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长城汽车股份有限公司天津哈弗分公司动力事业部 天津 300462
摘 要：随着制造业的发展，压铸件的制造发展也比较迅速，现已被广泛应用于汽车、飞机以及仪器仪表等制造行业。其中铝合金缸盖就是压铸件的一种类型，铝合金缸盖在制作的过程中，由于发动机缸盖壁厚不是很均匀，制造时容易发生开裂、气孔以及粘膜等不良现象。所以在制作过程中必须对原来的工艺方式进行进一步优化，提高铝合金缸盖的制作质量。本文主要分析铝合金缸盖的工艺优化措施。
关键词：铝合金；缸盖；工艺优化；
中图分类号：TH16 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2015）-04-00-01
压铸件的制作需要在先进的工艺流程下完成，必须能够保证铸件尺寸的精确度和充型的平稳性，只有这样才能获得更加优质的铸件。传统的铸造工艺已经不能适应社会发展需求，很难根据产品的产量和工艺要求，铸造出符合社会需求的铸造件。为了提高铸件的质量，我们在这里对铝合金缸盖的工艺进行优化升级，准确的确定铸件的工艺参数，从压射比压、材料成分等方面对铸件工艺进行改进，消除铸件制作过程中存在的壁厚不均等问题。
一、铝合金缸盖和铸造工艺概括
铝合金缸盖制作结构比较复杂，而且壁的薄厚不均匀，废品率较高，在制作过程中对工艺参数要求比较高。缸盖一般有进/排气道、燃烧室、冷却水套以及油池等几部分组成。如（图一）为一重型发动机缸盖模型，质量0.7kg，体积266cm3，外形尺寸为：115mm×110mm×41mm，壁厚：3mm-13mm不等，年产量为40万件。
一般情况下，在铸件制作过程中出现的壁厚不均匀、火花塞孔缩松等问题一般采用低压铸造工艺解决，主要是因为低压铸造工艺方法操作简单、设备廉价，产品致密性好、内部缺陷少、表面光洁等优点，但是低压铸造不利于大规模生产，它膜温比较高，凝固速度慢，铸造周期一般比较长，导致生产效率低下。为了解决这方面的问題，可以对低压铸造工艺进行改造，解决成本和产能问题。
二、压铸工艺优化
（一）铸件材料。乘用车发动机缸盖一般采用铝合金材料，化学成分主要由铝、锌、镁、铁等元素构成，在压铸的过程中要根据其材料成分进行严格的压铸。另外，在压铸的过程中可能容易发生粘膜、气孔、裂纹等现象，废品率高达80%左右。经过仔细的分析，发现铸件中铁元素的含量对铸件有着非常重要的影响，如果铸件中铁含量在0.7%以下，压铸件容易发生气孔、粘膜的等缺陷；当铁元素含量在1.0%以上，压铸件容易发生开裂现象；而当铁元素含量在0.7%-1.0%之间时，能够实现较高的产品合格率。为了提高铸件的合格率，对铸件材料成分进行改变，以便改变其力学性能。我们先利用万能材料试验机进行试验，试验结果要求伸长率在1.4以上，抗拉强度在240MPa以上，屈服长度在154MPa以上，只要材料改变之后的铸件符合这些条件，就代表试验成功。然后根据测试报告分析得出材料改变之后铸件材料的伸长率、抗拉强度以及屈服长度均在要求范围之内。
（二）内浇口宽度的优化。内浇口参数的优化主要包括其长度、厚度以及宽度的优化，通过对内浇口宽度与长度经验值的分析可知（内浇口宽度与长度经验值如表一），内浇口宽度一般为2-3mm，它与压铸件的形状之间没有太大的关联性。如果内浇口的宽度太大，会增加液流阻力，导致压力不易传递，增加保温时间，降低铸造效率；如果内浇口的宽度太小，容易发生喷溅现象，加快内浇口的磨损速度。但是如果试模过程中选择2mm宽度的内浇口宽度，铸件往往会出现气孔、浇注不足等缺陷，导致铸件结构缩松，仍然不能提高产品合格率。经过反复试验，将内浇口宽度设计为4mm，采用大流量进料方式进行浇铸，预防上述缺陷的出现时，内浇口宽度更加接近壁厚。
