)抽真空，最終真空度在250mbar以下，污染度在1300mbar以下，沖頭與壓室密封良好，模具模板及各分型面密封良好，充型完成后啟動(dòng)模具循環(huán)溫控系統(tǒng)，動(dòng)模溫控循環(huán)時(shí)間60—80s，定模溫控循環(huán)時(shí)間80—100s，高壓點(diǎn)冷時(shí)間18—20s，通過(guò)采集模具溫度，調(diào)節(jié)循環(huán)時(shí)間，進(jìn)而調(diào)節(jié)模具溫度，使得缸孔芯溫度為80—150℃，模具其他成形表面溫度為100—200℃；

7）開(kāi)模：鑄件凝固后開(kāi)模，由模具部件將鑄件頂出取走，進(jìn)行下一循環(huán)，參見(jiàn)圖1的工藝流程圖，給料→壓射→抽真空→開(kāi)模，實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)。

實(shí)施例2：一種無(wú)缸套鋁合金缸體真空壓鑄方法，包含如下步驟：

1）熔煉：將材料ADC12在740±20℃下進(jìn)行融化，新料比例不低于70%，然后倒出鋁液進(jìn)行精煉除氣，出爐溫度為720℃，精煉溫度為740℃，除氣時(shí)間10min，

2）保溫：將步驟1）制得的鋁液置于保溫爐中，保溫溫度為680℃，保溫爐內(nèi)鋁水超過(guò)4h，需進(jìn)行除渣處理；鋁水超過(guò)8h，需重新除氣除渣并進(jìn)行化學(xué)成分分析，合格方可使用；鋁水超過(guò)48h，需進(jìn)行鑄錠處理；

3）模具預(yù)處理：

a.對(duì)冷模狀態(tài)下的模具進(jìn)行預(yù)熱，模具型腔表面溫度控制在200℃，

b.用油基潤(rùn)滑劑對(duì)壓室進(jìn)行潤(rùn)滑，用水基涂料對(duì)型腔表面進(jìn)行噴涂潤(rùn)滑，在缸孔位置設(shè)置獨(dú)立噴涂回路，涂料與水的體積比為1:20—40，型腔其他位置的涂料與水的體積比為1:70—100。

c.噴涂后合模，在模具中布置密封條，提升型腔密封性，防止氣體進(jìn)入型腔內(nèi)，并使抽真空效率更高，減少鑄件中氣孔缺陷；

4）給料：將鋁液從保溫爐中取出，倒入壓室內(nèi)，鋁液倒入壓室20s內(nèi)溫度≥630℃，鋁液的密度當(dāng)量≤2，壓室充滿度45—50%；

5）壓射：用沖頭將壓室內(nèi)的鋁液壓入模具型腔內(nèi)；沖頭低速速度為0.4m/s，在熔液進(jìn)入型腔10%±1%處完成低高速切換，填充速度為55m/s，增壓壓力為700bar，持壓時(shí)間為21s。

6）抽真空：沖頭開(kāi)始運(yùn)動(dòng)后啟動(dòng)抽真空，最終真空度在250mbar以下，污染度在1300mbar以下，沖頭與壓室密封良好，模具模板及各分型面密封良好，充型完成后啟動(dòng)模具循環(huán)溫控系統(tǒng)，動(dòng)模溫控循環(huán)時(shí)間60—80s，定模溫控循環(huán)時(shí)間80—100s，高壓點(diǎn)冷時(shí)間18—20s，通過(guò)采集模具溫度，調(diào)節(jié)循環(huán)時(shí)間，進(jìn)而調(diào)節(jié)模具溫度，使得缸孔芯溫度為80—150℃，模具其他成形表面溫度為100—200℃；

7）開(kāi)模：鑄件凝固后開(kāi)模，由模具部件將鑄件頂出取走，進(jìn)行下一循環(huán)，參見(jiàn)圖1的工藝流程圖，給料→壓射→抽真空→開(kāi)模，實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)。

實(shí)施例3：一種無(wú)缸套鋁合金缸體真空壓鑄方法，包含如下步驟：

1）熔煉：將材料ADC12在740±20℃下進(jìn)行融化，新料比例不低于70%，然后倒出鋁液進(jìn)行精煉除氣，出爐溫度為760℃，精煉溫度為720℃，除氣時(shí)間7min，

2）保溫：將步驟1）制得的鋁液置于保溫爐中，保溫溫度為670℃，保溫爐內(nèi)鋁水超過(guò)4h，需進(jìn)行除渣處理，鋁水超過(guò)8h，需重新除氣除渣并進(jìn)行化學(xué)成分分析，合格方可使用，鋁水超過(guò)48h，需進(jìn)行鑄錠處理；

3）模具預(yù)處理：

a.對(duì)冷模狀態(tài)下的模具進(jìn)行預(yù)熱，模具型腔表面溫度控制在200℃，

b.用油基潤(rùn)滑劑對(duì)壓室進(jìn)行潤(rùn)滑，用水基涂料對(duì)型腔表面進(jìn)行噴涂潤(rùn)滑，在缸孔位置設(shè)置獨(dú)立噴涂回路，涂料與水的體積比為1:20—40，型腔其他位置的涂料與水的體積比為1:70—100。

c.噴涂后合模，在模具中布置密封條，提升型腔密封性，防止氣體進(jìn)入型腔內(nèi)，并使抽真空效率更高，減少鑄件中氣孔缺陷；

4）給料：將鋁液從保溫爐中取出，倒入壓室內(nèi)，鋁液倒入壓室20s內(nèi)溫度≥630℃，鋁液的密度當(dāng)量≤2，壓室充滿度45—50%；

5）壓射：用沖頭將壓室內(nèi)的鋁液壓入模具型腔內(nèi)；沖頭低速速度為0.4m/s，在熔液進(jìn)入型腔10%±1%處完成低高速切換，填充速度為55m/s，增壓壓力為700bar，持壓時(shí)間為21s。

6）抽真空：沖頭開(kāi)始運(yùn)動(dòng)后啟動(dòng)抽真空，最終真空度在250mbar以下，污染度在1300mbar以下，沖頭與壓室密封良好，模具模板及各分型面密封良好，充型完成后啟動(dòng)模具循環(huán)溫控系統(tǒng)，動(dòng)模溫控循環(huán)時(shí)間60—80s，定模溫控循環(huán)時(shí)間80—100s，高壓點(diǎn)冷時(shí)間18—20s，通過(guò)采集模具溫度，調(diào)節(jié)循環(huán)時(shí)間，進(jìn)而調(diào)節(jié)模具溫度，使得缸孔芯溫度為80—150℃，模具其他成形表面100—200℃；

7）開(kāi)模：鑄件凝固后開(kāi)模，由模具部件將鑄件頂出取走，進(jìn)行下一循環(huán)，參見(jiàn)圖1的工藝流程圖，給料→壓射→抽真空→開(kāi)模，實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)。