缸體壓鑄模具主要由動(dòng)型和定型兩個(gè)大部分組成。定型固定在壓鑄機(jī)的定型座板上,，由澆道將壓鑄機(jī)壓室與型腔連通,。動(dòng)型隨壓鑄機(jī)的動(dòng)型座板移動(dòng)，完成開(kāi)合型動(dòng)作,。壓鑄高速發(fā)動(dòng)機(jī)缸體壓鑄鋁件的模具采用六面抽芯的結(jié)構(gòu),，主要由定模、動(dòng)模,、成型,、澆注系統(tǒng)、抽芯機(jī)構(gòu),、頂出機(jī)構(gòu),、排氣系統(tǒng)、加熱保溫裝置和定位導(dǎo)向系統(tǒng)等幾部分組成,。壓鑄模具材料選用3Cr2W8V或H13,，抽芯棒可采用鈦合金或高溫合金，熱處理后其硬度可以達(dá)到45HRC以上,，表面通過(guò)氮化處理后,，壓鑄模具的壽命可達(dá)到10萬(wàn)次以上。現(xiàn)將該高速發(fā)動(dòng)機(jī)缸體壓鑄過(guò)程中暴露的質(zhì)量問(wèn)題和相對(duì)應(yīng)的解決措施介紹如下,。
(1)缸體壓鑄模具起模斜度設(shè)計(jì)不合理,，會(huì)導(dǎo)致抽芯時(shí)氣道、油道等深孔發(fā)生脫模困難,，以及孔口出現(xiàn)裂紋等現(xiàn)象,；對(duì)部分深孔用的插銷采用鈦合金材料，同時(shí)加大起模斜度可有效地解決此類問(wèn)題,。
(2)在缸套鑲嵌壓鑄時(shí),，由于采用冷鐵材料，壓鑄過(guò)程中出現(xiàn)冷作硬化等導(dǎo)致缸套開(kāi)裂,，另外由于芯模定位精度及缸套制造精度的問(wèn)題,，開(kāi)模時(shí)也導(dǎo)致部分缸套發(fā)生開(kāi)裂現(xiàn)象。通過(guò)更換缸套材料,，以及提高缸套等制造精度與缸套芯軸定位精度可有效地解決缸套的開(kāi)裂問(wèn)題,。
(3)缸體壓鑄時(shí)，ADC12的原材料配比不合理,，同時(shí)缸體鋁壓鑄件薄壁與孔位工藝設(shè)計(jì)不合理,，會(huì)導(dǎo)致壓鑄過(guò)程中出現(xiàn)冷脆、缸壁裂紋等現(xiàn)象,；另外由于壓鑄機(jī)的噸位選擇及鋁合金熔煉時(shí)的工藝過(guò)程不合理,，會(huì)導(dǎo)致壓鑄后的缸體材料彈性模量偏低、伸長(zhǎng)率不能滿足設(shè)計(jì)要求等,，如彈性模量只有60GPa,，抗拉強(qiáng)度只有240MPa，伸長(zhǎng)率幾乎為0,。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn),，對(duì)原材料的配比以及熔煉時(shí)的合理控制，有效解決了缸體壓鑄過(guò)程中開(kāi)裂與力學(xué)性能不合格等問(wèn)題,，實(shí)現(xiàn)了抗拉強(qiáng)度>280MPa,、伸長(zhǎng)率>2%、彈性模量>65GPa的要求,。
(4)缸體結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計(jì)時(shí)消除側(cè)凹,、深腔；壁厚應(yīng)均勻一致性好,，過(guò)薄容易發(fā)生填充不良,，過(guò)厚容易產(chǎn)生氣孔縮松；同時(shí)消除尖角,。依據(jù)該發(fā)動(dòng)機(jī)的鑄件表面積,，壓鑄的壁厚最小應(yīng)≥3mMn對(duì)于<3mm的部分采用加大壁厚的策略,，配合部分最終通過(guò)機(jī)械加工來(lái)完成。
(5)該鋁合金缸體依據(jù)壓鑄厚度,，其壓射比壓應(yīng)≥50MPa,，填充速度為25~30m/s。建壓時(shí)間控制在30ms以內(nèi),，如果時(shí)間過(guò)長(zhǎng),，合金液無(wú)法在壓力下凝固，易造成氣孔,、縮松,。持壓時(shí)間按照每1mm壁厚需3、計(jì)算,，其持壓時(shí)間應(yīng)>10s,；持壓時(shí)間過(guò)短容易產(chǎn)生氣孔、縮松,，持壓時(shí)間過(guò)長(zhǎng)則鑄件溫度低,，收縮大，抽芯和頂出鑄件時(shí)的阻力也大,，不僅出模困難,，同時(shí)容易引起鑄件開(kāi)裂。
(6)對(duì)于壓鑄鋁合金缸體來(lái)說(shuō),，該鋁合金壓鑄液的溫度控制在640~680℃是合理的,，壓鑄模具的溫度預(yù)熱要控制在150~180℃，工作溫度控制在180~200℃,。合金液溫度過(guò)高容易導(dǎo)致收縮大,，產(chǎn)生裂紋，鑄件晶粒粗大,，造成粘型,；溫度過(guò)低容易產(chǎn)生冷隔、表面流紋和澆不足等缺陷,。鑄鋁件模具預(yù)熱一方面可以有效地保護(hù)冷模具承受高溫的熱沖擊作用,；另一方面可以防止金屬液的急劇冷卻對(duì)鑄件成形的不利影響。預(yù)熱可以通過(guò)電加熱,、油加熱或火焰加熱等方式來(lái)實(shí)現(xiàn),。工作時(shí)的溫度可以通過(guò)工作的頻次，以及水,、油,、空氣等方式的冷卻裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。
(7)模具開(kāi)模時(shí)缸體鑄件應(yīng)留在動(dòng)模內(nèi)，便于取出缸體鑄件,；鑄件的最大截面應(yīng)放在分型面上,；澆注系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)布置要合理。鋁合金壓鑄件由于成形時(shí)合金液填充的速度和壓力非常高,，型腔內(nèi)的氣體來(lái)不及排除而侵入鑄件形成氣孔,，壓鑄件的氣孔很難避免，因此壓鑄一般不進(jìn)行熱處理,，最多也是采用自然時(shí)效的方式，保持應(yīng)力均勻,。為進(jìn)一步提高鑄件的質(zhì)量,，可以通過(guò)表面噴丸處理來(lái)實(shí)現(xiàn)。
(8)缸體鋁鑄件的質(zhì)量控制主要是控制其氣孔,、縮松,、冷隔、裂紋和夾渣等缺陷,。除嚴(yán)格控制合金液的質(zhì)量,，避免潮濕、帶有油污的爐料外,，合金液出爐時(shí)可采用氯氣,、氯化物或氫氣進(jìn)行噴-煉劑等方法進(jìn)行除氣、除渣,。在填充過(guò)程中要合理設(shè)計(jì)澆注,、溢流和排氣系統(tǒng)，同時(shí)優(yōu)化工藝參數(shù),，選擇適當(dāng)?shù)穆龎荷湫谐碳翱靿荷渌俣?，合理控制溫度、速度,、壓力和時(shí)間等多個(gè)方面的因素,，以提高壓鑄的質(zhì)量和一致穩(wěn)定性。
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