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铝合金是汽车上应用最快和最广的轻金属，因为铝合金本身的性能已经达到质量轻、强度高、耐腐蚀的要求。铝合金通过强化合金元素使其强度大大提高，由于质轻、散热好等特性，完全满足了发动机活塞、气缸体和气缸盖在恶劣环境下的工作要求。铝合金气缸体、气缸盖压铸成形技术可以提高净化、精炼、细化和变质等材质质量控制，使得压铸铝件质量达到一致性和稳定性。另外，由于铝合金密度低，强度性能与灰铸铁相近，韧性却高于灰铸铁，且有良好的铸造性能，因此扩大铝合金应用可以明显减轻汽车的自重，降低能耗。本文重点对铝合金发动机缸体的压铸成形，以及铝合金水冷双层排气管的消失模铸造成形工艺过程中的关键核心技术、铸造的质量问题和处理措施等进行简要介绍，希望对读者有所借鉴。发动机零部件的铸造在我国制造业中是难度较高的基础制造技术。发动机缸体、缸盖铸造成功率低，设计和机械加工难度大。压铸是最先进的金属成形方法之一，是实现少切削、无切削的有效途径，应用很广，发展很快。目前压铸合金不再局限于有色金属的锌、铝、镁和铜，已逐渐扩大用来压铸铸铁和铸钢件。铝压铸件的尺寸和重量，取决于压铸机的功率。由于压铸机的功率不断增大，铸件尺寸可以从几毫米到1~2m；重量可以从几克到数十公斤国外可压铸直径为2m、重量为50kg的铝铸件。随着铸造的精密性、质量，以及可靠性、经济和环保等要求越来越高，压力铸造已从单一的加工工艺发展成为新兴的综合性的先进工艺技术。铸造的另外一种先进技术一消失模铸造，其特点符合新世纪铸造技术发展总趋势，消失模成形工艺可实现无余量、精确成形、完全清洁生产，另外还具有产品结构设计自由度大，不用起模、合模，无砂芯、组芯，铸件的尺寸精度高，表面粗糙度低，对工人要求低，以及劳动条件好等特点。
压铸铝合金缸体铸造工艺性能是指在充满铸型、结晶和冷却过程中表现最为突出的那些性能的综合，如流动性、收缩性、气密性、铸造应力和吸气性等。铝合金这些特性取决于合金的成分，但也与铸造因素、合金的加热温度、铸型的复杂程度、浇冒口系统及浇道形状等有关。
流动性是指合金液体充填铸型的能力。流动性的大小决定合金能否铸造复杂的铸件，在铝合金-晶合金的流动性最好。影响流动性的因素很多，主要是成分、温度、合金液体中存在金属和化合物，以及-污染物的固相颗粒，但外在的根本因素为浇注温度及浇注压力的高低。实际生产中，在合金已确定的情况下，除了强化熔炼工艺外，还必须改善金属型模具排气及温度，并在不影响铸件质量的前提下提高浇注温度，保证合金的流动性。
收缩性是铝合金缸体铸造的主要特征之一。一般讲，合金从液体浇注到凝固，直至冷却，共分为三个阶段，分别为液态收缩、凝固收缩和固态收缩。合金的收缩性对铸件质量有决定性的影响，它影响着铸件的缩孔大小、应力的产生、裂纹的形成及尺寸的变化。通常铸件收缩又分为体收缩和线收缩，在实际生产中一般应用线收缩来衡量合金的收缩性。铝合金收缩大，铝铸件产生裂纹与应力的趋向越大，冷却后铸件尺寸及形状变化也越大。
缩孔和疏松是缸体铸件的主要缺陷之一，产生的原因是液态收缩大于固态收缩。生产中发现，铸造铝合金凝固范围越小，越易形成集中缩孔凝固范围越宽，越易形成分散性缩孔，因此，在设计中必须使铸造铝合金符合顺序凝固原则，即铸件在液态到凝固期间的体收缩得到合金液的补充。对易产生分散疏松的铝合金铸件，冒口设置数量比集中缩孔要多，并在易产生疏松处设置冷铁，加大局部冷却速度，使其同时或快速凝固。
