铝合金发动机缸盖低压铸造工艺创新与性能优化
发布时间：2021-10-05 12:32
由于铝合金具有密度小、比强度高等一系列优良特性,铝合金发动机的出现很好地应了汽车轻量化进程,既在生产过程中节约了原材料,又在实际应用消费中节省了燃油,降低了汽车尾气排放,顺应了新兴产业的快速发展与节能减排的环保政策要求。本文以牌号为AC4B的Al-Si-Cu合金为研究对象,利用Creo三维设计软件设计了一种新型的低压铸造抗拉试棒与流动性试棒的浇注系统模型,并利用Pro CAST铸造模拟软件验证了其结构的合理性;选用适合的试验设备与合理的测试设备,确定了待测机械性能项目后,利用此新型试棒模具在低压铸造、真空辅助低压铸造、超声辅助低压铸造三种工艺下对试棒进行浇注成型,并对铸件的组织性能做了深入研究,优选出了合适的铸造工艺参数;在试棒铸造工艺下最优铸造工艺参数下,利用某型号发动机缸盖的模具在上述三种铸造工艺下对该发动机缸盖进行试制并对比了其组织性能。较高的保压压力能使同一温度下的铸件性能得到提高;浇注温度降低能使同一保压压力下铸件的力学性能得到提高,但是温度过低会使铸件的组织发生偏析,进而影响力学性能。真空度由-0 bar增大至-0.6 bar,真空辅助低压铸造提高铝水充型时的流动性,能有效...
【文章来源】：齐鲁工业大学山东省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
试验所用发动机缸盖毛坯铸件
因此，探究和改善铝合金发动机缸盖的制造工艺并进行性能优化非常迫切且重要。1.1铝合金发动机缸盖成型工艺1.1.1重力铸造传统重力铸造多为手工浇注，铸造前需要不断测定浇注量，人工确定浇注速度，很大程度上取决于操作者的经验。不仅生产效率低，而且容易受到环境、体力和注意力的影响，使得铸件质量不稳定，容易产生废品。为了提高生产效率，降低成本，传统铸造方式中对于普通铝铸件的生产一般选择砂型重力铸造。在节约材料的前提下，顶注式重力铸造应用较为普遍。但使用该工艺进行浇注易造成铸件底部夹杂较为严重。图1-2两种缸盖重力浇注系统:a.顶注式;b.底注式金属型重力铸造技术则因具有泄漏缺陷少、尺寸精度高、表面质量好、设备简单、易于操作等优点，减少了利用砂型成型产生的缺陷，优化了组织，提高了性能。重力环境下底注式浇注系统对铸件成型，熔体由浇道经型腔底部流入铸型内的浇注系统。相较于顶注式浇注，此种方法充型过程较为平稳，熔体对砂芯的冲击较小，并且熔体氧化少，适用于中大型铸件的浇注。此种浇注方法改善了普通顶注式浇注系统下缸盖铸件底部夹杂较为严重，补缩不全等缺点，有利于铸件中夹杂上福但是相对于底部组织，缸盖顶部组织较差，缺陷较多。20世纪中后期，由于技术本身具有的种种优点，利用金属型重力铸造技术生产的铸件逐渐占据了汽车发动机缸盖的市场，并且当时此技术被世界各地的铝合金制缸盖生产企业所接受，有八十余家铸件生产企业将其投入生产[4,5]。ab
因此，探究和改善铝合金发动机缸盖的制造工艺并进行性能优化非常迫切且重要。1.1铝合金发动机缸盖成型工艺1.1.1重力铸造传统重力铸造多为手工浇注，铸造前需要不断测定浇注量，人工确定浇注速度，很大程度上取决于操作者的经验。不仅生产效率低，而且容易受到环境、体力和注意力的影响，使得铸件质量不稳定，容易产生废品。为了提高生产效率，降低成本，传统铸造方式中对于普通铝铸件的生产一般选择砂型重力铸造。在节约材料的前提下，顶注式重力铸造应用较为普遍。但使用该工艺进行浇注易造成铸件底部夹杂较为严重。图1-2两种缸盖重力浇注系统:a.顶注式;b.底注式金属型重力铸造技术则因具有泄漏缺陷少、尺寸精度高、表面质量好、设备简单、易于操作等优点，减少了利用砂型成型产生的缺陷，优化了组织，提高了性能。重力环境下底注式浇注系统对铸件成型，熔体由浇道经型腔底部流入铸型内的浇注系统。相较于顶注式浇注，此种方法充型过程较为平稳，熔体对砂芯的冲击较小，并且熔体氧化少，适用于中大型铸件的浇注。此种浇注方法改善了普通顶注式浇注系统下缸盖铸件底部夹杂较为严重，补缩不全等缺点，有利于铸件中夹杂上福但是相对于底部组织，缸盖顶部组织较差，缺陷较多。20世纪中后期，由于技术本身具有的种种优点，利用金属型重力铸造技术生产的铸件逐渐占据了汽车发动机缸盖的市场，并且当时此技术被世界各地的铝合金制缸盖生产企业所接受，有八十余家铸件生产企业将其投入生产[4,5]。ab
