浸滲工藝提升汽車發動機缸蓋品質分析

于冰雪

（中國第一汽車股份有限公司天津技術開發分公司）

汽車鑄件常會存在砂眼、針孔、黑皮等鑄造缺陷，如果這些缺陷在加工中沒有得到有效的處理，就會造成廢料的增加。真空浸滲工藝就是在真空加壓的條件下用浸滲劑填充到微孔缺陷里并固化，達到消除鑄造缺陷的目的，能有效地提高鑄造成品率。浸滲劑具有永久可靠的零件微孔密封和有效地解決鑄件浸漏的能力，通過真空加壓浸滲工藝可以補救密封鑄件的微孔缺陷。目前，眾多汽車企業已經把浸滲工藝應用于生產線的加工工序，此工藝也廣泛應用于火車和航空等行業，其在提高鑄件品質的可靠性方面得到廣泛認可。真空浸滲法在有致密性要求的鑄件缺陷中更是起到了非常重要的作用。文章通過對汽車發動機缸蓋浸滲工藝的分析，解決了缸蓋致密性問題，為該技術的推廣使用提供了依據。

1 浸滲

1.1 浸滲含義及浸滲范圍

浸滲工藝是一種微孔（細縫）滲透密封工藝，是將密封介質（通常是低黏度液體）通過自然滲透（即微孔自吸）、抽真空及加壓等方法滲入微孔（細縫）中，將縫隙填充滿，然后通過自然（室溫）冷卻或加熱等方法將縫隙里的密封介質固化，達到密封縫隙的作用。浸滲工藝分為前處理（清洗和干燥）、浸滲處理及后處理（漂洗、鈍化、晾干與熱固化及試壓等）3個階段。

浸滲范圍適用于銅合金、鋁合金、鑄鐵件及鑄鋼件等漏氣、漏油的浸滲。典型的浸滲件有發動機缸體、缸蓋、進氣歧管、油泵、油嘴、水泵、閥蓋、鑄造油底殼、化油器殼體、變速箱殼體、曲軸箱、壓縮機、ABS控制器、動力轉向器、汽車輪轂、燃料泵、天然氣控制閥、液壓閥、冷卻泵、密封的飛機儀器、電子儀器護罩、氣制動零件及各種氣體儀表等[1]。

1.2 浸滲劑

浸滲劑是在鑄件基礎上進行處理及密封鑄件內的微孔缺陷的液態化學物質，分為無機浸滲劑和有機浸滲劑2種。

浸滲劑材料有很多種，如水玻璃、金屬及蠟等，常見的浸滲劑主要是水玻璃、樹脂及有機熱水固化型浸滲劑。

1.3 浸滲劑特點及浸滲效果

1）水玻璃浸滲劑。水玻璃作為浸滲劑出現較早，多用于鑄件的縫隙密封。其特點是耐高溫（500～800℃）和價廉，但清洗困難，易留殘污。因含有大量的水，靠揮發水固化，固化周期長；由于脫水后體積收縮約30%～40%，滲漏率高，需反復浸滲，干燥后較脆易脫落，浸滲耗用工時長，合格率低；濃度較大，滲透能力較弱，因此需要對浸滲劑施加很大的壓力，但一旦補好并試壓成功，補漏效果比較可靠。

2）樹脂浸滲劑。它有較好的密封效果及耐介質特性。由于黏度大難以填充細微孔，故工藝復雜，耗用工時多；零件表面有殘留，清潔困難；燃點低且易燃、易爆；浸滲劑含溶劑及有害成分，危害操作人員身體健康，污染環境，在工業化國家已基本停止使用。

3）有機熱水固化型浸滲劑。近十年，有機浸滲劑的使用解決了長期困擾鑄造行業的技術難題，它具有操作簡單、快捷及可靠性高（1次浸滲成功率98%以上）的優點，可使零部件的設計薄壁化，可承受致零件爆裂的高壓，使以往需要返工重鑄的比例大大降低。借助升高溫度來引發單體的聚合反應，形成一種熱固性塑料填充孔隙，固化不收縮，固化物堅韌耐老化，耐化學介質優良，可密封1.5 μm的超細微孔。另外，浸滲后的零部件在機加工時，由于砂孔內的熱固性塑料的潤滑作用，可用很高的速度進行切削，使刀具的使用壽命大幅延長，有效降低機加工成本。

雖然水玻璃和樹脂的材料費只是有機熱水固化型浸滲劑的幾分之一，但綜合比較報廢鑄件成本和能源消耗，采用有機熱水固化型浸滲劑可極大地提高效率、降低成本。

2 浸滲工藝及其在鋁鑄件中的應用

汽車發動機缸蓋在鑄造過程中會出現砂眼、黑皮、針孔及縮孔等鑄造缺陷[2]，如圖1所示。

圖1 汽車發動機缸蓋鑄造缺陷

對于國內外的鋁鑄件加工，一般是根據鑄件大小、缺陷類型和使用要求，選用不同類型的浸滲劑和浸滲處理方法。目前，國內采用的浸滲方法可大致分為整體浸滲和局部浸滲兩大類。局部浸滲法又分為刷涂法、注射法、浸涂法及局部加壓法，適用于已泄露部位的鑄件，工藝簡單，多用于大型鑄件。整體浸滲法分為常壓、內壓、加壓及真空加壓，多用于大批量生產的中小鑄件。鑄件中的不規則微小沙孔缺陷，在機加工中如果不進行浸滲工藝處理，成品精度將達不到要求，做氣密檢測時也會增加不合格品數量。

2.1 真空加壓浸滲工藝

真空加壓浸滲可以有效地補救密封鑄件內的微孔缺陷，是鋁鑄件普遍應用的方法。真空加壓浸滲法是在真空壓力罐中進行的，其工藝流程可以分為前處理、浸滲處理和后處理3個階段，如圖2所示。前處理的目的是清洗鑄件表面的加工碎屑和油污，保證表面浸滲質量；浸滲處理是將鑄件放入真空罐內進行真空加壓，啟動真空泵，壓力保持在-0.1 MPa并持續20 min，隨后關閉抽氣截門并打開浸滲液截門，進行加液，浸滲液浸滲鑄件達100 cm后關閉截門；后處理是將浸滲處理的鑄件固化，使其進一步鞏固，確保在浸滲范圍內無泄漏。

圖2 真空加壓浸滲工藝流程圖

2.2 鋁鑄件浸滲技術的應用和發展

先進工業國家對承壓鑄件普遍采用全浸滲工藝，近年來，不斷開發出新型的浸滲設備和浸滲劑。浸滲工藝作為一項重要的工藝技術應用于鋁鑄件微孔缺陷的改善，布置生產線時，浸滲工藝也作為一道工序被編在重要工藝流程里。我國研制的浸滲設備，如LJS系統真空壓力浸滲設備，在總體設計和自動化程度上接近世界同類產品水平。

3 結論

通過對真空浸滲工藝在提升汽車發動機缸蓋品質方面的分析可知，該工藝可以改善鑄件的缺陷，提高鑄件的耐高溫、高壓及酸堿性。浸滲劑永久可靠的微孔密封能力和有效地提高浸漏鑄件品質的工藝方法得到了世界范圍內的廣泛認可和應用。實踐證明浸滲處理是提高鑄件品質及保證成品使用性能的可靠工藝，應該對該項技術深入探究，促進該技術的推廣和使用。