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悬挂式抛丸机在4GA汽油机缸体水套脉纹问题的解决方法

文章出处:未知 编辑:抛丸机发表时间:2018-7-23 9:18:09 浏览人数:1086,1,0
摘要:先容了4GA汽油发动机缸体的生产工艺:采用KW水平静压造型线造型, 三乙胺法冷芯盒制芯, 中频感应电炉熔炼铁液, 并采用悬挂式抛丸机粗抛和DISA抛丸机精抛的清理工艺。为解决水套内腔脉纹缺陷较严重的问题, 采用了抗脉纹添加剂, 试验结果表明: (1) 使用冷芯盒砂芯生产缸体铸件时, 由于芯砂在铸件浇注过程中承受高温烘烤, 容易产生相变膨胀, 导致砂芯开裂, 是产生脉纹的主要因素; (2) 加入抗脉纹剂对防止冷芯盒砂芯引起脉纹缺陷能起到较好的效果, 且其成本较为低廉。

  笔者企业生产的4GA汽油发动机缸体采用KW水平静压造型线造型, 三乙胺法冷芯盒制芯, 在组芯、浸涂、烘干后整体下芯, 采用中频感应电炉熔炼铁液, 清理工部采用悬挂式抛丸机粗抛、DISA抛丸机精抛清理的生产工艺, 在生产过程中发现水套内腔的脉纹情况较为严重。由于发动机缸体水套为几乎密闭的空腔, 抛丸机无法清理到内腔有脉纹部位处, 若采用人工清理, 不但效率低, 而且也无法保证质量。最终的解决方法是:在制作水套芯时, 加入一种新型的抗脉纹添加剂, 加入量为水套芯芯砂的0.5%~1.5%, 使水套内腔的脉纹情况明显好转, 无需或仅需少量清理, 满足客户对内腔清洁度的要求[1-6]。

  1 脉纹缺陷情况

  笔者企业在生产4GA系列汽油机缸体过程中, 通过内窥镜和剖解观察, 发现水套腔内存在较多的脉纹缺陷, 主要集中在水套根部, 存在脉纹的缸体比例接近生产总数的100% (如图1所示) , 存在脉纹缺陷的具体位置主要集中在水套底部较为厚大的部位 (如图2所示) 。
图1 脉纹Fig.1 Veins
  图1 脉纹Fig.1 Veins


  2 原因分析

  笔者企业采用冷芯砂来制造水套芯, 其主要成分为Si O2。铸件在浇注过程中, 由于水套砂芯各个部位的厚度差别较大, 砂芯底部较厚大部位吸热较多, 当原砂中的石英被加热到一定温度时, 发生从β石英变成α石英的晶型相变, 而相变膨胀引起的热应力导致砂芯表层开裂, 造成铁液渗入裂纹中形成凸起的缺陷, 即“脉纹”。

  因此, 脉纹的形成主要有以下因素: (1) 砂芯材料的膨胀系数较高; (2) 砂芯的韧性或高温强度不足以抵抗膨胀导致的裂纹。

  3 改进方案

  目前, 行业内解决冷芯脉纹的主要方法是以添加宝珠砂为代表的特种砂, 加入的比例一般由砂芯的形状及壁厚决定, 比例范围为50%~100%。表1为使用宝珠砂制芯时的成本分析, 笔者企业在生产4GA系列缸体水套芯时使用的原砂质量为3.75 kg, 使用宝珠砂制芯时的质量为4.5 kg。

  从表1可以看出, 宝珠砂的价格较高, 明显提高了生产成本。为此, 笔者企业在仍使用原来的Si O2原砂、不使用特种砂的情况下, 在水套芯制芯时加入一种抗脉纹添加剂进行试生产验证。

图2 水套内易产生脉纹的位置Fig.2 Position of water jacket veins

  图2 水套内易产生脉纹的位置Fig.2 Position of water jacket veins
表1 宝珠砂与原砂制芯时的成本对比Tab.1 Cost comparison of pearl sand and the original sand on making cores

  表1 宝珠砂与原砂制芯时的成本对比Tab.1 Cost comparison of pearl sand and the original sand on making cores

