論汽車鋁合金缸體缸蓋鑄造工藝研究現狀

孫洪強

華域皮爾博格（煙臺）有色零部件有限公司 山東省煙臺市 265500

本文就從鋁合金缸體缸蓋鑄造層面出發，列舉了當前主要的鑄造方式，有金屬型鑄造工藝、壓力鑄造方式、中壓鑄造方式、低壓鑄造方式、消失模鑄造方式、冷芯盒砂芯造型鑄造方式等七種。并分別對其優點以及不足進行分析，探討其方式最適用的情況和狀態，并分析其相應鑄造方式所鑄造出鑄件的各自特點，并對其所需要的生產成本進行說明，以此使得汽車行業能夠根據自身的實際特點，與其生產的汽車特色，來選擇最適合自身的鑄造方式，并對其不斷的進行完善和改進，使得汽車零件鑄造工藝能夠不斷的發展。

1 鋁合金缸體缸蓋

隨著時代科技的不斷發展，汽車已經逐漸成為人們出行的必要工具，因為其強大的便利性和功能，深受廣大群眾的喜歡。一輛汽車是由各式各樣的零部件所構成的。這些零部件慢慢的拼裝出龐大的汽車系統，才實現了汽車飛快的速度以及其他強大的功能。因此，汽車工業可以在一定程度上帶動很多其他行業的發展，正像：缸體缸蓋鑄造工藝。發動機作為一輛汽車最為核心的部分，其缸體與缸蓋是核心中的核心，是汽車眾多有色零件中原輔材料消耗較大，工藝技術含量較高的零件之一，其重量達到汽車有色零部件的首位。當前，汽車的輕量化已經是現下以及未來的發展方向。

汽車輕量化主要是在確保機車安全和性能的前提下，通過輕量化材料把汽車的重量整體變輕以此可以減少油量的損耗，做到節能減排的效果，達到保護環境的目的。汽車輕量化極其符合當前的環保需要，因此汽車輕量化逐漸成為了最有效以及便利的保護環境的方式之一。其為了達到減少汽車重量的目的，可以使用輕合金材料，如鋁合金材料，因其輕便，以及美觀，在汽車零部件的生產中非常常見。目前汽車輕量化的重要實現方式就是發動機使用鑄造鋁合金缸體缸蓋。

研究汽車發動機的缸體缸蓋鑄造工藝，其不僅僅可以達到汽車輕量化的目的，還需要設計好內部結構以及選擇合理的生產工藝。就其是汽車發動機最重要的零件之一而言，在其生產和后續加工過程中需要嚴格按要求控制好其尺寸精度。汽車發動機平時工作的環境十分之惡劣，因此對其性能要求極高，結構和工藝設計都需要考慮周全，以生產出合格的高質量鑄件，從而滿足發動機各種工作狀態下對缸體缸蓋的要求。就當前行業整體水平而言，復雜鋁合金缸體缸蓋產品的鑄造難度大，產品合格率低，還需要不斷進行改進提高和完善，因此，研究其現狀是非常之必要的。

2 鋁合金缸體缸蓋的主要鑄造方式

2.1 金屬型鑄造工藝

在汽車發動機缸體缸蓋的鑄造方式里，有傳統的方式，也有先進的方式。金屬型的缸體缸蓋鑄造方式便是較為傳統的鑄造方式之一。其主要在于鑄造所需要的時間很快，鑄造的零件其組織性能良好。不過其缺點也很顯著，此種鑄造方式其內部會產生空氣，使得其缸體缸蓋存在有開裂紋路的風險。又因為其發動機缸體缸蓋的質量要求是非常高的，所以在單一的金屬型鑄造工藝下所鑄造出的零件往往很難符合其發動機的標準。另一方面，這種鑄造工藝的生產成本很高，周期又長，無法運用于小批量的生產，如果可以根據外形來使用該工藝，內腔使用砂芯，二者互相融合，會起到較為有效的效果。這是汽車鋁合金缸體缸蓋的鑄件方式之一。

2.2 壓力鑄造方式

這種鑄造方式又名高壓鑄造工藝。其基本原理是根據高壓能夠讓鋁合金液體填充并壓滿鑄型型腔。在高壓的作用之下，其鋁合金液體成型的速度極其迅速，其也是這種鑄造方式的優勢之一。此外，其工藝制造出的零件精度非常之高，表面也極其的光滑，成品率也相對較高、強度以及硬度都能滿足嚴格的標準，與砂型的鑄造方式相比較，能夠把強度提高四分之一。高壓鑄造方式的優點在于生產效率的高效性，鑄件質量穩定并且高，比較適合于生產結構更為單一的發動機缸體，其往往不能用于內腔結構復雜的缸蓋。這種零件鑄造方式的生產效率很高，其鑄造零件的壽命也很長，其使用的頻率高。高壓鑄件一般來說是不會在進行二次的加工，在一定程度上減少了鑄件的成本，節約了其裝配工時以及材料。但其也具有缺點，制造不出內腔復雜的零件。由于這種鑄造方式需要控制壓力以及速度，以此來防止鑄件氣孔。壓鑄的時候，往往因為鋁合金充填型腔速很快，所以不對其進行加熱處理，所以這種方式不適用于進行凹凸明顯的鑄件。由于高壓鑄造往往不適用于小型的批量生產，其小批量生產會使得成本提高。這是汽車鋁合金缸體的主要鑄件方式之一。