（三）提高压射比压。一般情况下，在铸件的铸造过程中为了提高铸件的质量，往往会采用提高压射比压的方法，特别是在内浇口宽度增加的情况下，这是一种较好的方法。但是需要注意的是必须要将填充过程控制在0.3s之内。普通的压射比压=80MPa，在此工艺下我们把铸件的压射比压提高到120MPa。但是，提高压射比压容易导致粘膜缺陷，降低铸件的使用寿命，为了避免这一缺陷的出现，我们还需要改进填充过程，在金属液充满型腔的0.01s内刹车保压3s。
（四）设定压铸工艺参数。在本次工艺改造中我们采用IMPRESS-3系列1600kN压铸机，然后在不断的优化过程中确定压铸工艺参数，压射温度：680摄氏度，模具温度在180-220摄氏度之间，冲头高速速度为6m/s，高速压射行程为208mm，冲头低速速度为1m/s，低速压射行程为140mm
三、结语
通过对以上工艺过程的改进与优化，对发动机缸盖的平面气孔进行测试，确定工艺优化效果，本次工艺优化检验结果是产品合格率达到95%左右，取得较好的工艺优化效果。对于发动机缸盖壁厚不均匀、螺纹加工不良、裂纹等缺陷的解决，要从材料、压射比压以及内浇口等方面进行优化改进，改进工艺参数，提高铸件质量，和产品稳定性。
参考文献：
[1]赵建华，刘涛，曾礼等.铝合金汽缸盖低压铸造数值模拟及工艺优化[J].热加工工艺，2011，40（1）：39-41.
[2]于波.基于数值模拟分析的铝合金缸盖罩压铸工艺优化[J].铸造技术，2011，32（8）：1109-1111.
[3]刘一军.4G93SD4气缸盖低压铸造数值模拟及工艺优化[D].哈尔滨理工大学，2007.
[4]夏天，张正来，旷鑫文等.重型卡车发动机铝合金缸盖压铸工艺研究[J].特种铸造及有色合金，2013，33（11）：1024-1026.
摘 要：随着制造业的发展，压铸件的制造发展也比较迅速，现已被广泛应用于汽车、飞机以及仪器仪表等制造行业。其中铝合金缸盖就是压铸件的一种类型，铝合金缸盖在制作的过程中，由于发动机缸盖壁厚不是很均匀，制造时容易发生开裂、气孔以及粘膜等不良现象。所以在制作过程中必须对原来的工艺方式进行进一步优化，提高铝合金缸盖的制作质量。本文主要分析铝合金缸盖的工艺优化措施。
关键词：铝合金；缸盖；工艺优化；
中图分类号：TH16 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2015）-04-00-01
压铸件的制作需要在先进的工艺流程下完成，必须能够保证铸件尺寸的精确度和充型的平稳性，只有这样才能获得更加优质的铸件。传统的铸造工艺已经不能适应社会发展需求，很难根据产品的产量和工艺要求，铸造出符合社会需求的铸造件。为了提高铸件的质量，我们在这里对铝合金缸盖的工艺进行优化升级，准确的确定铸件的工艺参数，从压射比压、材料成分等方面对铸件工艺进行改进，消除铸件制作过程中存在的壁厚不均等问题。
一、铝合金缸盖和铸造工艺概括
铝合金缸盖制作结构比较复杂，而且壁的薄厚不均匀，废品率较高，在制作过程中对工艺参数要求比较高。缸盖一般有进/排气道、燃烧室、冷却水套以及油池等几部分组成。如（图一）为一重型发动机缸盖模型，质量0.7kg，体积266cm3，外形尺寸为：115mm×110mm×41mm，壁厚：3mm-13mm不等，年产量为40万件。
一般情况下，在铸件制作过程中出现的壁厚不均匀、火花塞孔缩松等问题一般采用低压铸造工艺解决，主要是因为低压铸造工艺方法操作简单、设备廉价，产品致密性好、内部缺陷少、表面光洁等优点，但是低压铸造不利于大规模生产，它膜温比较高，凝固速度慢，铸造周期一般比较长，导致生产效率低下。为了解决这方面的问題，可以对低压铸造工艺进行改造，解决成本和产能问题。