【参考文献】：
期刊论文
[1]Effect of pouring and cooling temperatures on microstructures and mechanical properties of as-cast and T6 treated A356 alloy[J]. Xin-ping Hu,Yang Zhao,Qing Wang,Xue-zhi Zhang,Rui-xin Li,Bing-rong Zhang. China Foundry. 2019(06)
[2]汽车铝合金覆盖件成形数值模拟的各向异性屈服准则研究[J]. 严勇,吴超,胡志力,黄松,华林. 塑性工程学报. 2016(02)
[3]3D打印结合简易模具制备铝合金缸盖样件工艺研究[J]. 刘见向,于晓丹,王一民,张炳荣. 铸造技术. 2016(01)
[4]汽车四缸发动机缸盖铸造工艺参数优化[J]. 冯益增,谭利明. 铸造技术. 2015(12)
[5]超声功率对金属型铸造铝合金二次枝晶间距的影响[J]. 李成,严青松,芦刚,沈加利. 特种铸造及有色合金. 2015(01)
[6]铝合金低压铸造试棒模具的研究[J]. 程俊明,陆启为,李立善,李赫. 中国铸造装备与技术. 2014(03)
[7]复合铸造技术在特种产品上的应用[J]. 陈明,樊富友,龙成洲,贺庆,杜冲. 新技术新工艺. 2014(03)
[8]石膏型铸造铝合金真空增压凝固和真空自由凝固组织及力学性能[J]. 程运超,杨光昱,吕三雷,刘少军,介万奇. 铸造. 2014(01)
[9]金属型铸造模具技术发展趋势探讨[J]. 舒小英,李小梅. 无线互联科技. 2013(04)
[10]真空低压消失模壳型铸造和消失模铸造铝合金组织和性能对比[J]. 蒋文明,樊自田,刘德均. 中国有色金属学报. 2013(01)
博士论文
[1]铸造Al-Si-Mg合金低温力学性能及其断裂行为[D]. 马广辉.沈阳工业大学 2016
硕士论文
[1]汽车铝合金覆盖件冲压成形数值模拟研究[D]. 兰博.吉林大学 2015
[2]发动机铝合金缸盖的低压铸造模具设计及工艺验证[D]. 谢秀真.江苏大学 2009
本文编号：3419746
【文章来源】：齐鲁工业大学山东省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
试验所用发动机缸盖毛坯铸件
因此，探究和改善铝合金发动机缸盖的制造工艺并进行性能优化非常迫切且重要。1.1铝合金发动机缸盖成型工艺1.1.1重力铸造传统重力铸造多为手工浇注，铸造前需要不断测定浇注量，人工确定浇注速度，很大程度上取决于操作者的经验。不仅生产效率低，而且容易受到环境、体力和注意力的影响，使得铸件质量不稳定，容易产生废品。为了提高生产效率，降低成本，传统铸造方式中对于普通铝铸件的生产一般选择砂型重力铸造。在节约材料的前提下，顶注式重力铸造应用较为普遍。但使用该工艺进行浇注易造成铸件底部夹杂较为严重。图1-2两种缸盖重力浇注系统:a.顶注式;b.底注式金属型重力铸造技术则因具有泄漏缺陷少、尺寸精度高、表面质量好、设备简单、易于操作等优点，减少了利用砂型成型产生的缺陷，优化了组织，提高了性能。重力环境下底注式浇注系统对铸件成型，熔体由浇道经型腔底部流入铸型内的浇注系统。相较于顶注式浇注，此种方法充型过程较为平稳，熔体对砂芯的冲击较小，并且熔体氧化少，适用于中大型铸件的浇注。此种浇注方法改善了普通顶注式浇注系统下缸盖铸件底部夹杂较为严重，补缩不全等缺点，有利于铸件中夹杂上福但是相对于底部组织，缸盖顶部组织较差，缺陷较多。20世纪中后期，由于技术本身具有的种种优点，利用金属型重力铸造技术生产的铸件逐渐占据了汽车发动机缸盖的市场，并且当时此技术被世界各地的铝合金制缸盖生产企业所接受，有八十余家铸件生产企业将其投入生产[4,5]。ab
