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1、探究大型油底壳半金属型铸造工艺及改进措施(陕丙海丙亚装饰有限责任公司，陕丙丙安710043)摘要：油底壳类铸件是发动机重要零部件之一，是发动机上最大的深型腔、薄壁、大平面铸件。一般要求，能够承受O.IMPa的水压试验，铸件要求无缩孔、缩松、裂纹等铸造缺陷。由于油底壳裸露于发动机外表，所以油底壳类铸件表面质量要求也比较高。关键词：大型油底壳；半金属型；铸造工艺.1八—刖目油底壳是发动机的主要零部件之一。油底壳单件产品价格高、工序多、结构复杂、内部组织要求严格，生产难度大。经生产实践证明，通过合理设计铸造工艺，严格控制生产过
2、程，可使油底壳合格率保持在95%以上。1铸件工艺分析该油底壳铸件为大平面薄壁板状结构，如图1所示。铸件外形结构为阶梯状敞口结构，第一阶梯高度110mm,第二阶梯高度300mm，K:度1000mm，宽度340mm。热节大小为φ25〜φ30mm,主要分布在安装法兰面两侧油标孔位置。综合订单数量及产品对外观及部分尺寸要求精度较高，只有采用金属型才能满足产品精度，同时可进行批量生产。图1油底壳铸件结构1.1工艺方案确定为确保生产出合格铸件，在材质选取及工艺设计时进行了以下多方面考虑。(1)原有产品材质要求为AC2
3、B，主要化学成分：wSi=5.0%〜7.0%,wCu=2.0%〜4.0%,其余为AI。抗拉强度σb≥150MPa,伸长率≥l%,硬度≥70HBW。该合金属于亚共晶Al-Si-Cu系合金，属于宽结晶范围合金，倾向于体积凝固。其液态金属过冷度小，容易形成分散性的缩孔及热裂缺陷，不适于金属型重力铸造深型腔薄壁铸件。通过与客户沟通，最终选定材质AISilOMg，该材质主要化学成分:wSi=9.0%〜10.5%,wMg=0.15%〜0.4%，其余为AI。抗拉强度σb≥170MPa,伸
4、长率≥4%，硬度≥62HBW,在满足原有材料力学性能情况下，材质接近共晶成分，结晶温度范围较窄，不含Cu,倾向于顺序凝固，液态凝固中体积收缩时，可以不断得到液体的补充，产生分散性缩松的倾向小，产生热裂倾向也小，更适宜薄壁零件生产。(1)大平面薄壁板状结构铸件使用金属型生产吋极易产生缩裂、浇不足、气呛等缺陷。究苏原因主要是因为：铝合金受阻收缩率达到0.8%〜1.0%,长度方向尺
5、*变化大，而金属型在铸造时，由于铸型或型芯材料没有退让性，如果铸件凝固基本完成，此吋应力大于合金抗拉强度而产生裂纹。由于金属型不像砂
6、芯那样透气，在铸型形成气阻，使合金液体不能充满而造成浇不足或气呛。为解决此类问题，我们开创性地采用半金属型铸造，即外型采用金属型铸造，保证铸件精度及生产效率，内腔采用覆膜砂砂芯取代上模，利用砂芯的退让性和透气性解决大型薄壁板状结构铸件在金属型铸造中易出现的问题。(2)为简化金属型并实现顺序凝固的0的，采用顶注式浇注系统，考虑到铝液充型顺畅和铸件结构，决定从安装法兰面两短边引入浇道，安装面周边热节设置冒口。两游标孔通过设置带有补缩通道的小砂芯实现补缩。最终确定的工艺方案如图2所示。图2汕底壳工艺方案1.2工艺设计(1)砂芯
7、设计该工艺过程复杂，砂芯间需要相互配合，尺、j*精度要求高，如果长期大批量生产，模具、芯盒最好采用铝合金制造，以便保证质量和尺寸稳定。如果是单件小批量生产，考虑经济性，也可以采用木制模具。汕底壳内腔由1#、2#、3#砂芯形成，汕池外腔大头部位由4#、5#、6#砂芯围合而成，为起模方便，外侧起模斜度取3°,小头部位左右各下一块小芯7#、8#,中间隔板由上、下砂芯间隙形成。为防止砂芯在搬运、组芯过程中损坏，可以在砂芯中放置芯骨，提高砂芯强度。由于油池处凸出，下芯过程中侧芯和大头芯的干涉，故将侧芯芯头尺寸加大，从侧面将
8、侧芯推到位后，用型砂把砂芯后侧多余芯头部位填实并填平，防止跑火。为保证砂芯下芯后的精度，应制作下芯样板进行检查。(1)浇注系统设汁a.浇注系统的类型。因为铸件尺寸大，底面为大平面，铸件主体各部位壁厚较薄，且铝液极易氧化和吸气，所以采用开放稳流式浇注系统，设计多道内浇道，以便使铝液大流量快速平稳充型，同吋防止在充型过程中产生铝液溅起,卷入空气或形成氧化夹渣。b.浇注系统的结构。根据铸件形状结构特点，为提高浇注撇渣稳流效果，保证铸件质量，所以采用带过滤网的搭接式双向横浇道结构。c.浇注系统的尺、根据资料介绍以及多年的生产经验
9、总结，确定浇注系统各部位的比例为：ΣF直：ΣF横：ΣF内=1:2:4。根据油底壳大小，内浇道在两侧对称分布，开设6〜8道，避免局部型砂过热，从而使铝液能够顺利进入型腔，快速平稳充满型腔。该铸件的浇注重量为43kg,根据铸造技术资料和专业手册，选取直浇道端面面积ΣF直=1