2.3 中壓鑄造方式

中壓鑄造方式有著高壓鑄造方式所不能替代的優勢，能夠用砂芯。其主要是通過高壓鑄造改造而成，改造之后的中壓鑄造工藝需要進一步的達到其越來越高的發動機功率要求，以及逐漸復雜的缸體缸蓋結構。而能夠采用砂芯作為中壓鑄造工藝的突破點。能夠使用砂芯，來用于復雜型的內腔結構缸體缸蓋。這是汽車鋁合金缸體缸蓋的鑄件方式之一。

2.4 低壓鑄造方式

低壓鑄造方式融合了上述各大鑄造方式的優勢，其所需要的壓力更為低，而又可以在很大的程度上鑄造出更為封閉的缸體。其能夠進一步使用更為低的壓力，將鋁合金液體從下到上的對型腔進行相應的填充。低壓鑄造工藝其更為明顯的優勢是，其金屬液體的沖型速度能夠進行快速且方便的調節，其鑄件的質量更為優良。并且其不單單可以采用砂芯，還能夠適用于更加繁復的結構，其還可以通過更低的壓力來進行鑄造。不過其也有自己相應的缺點，其鑄造的時間長，效率比較低、使得成品的合格率也比較低，是汽車鋁合金缸體缸蓋的重要鑄件方式之一。

2.5 消失模鑄造方式

消失模鑄造方式最為主要的是要先進行造型，造型需要其采用泡沫塑料來替代其鑄件進行，如果這種泡沫塑料和鑄件的形狀是相同的。則這種方式主要是采用澆鑄鋁合金液體的方式來使得泡沫不斷氣化，以此來獲得鑄件，并將它替代之前的替代品形狀，不會出現任何誤差。此種工藝所鑄造出的鑄件質量有相應的保證，其時間相對較短，效率也比較高。但是因為其制造流程的復雜和繁瑣性，成本相對較高，不適用于小批量的生產，因此，當前這項工藝還未能進行大規模的生產，其在我國依舊處在摸索的階段，也沒有辦法和發達國家相比較。這是汽車鋁合金缸體缸蓋的鑄件方式之一。

2.6 冷芯盒砂芯造型鑄造方式

冷芯盒砂芯造型鑄造方式與之前的方式相比較，具有很強的優勢性。其主要采用硅砂的工藝，其就是充分利用了該材料的穩定性以及體積微小的特點，使得所鑄造的零件其精度大大的提高，誤差變小。又通過當前發達的計算機技術來控制其鋁合金液體。確保其充型速度的穩定。以此來減少其渣子的形成，在澆鑄的時候往往要通過保護氣體來提高其鑄件的相應質量。倘若其鑄件的厚度比較低，在一定程度上就難以完成，其主要是由于硅砂的導熱性比較好所導致的。因此，冷芯盒砂芯的鑄造方式使用，就尤其需要考慮到其鑄件的現實情況，并對其不斷的進行完善和改進。這是汽車鋁合金缸體缸蓋的鑄件方式之一。

總而言之，隨著現代科技技術的不斷發展，鑄造方式多種多樣。而無論是哪種鑄件，其都有自身的特點，在對鑄造方式進行選擇時，需要依照鑄件的實際情況以及生產的規模來權衡，選擇出最適合的方法，以此才能進一步鑄造出高質量的鑄件。汽車鋁合金發動機的缸體缸蓋所需要的工藝標準很高，鋁合金汽缸蓋最為常用的方式是低壓鑄造以及金屬型鑄造，鋁合金缸體最為常用的制造方式是壓力鑄造和低壓鑄造。高壓主要方式其的優點在于生產效率的高效性，鑄件質量穩定并且高，比較合適于生產結構更為單一的發動機缸體，其往往不能用于內腔結構復雜的缸蓋。結構更為復雜缸蓋常用金屬膜加砂芯配合使用重力工藝生產或者采用低壓鑄造工藝，這兩種是目前鋁合金汽缸蓋生產中使用規模最大的工藝。各種鑄造方式各有優缺點，主要還是要根據產品結構和實際生產條件綜合考慮來選擇使用的鑄造方式，從而獲得高質量鑄件的同時降低生產成本。人們將會不斷的對各類鑄造工藝進行完善和提高，以此來不斷的提高其質量水平和經濟效益，并且不斷的降低其生產成本。使得汽車行業來選擇最適合自身的鑄造方式，并對其不斷的進行完善和改進，使得汽車零件鑄造工藝能夠不斷的發展。