因此，探究和改善铝合金发动机缸盖的制造工艺并进行性能优化非常迫切且重要。1.1铝合金发动机缸盖成型工艺1.1.1重力铸造传统重力铸造多为手工浇注，铸造前需要不断测定浇注量，人工确定浇注速度，很大程度上取决于操作者的经验。不仅生产效率低，而且容易受到环境、体力和注意力的影响，使得铸件质量不稳定，容易产生废品。为了提高生产效率，降低成本，传统铸造方式中对于普通铝铸件的生产一般选择砂型重力铸造。在节约材料的前提下，顶注式重力铸造应用较为普遍。但使用该工艺进行浇注易造成铸件底部夹杂较为严重。图1-2两种缸盖重力浇注系统:a.顶注式;b.底注式金属型重力铸造技术则因具有泄漏缺陷少、尺寸精度高、表面质量好、设备简单、易于操作等优点，减少了利用砂型成型产生的缺陷，优化了组织，提高了性能。重力环境下底注式浇注系统对铸件成型，熔体由浇道经型腔底部流入铸型内的浇注系统。相较于顶注式浇注，此种方法充型过程较为平稳，熔体对砂芯的冲击较小，并且熔体氧化少，适用于中大型铸件的浇注。此种浇注方法改善了普通顶注式浇注系统下缸盖铸件底部夹杂较为严重，补缩不全等缺点，有利于铸件中夹杂上福但是相对于底部组织，缸盖顶部组织较差，缺陷较多。20世纪中后期，由于技术本身具有的种种优点，利用金属型重力铸造技术生产的铸件逐渐占据了汽车发动机缸盖的市场，并且当时此技术被世界各地的铝合金制缸盖生产企业所接受，有八十余家铸件生产企业将其投入生产[4,5]。ab
【参考文献】：
期刊论文
[1]Effect of pouring and cooling temperatures on microstructures and mechanical properties of as-cast and T6 treated A356 alloy[J]. Xin-ping Hu,Yang Zhao,Qing Wang,Xue-zhi Zhang,Rui-xin Li,Bing-rong Zhang. China Foundry. 2019(06)
[2]汽车铝合金覆盖件成形数值模拟的各向异性屈服准则研究[J]. 严勇,吴超,胡志力,黄松,华林. 塑性工程学报. 2016(02)
[3]3D打印结合简易模具制备铝合金缸盖样件工艺研究[J]. 刘见向,于晓丹,王一民,张炳荣. 铸造技术. 2016(01)
[4]汽车四缸发动机缸盖铸造工艺参数优化[J]. 冯益增,谭利明. 铸造技术. 2015(12)
[5]超声功率对金属型铸造铝合金二次枝晶间距的影响[J]. 李成,严青松,芦刚,沈加利. 特种铸造及有色合金. 2015(01)
[6]铝合金低压铸造试棒模具的研究[J]. 程俊明,陆启为,李立善,李赫. 中国铸造装备与技术. 2014(03)
[7]复合铸造技术在特种产品上的应用[J]. 陈明,樊富友,龙成洲,贺庆,杜冲. 新技术新工艺. 2014(03)
[8]石膏型铸造铝合金真空增压凝固和真空自由凝固组织及力学性能[J]. 程运超,杨光昱,吕三雷,刘少军,介万奇. 铸造. 2014(01)
[9]金属型铸造模具技术发展趋势探讨[J]. 舒小英,李小梅. 无线互联科技. 2013(04)
[10]真空低压消失模壳型铸造和消失模铸造铝合金组织和性能对比[J]. 蒋文明,樊自田,刘德均. 中国有色金属学报. 2013(01)
博士论文
[1]铸造Al-Si-Mg合金低温力学性能及其断裂行为[D]. 马广辉.沈阳工业大学 2016
硕士论文
[1]汽车铝合金覆盖件冲压成形数值模拟研究[D]. 兰博.吉林大学 2015
[2]发动机铝合金缸盖的低压铸造模具设计及工艺验证[D]. 谢秀真.江苏大学 2009
本文编号：3419746
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