4L22B缸蓋氣孔缺陷的防止

邢繼倫，李善付，孫曉剛

（山東凱馬鑄造有限公司，山東萊陽 265200）

我公司自生產4L22B缸蓋以來，氣孔缺陷一直較難控制，在鑄件廢品中占有相當大的比例。經過反復試驗和生產實踐，通過采取降低水套芯發氣量、在水套芯內部設置氣路、對排氣針優化改進，設計烘芯板、采用整體組芯回火等措施，使鑄件氣孔廢品率明顯降低。

1 氣孔缺陷存在部位

4L22B缸蓋內腔結構形狀復雜，水套芯最薄處僅有2mm～3mm，除少數芯頭外其余砂芯在澆注過程中被金屬液包圍，砂芯排氣條件異常惡劣，氣孔綜合廢品率在15%～18%左右，有時高達25%。鑄件氣孔部位比較分散，多數集中在缸蓋罩面以及螺栓搭子根部，少數存在鑄件皮下1mm～3mm處，粗加工后清晰可見。如圖1、圖2所示。

2 氣孔缺陷解決措施

2.1 延長水套芯固化時間、加大回火力度

缸蓋水套芯采用B6型覆膜砂制作，發氣量≤14mL/g。覆膜砂發氣量大、發氣速度慢，因此水套芯是缸蓋產生氣孔的主要來源。為保證芯砂強度、發氣速度，工藝規定砂芯固化溫度為270℃～320℃，固化時間為90s～100s。根據砂芯出盒顏色及時調整砂芯固化溫度，適當延長固化時間，保證砂芯出盒質量。研好的水套芯進電窯進行二次回火，烘干溫度220℃～280℃，保溫時間 60min～90min。為降低砂芯發氣量，在烘干溫度不變的同時，要求保溫時間控制在90min～100 min之間，水套芯外皮顏色以栗子皮色為準。

圖1 缸蓋螺栓搭子出氣銷根部氣孔缺陷

圖2 缸蓋加工后的氣孔缺陷

2.2 改進水套芯排氣方式

缸蓋水套芯呈網狀結構，水套芯與氣道芯間隙為5mm，水套芯內部氣路窄而淺，粘結后起不到排氣作用。嘗試把砂芯氣路加大、加深，保證氣路暢通，并對砂芯厚大部位采取中空處理加強砂芯排氣，但澆注中金屬液容易鉆入砂芯內部，導致鑄件在加工時打刀，因此去掉砂芯中間部分氣路。缸蓋水套芯結構的復雜性無法在芯盒內部預埋排氣管路，但可通過延長出氣針的方式進行排氣，在水套芯四個出砂孔位置，設置側開模裝置加快砂芯排氣。

2.3 優化粘結劑使用

為防止鑄件出現碎芯，以往對水套芯采取中間用普通粘結劑粘結，進行回火處理，氣道蓋板芯在造型現場用粘結劑粘結在水套芯上，倒入適量工業乙醇點火烘干，澆注中粘結劑受熱分解產生大量氣體，氣體無法排出增加了氣孔缺陷的發生。后選用粘結強度高、發氣量少的富士科粘結劑，采取兩端使用粘結劑、中間使用漿糊粘結水套芯，氣道蓋板芯用粘結劑打點粘結在水套芯上，從而降低了粘結劑的發氣量。

2.4 改進出氣銷，增加型砂排氣

缸蓋上模樣在螺栓搭子和工藝搭子處留有出氣針，出氣針根部直徑設為?12mm，出氣針之間用出氣片連接，用來增大砂芯的出氣面積；在水套芯頭處和氣道芯頭末端留有出氣冒口，加強砂芯排氣。

2.5 保證鐵液質量，及時澆注

“高溫出爐，低溫澆注”是理想的澆注方法，但受多方面因素的限制無法實現。提高澆注溫度可以降低金屬液粘度，使進入金屬液的氣體容易上浮或隨著金屬液流到冒口處排出。針對此問題結合缸蓋結構情況，將缸蓋的澆注溫度限制在工藝要求的上限，澆注溫度為1380℃～1400℃。澆注箱數由15箱控制在12箱以內，確保包底金屬液在澆注最后一箱時的澆注溫度，降低因澆注溫度低引起的氣孔缺陷。

濕型砂的型腔本身是一個相對比較高的濕度環境，如果砂芯放置時間過長容易返潮，澆注時不僅粘結劑發出大量的氣體，而且砂芯吸收的水分也會隨著澆注的進行不斷排出，這樣更容易造成氣孔缺陷的發生。因此，造型合箱后至澆注的時間不得超過1h，應及時澆注。

3 采用烘芯板、整體組芯回火

通過上述各項措施，氣孔廢品率有所降低，但總體來講還沒有完全達到理想的效果。考慮到影響氣孔產生的因素是多方面的，結合公司實際生產現狀，設計烘芯板（圖3），采用整體組芯回火的方式把芯砂中的氣體排出，從源頭將芯砂的發氣量降到最低限，從根本上降低氣孔廢品率。

圖3 烘芯板圖紙

烘芯板尺寸設計為 550×180×45（mm），按照水套芯尺寸進行設計。中間支撐板壁厚5mm，為防止烘芯板變形內部設有拉筋。烘芯板用HT250的灰鐵制作而成，形狀簡單、操作方便、易于搬運、簡單實用。

具體操作時，把粘結好的水套芯放在烘芯板上，依次放入刷好涂料的進、排氣道芯，然后把研好的氣道蓋板芯粘結在水套芯（圖4）；整體組合完畢后，把烘芯板放在回火周轉架上進電窯回火烘干。水套芯、氣道蓋板芯所用的粘結劑加入量保持不變，回火溫度仍為220℃～270℃，回火時間仍為80min～90min，其他工序保持不變。

圖4 4L22B缸蓋整體組合芯

經統計比較發現，采用烘芯板后的氣孔廢品率明顯下降，達到預期目標，試驗證明此方法行之有效。烘芯板使用前后對照情況如表1所示。

經過生產實踐，采用烘芯板整體組芯回火，缸蓋氣孔缺陷明顯降低，目前控制在5%之內。

4 結束語

形成缸蓋氣孔缺陷的原因是多方面的，要在各個方面采取措施加以控制，延長水套芯固化時間、加大回火力度、減少發氣量，優化粘結劑使用，改進水套芯排氣方式，保證鐵液質量、及時澆注，采用烘芯板整體組芯回火等。與此同時還要把因人為因素造成的氣孔缺陷降到最低限值，各個工序之間要嚴格控制，把問題消滅在萌芽狀態，從根源解決氣孔缺陷。

表1 4L22B缸蓋氣孔缺陷統計對照表

使用烘芯板之后的廢品統計

[1]陳國幀，肖柯則，姜不居.鑄造缺陷與對策手冊[M].北京：機械工業出版社，1996.

[2]鑄造工程師手冊編寫組編.鑄造工程師手冊[M].北京：機械工業出版社，1996.12.

[3]黃天佑，金仲信.粘土濕型砂及其質量控制[M].北京：機械工業出版社，2006.

[4]李連杰，韓振中.缸體缸蓋氣孔缺陷的產生與防止措施[J].現代鑄鐵（增刊）,2010（10）.