  抗脉纹剂的工作机理主要是通过一种在高温下可分解的低密度物质, 在混砂、制芯时加入到砂芯中, 占据砂芯中砂粒之间的间隙。在浇注后受热分解或软化, 将其占据的位置空出来, 给砂芯膨胀提供空位, 避免砂芯过度受热膨胀导致开裂, 从而抑制脉纹的产生。

  抗脉纹剂在混砂时加入原砂中, 由于其密度较低, 加入量过多会消耗较多的树脂。因此, 使用抗脉纹剂时, 混砂工艺需进行调整, 树脂加入量也要相应增加。

  按以下混砂工艺首次进行试验:用加砂设备加入原砂 (50 kg) →手工加入抗脉纹剂 (0.75 kg) →干混30 s→加入树脂 (2.2%) →混砂60 s→出砂。

  按以上工艺进行混砂制芯, 现场制作“8”字试块, 抗拉强度为1.3 MPa和1.4 MPa, 满足水套芯的强度要求, 可用于制作水套芯。除水套芯使用抗脉纹剂制芯之外, 其余砂芯仍按照原工艺, 使用原来的原砂制芯, 整体组芯, 浸涂后进行浇注。试验所采用的熔炼、造型、浇注、清理方法等均按原有的生产工艺进行, 将所生产的缸体在水套部位进行剖解, 结果如图3所示。

  从图3及实际剖解情况上来看, 水套内腔的清洁度明显提高, 未见脉纹情况;从图3 (a) 、 (b) 的对比上来看, 抗脉纹剂起到了良好的效果。

图3 试生产的缸体水套剖解图Fig.3 Anatomy of the water jacket in trial production

  图3 试生产的缸体水套剖解图Fig.3 Anatomy of the water jacket in trial production


  由于抗脉纹剂的加入, 实际上增加了耐火材料的总量, 故实际的砂芯强度在树脂量不增加的情况下会有所下降, 而增加树脂量又可能造成砂芯发气量增大等问题。通过反复调整抗脉纹剂的加入量及树脂加入量的比例, 并根据缸体铸件的实际脉纹情况, 确定抗脉纹剂的加入量为0.5%。在此加入量下, 使砂芯强度、树脂加入量和内腔质量达到了最佳的平衡点。

  4 成本分析

  在成本较低的前提下, 使用抗脉纹剂来解决缸体内腔的脉纹问题, 能够得到较为理想的效果, 所用抗脉纹剂的成本约为10元/kg, 砂芯质量为3.75 kg, 成本分析如表2所示。

  从表2可以看出, 抗脉纹剂能够以较低的成本取得较好的效益。

表2 单个砂芯成本对比Tab.2 Single sand core cost comparison

  表2 单个砂芯成本对比Tab.2 Single sand core cost comparison
悬挂式抛丸机在4GA汽油机缸体水套脉纹问题的解决方法
  悬链通过式抛丸机主要适用于大批量工件的抛丸处理。从结构形式上,一般可分为Q38系列连续通过式,Q48系列普通悬链步进通过式、Q58系列积放链式等类别。其工作原理是工件随吊链可连续运行、步进运行或采用先进的积放推式悬链输送工件,使工件在装卸料以及抛丸区分别处于停止状态,实现定点装卸和定点抛丸工序,根据工件不同可单点吊重50~2000kg,且生产率高,运行可靠,对各类易吊挂类零件的大批量清理,非常适用。

  如发动机缸体缸盖、电机壳体、齿轮、摩托车发动机壳体、机车钩尾框组件、转向架组件、五金工具壳体、水泵等清理效果尤佳。是汽车、拖拉机、柴油机、电机、阀门等行业的理想选择等。一般可按照用户产品要求设计制作。悬链式奔驰线上娱乐手机版是一种单行程悬链连续式抛丸清理设备,它具有工件静态装卸、自动快速输送与定位,工件旋转抛丸清理。整机采用常规电器控制,工件的输送轨道无级调速。适合于大批量、铸钢、铸铁、及焊接件的全方位抛丸清理,用于各种形式的可吊挂式工件。通过抛丸清理,不但可以去除工件表面的锈蚀,清理掉结构件上的焊渣,还可以消除工件的焊接应力,提高工件的抗疲劳强度,增加工件喷漆时的漆膜附着力,并最终达到提高整个工件表面及内在质量的目的。广泛用于冶金、石油、化工、机械等行业

