气缸体和汽缸盖常见损伤( 三 )


224 不能忽视的是,砂芯的飞边毛刺要清理干净,上涂烘干后待用的砂芯表面的砂粒灰尘也要吹净,否则容易被铁水冲刷并富集在铸件某处形成砂眼 。同时,需要强调的是,砂芯上涂不能太厚,优其是当工艺要求个别砂芯的个别部位或全部两次浸渗涂料时,涂料不能太厚,且须等第一次上涂料干燥到一定程度后才能上涂第二次,否则浇注时过厚的涂料会爆裂而形成夹砂(渣) 。
3 脉纹(飞翔)
通常在铸件的内表面或热节部位,如缸体缸盖的水套腔内,或是进排气道内,由于浇注时高温铁液的作用,使砂芯硅砂发生相变膨胀引起砂芯表面产生裂缝,液体金属渗入其中,从而导致铸件形成飞翔状凸起的缺陷,即"脉纹" 。脉纹一旦出现,难以清理,当水套腔内有脉纹时,轻者会影响内腔的清洁度,重者会影响冷却水的流量,从而降低对发动机的冷却效果,甚会引起"烧缸","拉缸"严重后果;当气道内出现脉纹时,会影响气道涡流特性,最终影响发动机的整机工作性能 。生产实残证明,冷芯工艺产生脉纹的倾向要稍大于壳芯产生脉纹的倾向 。
31 原因
311 如上所述,产生脉纹的根本原因是高温铁液作用于砂芯引起硅砂的膨胀裂纹 。
312 砂芯材料不具备低膨胀的性能,或者其自身不能吸收这种受热产生的膨胀 。
313 砂芯的韧性或高温强度不足以克服膨胀应力导致产生裂纹
314 所用材料不能低御砂芯在高温下产生膨胀裂纹 。
315 铁液未能在砂芯产生裂纹前凝固结壳,从而预防脉纹产生 。
32 对策
针对31所列产生脉纹的原因(或者说脉纹形成的机理) 。显然应采取以下措施;
321 在保证能得到健全铸件而不产生气孔等缺陷的铁液充型温度下,尽可能采取较低的浇注温度以减轻砂芯受热膨胀的程度;同时采用较快的浇注速度,以避免砂芯长时间受到高温烘烤可能产生的膨胀裂纹 。
322 用于易产生脉纹砂芯(如水套芯,进排气道芯)的芯砂原砂预先进行消除相变膨胀处理,或者在砂芯材料中添加一些辅助材料,降低砂芯材料的热膨胀率;再就是原砂的颗粒组成以三筛或四筛级配,以求砂芯材料能自身吸收膨胀变型 。
323 必要时,在砂芯材料中使用一定比例的非石英系列砂(如橄槛石砂,锆英砂等),第一它们的膨胀率极小,第二其导热性能好,使铁液结壳时间早于砂芯相变膨胀开裂时间 。
324 提高砂芯材料的韧性和高温强度 。
325 使用强度、韧性优良,且导热性能极好的烧结型涂料,以增强砂芯表面抗膨胀裂纹的能力 。
以上这些措施使用于冷芯砂,也使用于热法覆模砂(壳型砂) 。由此看出,预防或减少脉纹缺陷的主要措施是改善砂芯膨胀性能 。
4 清洁度
现代发动机对清洁度的要求非常苛刻,对气缸体(气缸盖)铸件而言,水腔、油腔、挺杆室等到部位允许残留的砂粒和异物,仅限为数克(g)以内,许多企业尽管采取了二次抛丸、强力抛丸,甚至引进了先进的抛丸设备,如鼠笼或机械手抛丸,要完全达到内腔清洁度要求,仍然较为困难,无论是壳芯或是冷芯,情形均一样 。
41 原因
清洁度达不到要求,从根本上来说是由于铸件结构方面的原因,上述各腔在抛丸时,因为出砂孔眼少而小,铁丸所能投射进去的量有限,所以内腔的光洁度与清洁程度均不及铸件的外表面,也不及曲轴箱和缸筒面等部位 。在不能改变铸件结构的情况下,只能查找影响清洁度其他方面的原因 。
411 砂芯表面状况不良,如充填不紧实;砂芯表面粗糙;粘膜等 。
412 施涂不当,如涂料性能差,玻美度不合适,涂层厚度不够等 。
413 现有强力抛丸装置对铸件大部分内外表层都能清理得很干净,但对狭窄复杂的水腔、油腔仍显不足 。
42 对策
421 改善和提高砂芯表面的质量状况,如选用流动性好的制芯材料(安息角<29°);合理设置排气塞并加以维护使其畅通;施用品质好的脱模剂防止粘膜等,这些措施的目的是得到表面紧实致密的砂芯 。
422 通常都要对坭芯施以涂料层 。涂料玻美度要合适;涂料要有较强的渗透性;涂料要有一定的厚度(一般要达02mm),涂层干燥后不能显见砂粒为宜;选用的涂料防粘砂性能优良,在浇注温度下能在铸件表面形成一低熔点的烧结层,而且在铸件冷却过程中因收缩率的不同能自动剥离下来 。
423 如30所述,要努力避免防止脉纹缺陷的产生 。一旦出现脉纹,铸件的内腔清洁度情况就更加恶化 。有关措施参见32 。
424 对铸件内腔清理,国内外的主流工艺方法是采用强力机械抛丸的方式,其形式有鼠笼抛丸,机械手夹持抛丸等 。对这类抛丸设备,要维护达到额外电流值,要调整最佳抛射角度,对后一种抛丸方式,还可对难以清理的内腔将程序设置在最佳入射角度时适当延长抛射时间 。