RuT450气缸盖铸造工艺的研究.pdf
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1、362023 年第 S2 期工艺试验与应用RuT450 气缸盖铸造工艺的研究某气缸盖要求高爆压、高稳定性1,根据该气缸盖的结构及技术要求,采用蠕墨铸铁铸造工艺进行生产。1铸件结构及技术要求气缸盖为 6 缸 4 气门的柴油机气缸盖,尺寸约为长866 mm 宽 260 mm 高 114.5 mm,零件重量约为 90 kg,零件的基本壁厚 5.0 mm,铸造公差满足 GB/T 6414 中CT8CT9 级。铸件材料牌号 RuT450,要求铸件本体的抗拉强度 450 MPa,布氏硬度 200225 HBW,蠕化率 75%2;免退火工艺,铸件残余应力 40 MPa。外形如图 1 所示。2铸造工艺方案采用
2、一箱两件气缸盖,气缸盖侧立且进气道面朝上,缸盖顶面面对面平行布置,浇铸系统位于 2 件气缸盖中间立浇底注铸造工艺。其中内浇口开设于气缸盖排气面,冒口布置于气缸盖进气道侧面。铸造工艺如图 2所示。图 1 气缸盖示意图Fig.1 cylinder head diagram图 2 铸造工艺方案Fig.2 Casting process scheme3软件模拟分析运用 MAGMA 软件对工艺方案进行分析,分析结果如下。(1)充型分析:结果显示浇系分布设计合理,整个充型完成后,铸件的充型温度均不低于液相线,所铸出的铸件无冷隔的铸造缺陷。(2)卷气分析3:结果显示整个充型过程及整个铸型腔都无明显卷气湍气现
3、象,表明了铸件充型平顺,浇系结构设计合理,铸件无气孔缺陷倾向。(3)充型速度分析:结果显示除了刚开始的 1 s 时间段内有较高的充型速度,最高的充型速度不高于 1.7 m/s,且始终在直浇道内;内流道充型速度逐渐下降至0.5 m/s,并至充型结束内浇口的充型速度保持在 0.5 m/s,这样谢永泽,吕登红(广西玉柴机器股份有限公司,广西 玉林 537005)摘要:根据 RuT450 柴油机气缸盖的技术要求确定了铸造工艺,通过 MAGMA 软件对充型、凝固及缺陷等进行分析,验证铸造工艺的可行性。采用铸件浇注后在砂型内延缓开箱时间,在箱内缓慢冷却的免退火处理工艺,铸件的残余应力小于 40 MPa,同
4、时铸件的力学性能和组织均满足技术要求。关键词:气缸盖;RuT450;铸造工艺中图分类号:TG250文献标识码:B文章编号:1673 3320(2023)S2 0036 05收稿日期:2023-08-28修定日期:2023-09-10作者简介:谢永泽(1974-),高级工程师,主要从事 3D铸造工艺及模具设计等技术工作,E-mail:。2023 年第 S2 期工艺试验与应用37的充型速度,能够保证快速充型且有较短的充型时间达到快浇的目的,从而保证充型完成后,铸型的充内保持较高的温度,不低于液相线,不产生冷隔。(4)凝固分析:结果显示铸件最后凝固的区域为冒口,从而保证了铸件补缩充分,使铸件的缩孔风
5、险更低。(5)缩孔分析:结果显示整个铸件凝固收缩充分,无任何缩孔的可能,表示冒口设计运用得当。(6)应力分析:结果显示整个铸件应力维持在较低的水平,达到低应力的效果,如图 3 所示。图 3 应力分析结果Fig.3 Stress analysis result(7)变形分析:结果显示整个铸件厚度方向变形量为 0.5 mm,铸件的变形量较小,如图 4 所示。图 4 变形量分析Fig.4 Deformation analysis通过 MAGMA 软件分析可知,整个浇系充型快速平稳无卷气湍流,温度分布均衡,补缩充分,无气孔缩孔等铸造缺陷,且铸件有较低的应力及较小的变形量,浇注系统设计合理。4熔炼工艺炉
6、料配料与熔炼温度如表 1 所示。蠕化剂加入量根据(S)进行调整;履盖 0.3%孕育剂;铁液成分要求如表 2 所示,其它元素含量为(Sn)0.005%,(Al)0.020%,(Ni)0.15%,(Mg)0.005%0.015%,(Ce)0.005%0.015%。表 1 炉料配比与熔炼温度Tab.1 Charge ratio and melting temperatureRuT450生铁(质量分数,%)回炉铁废钢(质量分数,%)精炼温度/出铁温度/浇铸温度/配料 1300701 550(保持 5 min)1 5501 4101 420配料 220080表 2 化学成分(质量分数,%)Tab.2 C
7、hemical composition(mass fraction,%)CSiMnSPCuCrNiCE原铁液3.503.801.501.900.300.400.0050.012 0.050.300.40-0.15终铁液3.303.602.002.500.300.400.0050.012 0.050.300.40 0.05 0.0054.154.30382023 年第 S2 期工艺试验与应用5热处理工艺为消除铸件内应力通常都需要进行时效处理,尤其对性能要求较高的气缸盖铸件。传统的时效处理一般有两种方法,即自然时效和人工时效。自然时效是将成形铸件长期放置在室温下以消除其内应力,这种方法时间长达半年
8、以上;为缩短时效时间,都是采用人工时效(即时效退火)的方法来消除铸件内应力,其原理是将铸件重新加热到 530620,经过 46 h 保温,利用塑性变形降低应力,然后在炉内缓慢冷却至200 以下出炉空冷。经时效退火后可消除 90%以上的内应力。铸铁材质的气缸盖铸件常用的时效退火工艺曲线图 5 所示,其工艺通常以 200/h 的加热速度升温至 500600(升温时间 45 h),在 500600 下保温 6 h,然后以 40/h 的速度随炉冷却至 200 以下。图 5 气缸盖铸件退火曲线Fig.5 Annealing curve of the cylinder head casting时效退火温度
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