<div ="margin-left:="" 40px"="" style="padding: 0px; margin: 0px;"><div class="para" label-module="para" ="widows:="" 1;="" text-transform:="" none;="" background-color:="" rgb(255,255,255);="" text-indent:="" 2em;="" zoom:="" font:="" 14px="" 24px="" arial,="" 宋体,="" sans-serif;="" word-wrap:="" break-word;="" white-space:="" normal;="" margin-bottom:="" 15px;="" letter-spacing:="" color:="" rgb(51,51,51);="" word-spacing:="" 0px;="" -webkit-text-stroke-width:="" 0px"="" style="padding: 0px; margin: 0px;">一、本机具有设计先进、结构合理、运行可靠、生产效率高的特点
<div class="para" label-module="para" ="widows:="" 1;="" text-transform:="" none;="" background-color:="" rgb(255,255,255);="" text-indent:="" 2em;="" zoom:="" font:="" 14px="" 24px="" arial,="" 宋体,="" sans-serif;="" word-wrap:="" break-word;="" white-space:="" normal;="" margin-bottom:="" 15px;="" letter-spacing:="" color:="" rgb(51,51,51);="" word-spacing:="" 0px;="" -webkit-text-stroke-width:="" 0px"="" style="padding: 0px; margin: 0px;">二、本机借助PLC电气控制,弹丸可控闸门以及弹丸输送等故障检测,实现整机自动控制,从而具有生产率高、可靠性好和自动化程度程度先进等特点。
<div class="para" label-module="para" ="widows:="" 1;="" text-transform:="" none;="" background-color:="" rgb(255,255,255);="" text-indent:="" 2em;="" zoom:="" font:="" 14px="" 24px="" arial,="" 宋体,="" sans-serif;="" word-wrap:="" break-word;="" white-space:="" normal;="" margin-bottom:="" 15px;="" letter-spacing:="" color:="" rgb(51,51,51);="" word-spacing:="" 0px;="" -webkit-text-stroke-width:="" 0px"="" style="padding: 0px; margin: 0px;">三、 抛丸室体采用型钢、钢板焊接而成箱型结构,强度高而不会产生振动。抛丸室抛射热区护板采用ZGMn13护板,在耐磨、防弹丸打击方面的性能有很大的提高,寿命可达17000小时以上。
<div class="para" label-module="para" ="widows:="" 1;="" text-transform:="" none;="" background-color:="" rgb(255,255,255);="" text-indent:="" 2em;="" zoom:="" font:="" 14px="" 24px="" arial,="" 宋体,="" sans-serif;="" word-wrap:="" break-word;="" white-space:="" normal;="" margin-bottom:="" 15px;="" letter-spacing:="" color:="" rgb(51,51,51);="" word-spacing:="" 0px;="" -webkit-text-stroke-width:="" 0px"="" style="padding: 0px; margin: 0px;">四、除尘系统采用当前国际上最先进的脉冲式反吹除尘器,充分满足现代环保除尘要求。除尘效果符合《大气污染物综合排放标准》要求。<div class="para" label-module="para" ="widows:="" 1;="" text-transform:="" none;="" background-color:="" rgb(255,255,255);="" text-indent:="" 2em;="" zoom:="" font:="" 14px="" 24px="" arial,="" 宋体,="" sans-serif;="" word-wrap:="" break-word;="" white-space:="" normal;="" margin-bottom:="" 15px;="" letter-spacing:="" color:="" rgb(51,51,51);="" word-spacing:="" 0px;="" -webkit-text-stroke-width:="" 0px"="" style="padding: 0px; margin: 0px;">五、采用具有国内最高市场保有率、大抛丸量、高抛射速度的Q034z15悬臂离心抛丸器,能显著地提高清理效率和劳动生产率,保证了清理效果。抛射带对称布置,可以使工件受到较全面柔和的弹丸冲击,既能达到理想的清理效果,又保证工件不会变型。一次抛打和二次反弹弹丸以提高弹丸利用率,使弹丸覆盖均匀一致。