宋學(xué)恩，耿建華，王煥寧

（濰柴重機股份有限公司 濱海鑄造廠，山東濰坊 261108）

氣缸蓋是發(fā)動機最關(guān)鍵的零件之一，經(jīng)常與高溫高壓燃?xì)庀嘟佑|，需要承受很大的熱負(fù)荷和機械負(fù)荷。而蠕墨鑄鐵的性能介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間，具有良好的力學(xué)性能、使用性能以及工藝性能[1]，越來越廣泛的應(yīng)用到氣缸蓋的生產(chǎn)中。而蠕墨鑄鐵由于介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間，又具有很強的縮松傾向，尤其對于大斷面氣缸蓋來說，縮松風(fēng)險一直是鑄造工程師首要解決的問題。我廠近期開發(fā)一款蠕鐵氣缸蓋（以下簡稱W缸蓋），毛坯重量約265kg，存在多處厚大斷面位置。

1 產(chǎn)品簡介

圖1 W缸蓋毛坯結(jié)構(gòu)簡圖

W缸蓋為單體缸蓋，材質(zhì)為RuT400，厚大斷面位置集中在主油道孔和噴油器位置。由于W缸蓋毛坯后期加工成2種氣缸蓋成品，主油道孔不能鑄出，且無法放置內(nèi)冷鐵，因此此處存在較大熱節(jié)；而噴油器位置作為缸蓋中心，為傳統(tǒng)的易縮松位置；另外二者結(jié)合處和螺栓孔位置也存在很大的縮松風(fēng)險。

2 鑄造工藝設(shè)計及驗證

按照傳統(tǒng)鑄造工藝設(shè)計，采用平組平澆、底注頂冒的方法，難以徹底消除噴油器、主油道孔和螺栓孔位置的縮松風(fēng)險。鑄造模擬見圖2。

針對此情況，我們設(shè)計了整體組芯、平組立澆工藝，將缸蓋前端設(shè)計為澆注時上平面，并使用發(fā)熱保溫冒口，氣門導(dǎo)管放置內(nèi)冷鐵，火力面放置外冷鐵，詳見圖3。

為保證鑄造工藝開發(fā)進(jìn)度，在不影響模具開發(fā)的前提下，我們在此工藝的基礎(chǔ)上，設(shè)計了三種方案進(jìn)行驗證。方案一：噴油器和螺栓孔位置使用熱芯；方案二：噴油器位置使用內(nèi)冷鐵，螺栓孔處使用熱芯；方案三：噴油器和螺栓孔位置使用內(nèi)冷鐵。每種方案驗證生產(chǎn)2件，各解剖1件，其余投入加工驗證。經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)，方案一：噴油器位置存在較大縮松缺陷，主要縮松缺陷位于噴油器與主油道交接處，螺栓孔位置無縮松；方案二：噴油器位置有輕微縮松，螺栓孔位置無縮松；方案三：噴油器和螺栓孔位置均無縮松,詳見圖4。

3 原因分析及工藝優(yōu)化

通過以上驗證結(jié)果得出：使用內(nèi)冷鐵能有效降低噴油器位置縮松風(fēng)險而對螺栓孔位置影響不大。

原因分析：噴油器位置使用內(nèi)冷鐵能夠有效增大缸蓋前端發(fā)熱冒口的作用，促進(jìn)缸蓋主油道和噴油器位置順序凝固[2]，降低縮松傾向；螺栓孔位置雖然熱節(jié)較大，但由于靠近砂型，凝固過程中散熱較快，未形成明顯熱節(jié)和縮松缺陷。

在此情況下，我們進(jìn)一步采取了試驗，將噴油器位置冷鐵直徑增大10mm，并在上蓋芯制芯時一起制出，使冷鐵與上蓋芯形成一體，取代原插入內(nèi)冷鐵的方式。按照此方案我們驗證生產(chǎn)了10件，解剖檢查4件，各處均無縮松缺陷，剩余6件加工后打壓均無漏水缺陷。后期我們又驗證生產(chǎn)60件樣件，均無縮松缺陷。

4 結(jié)論

（1）對于大斷面單體缸蓋，頂置冒口與冷鐵結(jié)合使用，能有效增大冒口的作用距離。

（2）在條件合適的情況，采用整體組芯、平組立澆工藝，能有效實現(xiàn)鑄件的順序凝固方式，增強鑄件自補縮[2]。

（3）使用內(nèi)冷鐵時，盡量設(shè)計冷鐵一端與外部砂型或砂芯為一體，可最大限度發(fā)揮冷鐵的激冷作用。