针对226B欧Ⅰ缸盖气孔缺陷铸造工艺探讨

梁 泉，陈玉英，高冠会，季顺业

（潍柴动力股份有限公司，山东 潍坊 261001）

226B欧Ⅰ缸盖铸件的毛坯重量为11.2 kg，由于形成铸件水腔的砂芯比较小，制芯工艺无法设置排气通道，浇注后砂芯受铁水包围，易产生气孔缺陷；同时，由于形成铸件水腔的砂芯中间有隔板，增加铁水包罗面，气孔缺陷更容易出现；226B欧Ⅰ缸盖每箱6件，由于浇注系统设计原因，浇注时难以达到浇注平衡，导致每箱6件中出现气孔缺陷的几率不同。

经分析226B欧Ⅰ缸盖的气孔缺陷属于侵入性气孔，由于形成气泡之气体来自外部气体源，所以侵入性气体是一种外生式气体[1]；226B欧Ⅰ缸盖产生侵入气孔的来源主要是覆膜砂制出的砂芯受热产生大量气体和砂芯浸涂所用涂料受热产生气体在铁水凝固时侵入铁水中而产生气孔（图1）.

图1 226B欧Ⅰ缸盖的气孔缺陷主要部位

1 226B欧Ⅰ缸盖铸造工艺试验

1.1 浇注系统分析和试验

226B欧Ⅰ缸盖造型工艺每箱6件，内浇口采用中注从缸盖侧面进入，如图2.

图2 226B欧Ⅰ缸盖浇注系统

对226B欧Ⅰ缸盖气孔缺陷统计一段时间分析时发现，每箱6件缸盖中气孔出现几率相差很大，如表1.

表1 缸盖在型板不同位置气孔缺陷数量（个）

从表1可以看出在型板1号和5号两个缸盖气孔出现率较大，经分析认为是浇注不平衡造成。从浇注后观察浇注冒口发现，1号和5号浇注冒口只有一半高度。为了解决浇注平衡问题，对横浇道高度做了两个方案的工艺试验。

方案一：在主横浇道增加8 mm高度，加大主横浇道截面积；在两个分横浇道末端增加8 mm，试图增加1号和5号的浇注压力，使1号和5号充型快一些，如图3.

图3 方案一更改后横浇道结构

方案二：在主横浇道增加8 mm高度，加大主横浇道截面积；在两个分横浇道末端各减少15 mm，始端从过前一个缸盖开始倾斜至末端，通过截面积逐步减少试图增加1号和5号内浇口的流速，使1号和5号充型快一些，如图4.

图4 方案二更改后横浇道结构

试验结论：经过两种方案的试验对比，方案二更加合理，用方案二后浇注后充型平衡，气眼针几乎同时充满，1号和5号的气孔缺陷明显减少。

1.2 不同发气速率涂料的工艺试验

缸盖的侵入性气孔不仅与发气材料（砂芯材料、涂料等）的发气量有关还与发气材料的发气速率有很大关系；侵入性气孔是由于浇注时发气材料（砂芯、涂料等）受热产生大量气体在金属液凝固时侵入金属液中形成的；如果在金属液凝固之前，发气材料（砂芯、涂料等）产生气体全部能够顺利排出，那么就不容易产生侵入性气孔。

现在缸盖浇注理念是快速浇注、快速凝固的原理，所以采用发气速率快的材料有利于减少侵入性气孔缺陷。试验了两种涂料的发气速率和发气量，测试结果如图5.

从图5可以看出，涂料1的发气速率为0.13，发气量为21.71 g/ml；涂料2发气速率为0.08，发气量为13.56 g/ml.经过对两种涂料的工艺试验对比，用发气速率快的、发气量大的涂料1，缸盖气孔缺陷明显减少；由此可见，涂料的发气速率对侵入性气孔的影响尤为重要。

图5 不同涂料发气速率测试图（分别做三次）

1.3 增加砂芯排气通道

在砂芯中开设排气通道作用是：当金属液淹没砂芯，砂芯过滤气流由非定向转向定向气流危险时刻，缩短定向气流在砂粒孔隙中的流动路程，进入阻力小的砂芯排气通道，这样，再通过芯座通气孔，可使浇注时砂芯产生的气体快速溢出芯外，显著提高砂芯气体溢出速度，降低危险时刻砂芯工作表面的压力[1]。

226B欧Ⅰ缸盖由于砂芯比较小，在制芯工艺上很难设置排气通道，如图6所示，两个上工艺孔芯头只有10 mm，而4个侧工艺孔芯头由于分型方式限制无法设置排气通道。

图6 226B欧Ⅰ缸盖砂芯结构

为了减少缸盖侵入性气孔，在下芯之前，增加人工钻孔工序，即用风钻在226B欧Ⅰ缸盖砂芯4个工艺孔芯头钻6 mm的排气通道，这样浇注时砂芯产生的气体快速溢出芯外，减少气孔缺陷，如图7.

1.4 增加下芯后密封芯头间隙

由于226B欧Ⅰ缸盖大皮芯是垂直分型，考虑射砂嘴位置，大皮芯气道端面从射砂嘴中间分模，这样使得大皮芯与下型板芯拔模斜度不一致，造成下芯后分型面处有5 mm的间隙，浇注时铁水易从此处钻入上型芯头排气通道，致使砂芯排气通道堵塞，容易产生气孔。

在下芯后采取用封箱膏密封分型面间隙，防止铁水钻入上型排气通道，可以使砂芯气体快速溢出，有利于减少气孔缺陷，如图8.

图7 226B欧Ⅰ缸盖砂芯排气通道位置

2 结论

图8 226B欧Ⅰ缸盖砂芯密封位置示意图

1）浇注系统的最少截面积决定充型速度，浇注系统各部分截面积对侵入性气孔有重要影响，特别是内浇口位置、截面积及横浇道的截面积。

2）不仅涂料和砂芯的发气量对侵入性气孔有影响，其发气速率对侵入性气孔也有很大影响。

3）砂芯的排气通道对侵入性气孔影响很大，砂芯有排气孔而且气体能从排气孔顺利排出型腔，对减少气孔缺陷非常有利。

［1］陈国祯，肖柯则，姜不居.铸造缺陷和对策手册［M］.北京：机械工业出版社，2004：79-85.