<div class="para" label-module="para" ="widows:="" 1;="" text-transform:="" none;="" background-color:="" rgb(255,255,255);="" text-indent:="" 2em;="" zoom:="" font:="" 14px="" 24px="" arial,="" 宋体,="" sans-serif;="" word-wrap:="" break-word;="" white-space:="" normal;="" margin-bottom:="" 15px;="" letter-spacing:="" color:="" rgb(51,51,51);="" word-spacing:="" 0px;="" -webkit-text-stroke-width:="" 0px"="" style="padding: 0px; margin: 0px;">六、 工件承载体采用龙门架结构,可保证工件在悬链吊挂下无障碍自由连续输送,最大限度满足工件的清理要求与操作安全。<div class="para" label-module="para" ="widows:="" 1;="" text-transform:="" none;="" background-color:="" rgb(255,255,255);="" text-indent:="" 2em;="" zoom:="" font:="" 14px="" 24px="" arial,="" 宋体,="" sans-serif;="" word-wrap:="" break-word;="" white-space:="" normal;="" margin-bottom:="" 15px;="" letter-spacing:="" color:="" rgb(51,51,51);="" word-spacing:="" 0px;="" -webkit-text-stroke-width:="" 0px"="" style="padding: 0px; margin: 0px;">七、分离器采用满幕帘式分离器,分离效果好。丸、渣、粉尘分离效率达到99%。<div class="para" label-module="para" ="widows:="" 1;="" text-transform:="" none;="" background-color:="" rgb(255,255,255);="" text-indent:="" 2em;="" zoom:="" font:="" 14px="" 24px="" arial,="" 宋体,="" sans-serif;="" word-wrap:="" break-word;="" white-space:="" normal;="" margin-bottom:="" 15px;="" letter-spacing:="" color:="" rgb(51,51,51);="" word-spacing:="" 0px;="" -webkit-text-stroke-width:="" 0px"="" style="padding: 0px; margin: 0px;">八、 采用先进的三级密封防护方式,密封效果良好。<div class="para" label-module="para" ="widows:="" 1;="" text-transform:="" none;="" background-color:="" rgb(255,255,255);="" text-indent:="" 2em;="" zoom:="" font:="" 14px="" 24px="" arial,="" 宋体,="" sans-serif;="" word-wrap:="" break-word;="" white-space:="" normal;="" margin-bottom:="" 15px;="" letter-spacing:="" color:="" rgb(51,51,51);="" word-spacing:="" 0px;="" -webkit-text-stroke-width:="" 0px"="" style="padding: 0px; margin: 0px;">九、 工件输送采用步进通过式,用户可根据自己不同工件的要求随意调整抛丸清理时间,以控制生产率与清理质量。工件可连续不断的进行装料、双工位抛丸清理、卸料。可为用户节省大量的人力、物力,提前施工周期,节约能源消耗。<div class="para" label-module="para" ="widows:="" 1;="" text-transform:="" none;="" background-color:="" rgb(255,255,255);="" text-indent:="" 2em;="" zoom:="" font:="" 14px="" 24px="" arial,="" 宋体,="" sans-serif;="" word-wrap:="" break-word;="" white-space:="" normal;="" margin-bottom:="" 15px;="" letter-spacing:="" color:="" rgb(51,51,51);="" word-spacing:="" 0px;="" -webkit-text-stroke-width:="" 0px"="" style="padding: 0px; margin: 0px;">十、 吊钩行走槽采用先进的柔性钢芯橡胶板、尼龙毛刷、气控拉盖板三级密封防护方式,密封效果良好。青岛神力青鸟铸造机械有限企业
品牌:青岛华盛泰
型号:Q38,Q48,Q58
加工定制:
类型:悬挂式
作用对象:发动机壳汽车轮毂
滚筒直径:1380 mm
抛丸量:350--500
除尘风量:5800

  5 结论

  (1) 使用冷芯盒砂芯生产缸体铸件, 由于芯砂在铸件浇注过程中承受高温烘烤, 容易产生相变膨胀, 导致砂芯开裂, 是产生脉纹的主要因素。

  (2) 加入抗脉纹剂对防止冷芯盒砂芯引起脉纹缺陷能起到较好的效果, 且其成本低廉, 能够提高铸件的内腔质量。
本文来源青岛华盛泰抛丸机:/jishu/1086.html
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