浅谈铝活塞铸造缺陷分析.docx

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1、浅谈铝活塞铸造缺陷分析摘要：扼要介绍了镶耐磨镶圈活塞无损检测废品率高的原因和影响因素，并以一个典型产品为例讲明浇道设计对活塞质量的影响。关键词：耐磨镶圈；无损检测；浇道设计；活塞质量活塞是发动机的核心部件，在缸体内的工作环境特别恶劣。随着汽车性能的提高，对活塞的要求也越来越高。为了到达活塞耐高温、耐磨损等性能，活塞厂家会采用基于阿尔芬法的活塞环槽镶奥氏体耐磨镶圈技术。活塞环槽镶耐磨镶圈，不仅能够提高活塞的耐磨性，还能够延长活塞的使用寿命。当铸造条件不当时，活塞铝基体和铸铁镶圈结合层会产生氧化皮、夹渣等铸造缺陷，严重时会导致活塞开裂。由于活塞镶环工艺要求严格，镶环废品率过高是活塞生产厂家的一个难

2、题。镶圈缺陷固然能够通过超声波无损检测出来，但从铸造源头降低废品率才是解决问题的根本。1.生产现状BH1303-1活塞是我公司为某汽车厂设计研发的一款重点柴油机产品。该产品顶部镶耐磨镶圈，且带有内冷油道，采用我公司自主研发的QZ180A全自动铸造机生产，工艺稳定性强，生产效率高。该产品废品率一直在10%以上，由于供货量大，铸造废品给我公司带来了很大的经济损失，同时对我公司的计划排产也造成了很多困扰，因而我们针对该产品进行重点改良。2.废品统计分析1通过统计，2017年上半年共生产BH1303-1活塞50058只，产生铸造废品6570只，铸造废品率高达13.12%见表1。2镶环铝活塞的铸造废品类

3、型主要有镶环废品、夹渣和缩松等。针对BH1303-1产品的铸造废品类型进行统计分析见表2，镶环废品占整个铸造废品的88%，因而降低镶环废品率是解决BH1303-1活塞铸造废品率过高的关键。3.原因分析镶环废品一般有环下氧化皮、渗环不合格、渗铝层断裂几种形式。为确定详细的环废形式，我们把耐磨镶圈从废品活塞上毁坏剥离下来进行观察。共取10只活塞进行毁坏性试验，发现全部为环下氧化皮废品见图1，并且氧化皮全部都在位于浇道同一侧的同一位置区域内。在倾转浇注时，镶圈a侧最先接触到铝液，即最先接触到铝液外表的氧化物。根据试验结果，氧化皮固定出如今偏离ab中心线的固定区域c内，讲明浇注经过中c处的铝液冲刷效果

4、不好。侧注式浇注系统在活塞上应用较为广泛，当个别活塞长径比拟大时，传统的开放式浇注系统铝液对镶环冲刷力偏弱，会造成镶环无损检测废品较高。将目前使用的传统浇注系统建立3D模型，导入MAGMA软件进行铸造模拟分析。通过对浇注模拟经过反复观察分析发现：活塞浇注系统内浇道的流速取决于压头的大小。当浇注量小时，现有的开放式浇注系统由于浇注时间比拟短，整个浇注经过中铝液流速变化不明显；当浇注量大时，浇注时间相对增加，十分是在浇注后期，随着模具型腔内外液位差逐步降低，压头越来越小，铝液流速就会变慢。铝液没有充足的动力源，一旦液面上氧化薄膜黏附在镶环上，不容易被冲刷下来，进而产生环下氧化皮废品。4.制订措施及

5、施行为防止镶环氧化皮废品，铝液在浇注经过中要保证有足够的压头和尽可能快的浇注速度。理论上分析，增加动力源与型腔之间的高度位置差，能够加大压头，增加浇注速度。但是从实践中发现，动力源过高，浇注铝液流速快，铝液的外表张力就不能约束液流，铝液在浇注经过中不能保持平稳充型，会将空气中的氧气卷入铝液中，氧气与铝液反响生成氧化物。在平稳浇注时，铝液外表致密的氧化层会隔绝氧气，保护铝液内部不被氧化。保持原有的浇口杯高度不变，在之前侧式缝隙浇注系统见图3的基础上，我们更改了横浇道与内浇道和直浇道的结合方式，横浇道下移构成了类似底注的侧式浇注系统。直浇道与横浇道采用圆滑过渡，结合目前使用的自动倾转浇注工艺能够最

6、大限度地保持铝液的平稳充型。将更改后的模具构造进行铸造经过模拟，发现浇注经过铝液流向与之前产生环下氧化皮位置区域重合，因而更改后浇注铝液对镶圈的冲刷效果较好。5.改良效果将更改后的模具进行试验生产，我们取10个活塞进行毁坏性试验，未发现环下氧化皮废品。经过几次小批量生产验证后，铸造废品率较之前有明显降低。因而我们将更改后的模具用于批量生产。经过统计，2017年下半年共生产BH1303-1活塞63450只，共产生料废3742只，铸造综合废品率5.9%，其中镶环废品率大幅降低，改良效果明显。6.结语本文只是针对BH1303-1活塞分析了铸造缺陷的产生原因及应对措施，并提供了解决问题的思路。合理的浇注系统不仅能够保证铸件的内在质量，还能够提高铝液的铸件出品率和生产效率，产生的经济效益特别显著。在实际生产中，活塞构造种类繁多，铸造缺陷愈加复杂。只要基于活塞的铸造原理，从工艺、模具、经过控制出发，不难找出铸造缺陷的主要成因。再用模拟软件辅助，通过现场试验改良，可最终解决问题。