二、压铸工艺优化
（一）铸件材料。乘用车发动机缸盖一般采用铝合金材料，化学成分主要由铝、锌、镁、铁等元素构成，在压铸的过程中要根据其材料成分进行严格的压铸。另外，在压铸的过程中可能容易发生粘膜、气孔、裂纹等现象，废品率高达80%左右。经过仔细的分析，发现铸件中铁元素的含量对铸件有着非常重要的影响，如果铸件中铁含量在0.7%以下，压铸件容易发生气孔、粘膜的等缺陷；当铁元素含量在1.0%以上，压铸件容易发生开裂现象；而当铁元素含量在0.7%-1.0%之间时，能够实现较高的产品合格率。为了提高铸件的合格率，对铸件材料成分进行改变，以便改变其力学性能。我们先利用万能材料试验机进行试验，试验结果要求伸长率在1.4以上，抗拉强度在240MPa以上，屈服长度在154MPa以上，只要材料改变之后的铸件符合这些条件，就代表试验成功。然后根据测试报告分析得出材料改变之后铸件材料的伸长率、抗拉强度以及屈服长度均在要求范围之内。
（二）内浇口宽度的优化。内浇口参数的优化主要包括其长度、厚度以及宽度的优化，通过对内浇口宽度与长度经验值的分析可知（内浇口宽度与长度经验值如表一），内浇口宽度一般为2-3mm，它与压铸件的形状之间没有太大的关联性。如果内浇口的宽度太大，会增加液流阻力，导致压力不易传递，增加保温时间，降低铸造效率；如果内浇口的宽度太小，容易发生喷溅现象，加快内浇口的磨损速度。但是如果试模过程中选择2mm宽度的内浇口宽度，铸件往往会出现气孔、浇注不足等缺陷，导致铸件结构缩松，仍然不能提高产品合格率。经过反复试验，将内浇口宽度设计为4mm，采用大流量进料方式进行浇铸，预防上述缺陷的出现时，内浇口宽度更加接近壁厚。
（三）提高压射比压。一般情况下，在铸件的铸造过程中为了提高铸件的质量，往往会采用提高压射比压的方法，特别是在内浇口宽度增加的情况下，这是一种较好的方法。但是需要注意的是必须要将填充过程控制在0.3s之内。普通的压射比压=80MPa，在此工艺下我们把铸件的压射比压提高到120MPa。但是，提高压射比压容易导致粘膜缺陷，降低铸件的使用寿命，为了避免这一缺陷的出现，我们还需要改进填充过程，在金属液充满型腔的0.01s内刹车保压3s。
（四）设定压铸工艺参数。在本次工艺改造中我们采用IMPRESS-3系列1600kN压铸机，然后在不断的优化过程中确定压铸工艺参数，压射温度：680摄氏度，模具温度在180-220摄氏度之间，冲头高速速度为6m/s，高速压射行程为208mm，冲头低速速度为1m/s，低速压射行程为140mm
三、结语
通过对以上工艺过程的改进与优化，对发动机缸盖的平面气孔进行测试，确定工艺优化效果，本次工艺优化检验结果是产品合格率达到95%左右，取得较好的工艺优化效果。对于发动机缸盖壁厚不均匀、螺纹加工不良、裂纹等缺陷的解决，要从材料、压射比压以及内浇口等方面进行优化改进，改进工艺参数，提高铸件质量，和产品稳定性。
参考文献：
[1]赵建华，刘涛，曾礼等.铝合金汽缸盖低压铸造数值模拟及工艺优化[J].热加工工艺，2011，40（1）：39-41.
[2]于波.基于数值模拟分析的铝合金缸盖罩压铸工艺优化[J].铸造技术，2011，32（8）：1109-1111.
[3]刘一军.4G93SD4气缸盖低压铸造数值模拟及工艺优化[D].哈尔滨理工大学，2007.
[4]夏天，张正来，旷鑫文等.重型卡车发动机铝合金缸盖压铸工艺研究[J].特种铸造及有色合金，2013，33（11）：1024-1026.