缸体铸铝件热裂纹的产生，主要是由于铸件收缩应力超过了金属晶粒间的结合力，大多沿晶界产生，从裂纹断口观察可见裂纹处金属往往变质，失去金属光泽。裂纹沿晶界延伸，形状呈锯齿形，表面较宽，内部较窄，有的则穿透整个铸件的端面。不同铝合金铸件产生裂纹的倾向也不同，这是因为铸铝合金凝固过程中开始形成完整的结晶框架的温度与凝固温度之差越大，合金收缩率就越大，产生热裂纹倾向也越大，即使同一种合金也因铸型的阻力、铸件的结构、浇注工艺等因素各异，产生热裂纹的倾向也不同。生产中常采用退让性铸型，或改进铸铝合金的浇注系统等措施，使铝铸件避免产生裂纹。
铝合金缸体气密性是指腔体形铝铸件在高压气体或液体的作用下不渗漏程度，气密性实际上表征了铸件内部组织致密与纯净的程度。铸铝合金的气密性与合金的性质有关，合金凝固范围越小，产生疏松倾向也越小；同时产生析出性气孔越小，则合金的气密性就越高。同一种铸铝合金的气密性好坏，还与铸造工艺有关，如降低铸铝合金浇注温度、加快冷却速度，以及在压力下凝固结晶等，均可使铝铸件的气密性提高。
缸体铸造应力包括热应力、相变应力及收缩应力三种。各种应力产生的原因不尽相同。热应力是由于铸件不同的几何形状相交处断面厚薄不均、冷却不一致引起的，在薄壁处形成压应力，并导致在铸件中形成残留应力；相变应力主要是铝铸件壁厚不均，不同部位在不同时间内发生相变所致；收缩应力是铝铸件收缩时受到铸型、砂芯的阻碍而产生拉应力所致，但收缩应力是暂时的，铝铸件开型时会自动消失。若开型时间不当，则常会造成热裂纹，特别是金属型压铸的铝合金往往在收缩应力作用下容易产生热裂纹。铸铝合金件中的残留应力降低了合金的力学性能，影响铸件的加工精度。铝铸件中的残留应力可通过自然时效处理消除。
压铸铝合金缸体易吸收气体，是铸造铝合金的主要特性。液态铝及铝合金的组分与炉料、有机物燃烧产物及铸型等所含水分发生反应而产生的氢气被铝液吸收所致。铝合金溶液温度越高，吸收的氢也越多，在700℃时，每100g铝中氢的溶解度为0.5~0.9cm³，温度升高到850℃时，氢的溶解度增加2~3倍。当含碱金属杂质时，氢在铝液中的溶解度显著增加。铸铝合金除熔炼时吸气外，在浇入铸型时也会产生吸气，进入铸型内的液态金属随温度下降，气体的溶解度下降，析出多余的气体，有一部分逸不出的气体留在铸件内形成气孔，这就是通常称的“-”。气体有时还会与缩孔结合在一起，即铝液中析出的气体留在缩孔内。若气泡受热产生的压力很大，则气孔表面光滑，孔的周围有一圈光亮层；若气泡产生的压力小，则孔内表面多皱纹具有缩孔的特征。铸铝合金液中含氢量越高，铸件中产生的-也越多。铝铸件中-不仅降低了铸件的气密性、耐蚀性，还降低了合金的力学性能。要获得无气孔或少气孔的铝铸件，关键在于熔炼条件。若熔炼时添加覆盖剂保护，合金的吸气量大为减少；对铝溶液作精炼处理，可有效控制铝液中的含氢量。
缸体采用真空压铸后可以进行热处理，而高压铸造的铸件一但热处理就会鼓包。一般高压铸造(俗称压铸)的铝合金件不能进行T6处理，但低压铸造产品是可以进行T6处理的。挤压或液态冲压的铝合金件可以进行T6处理；少数半固态压铸的铝合金件也可以进行T6处理(固溶处理+完全人工时效)。固溶处理就是淬火，具体是铝合金中合金元素都能溶于铝，形成以铝为基的固溶体，它们的溶解度都随温度下降而降低。将铝合金加热至较高温度，保温后急速冷却，可获得过饱和固溶体，这就是铝合金固溶处理。过饱和固溶体在常温下放置或在高于常温下保温，将发生脱溶沉淀过程，形成强化相，大幅度提高合金强度。ADC12或A38。高压铸造的铝合金产品，一般不能进行T6处理。
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发布时间:2021-11-21 03:58 点击:150