气缸盖模具技术开发及设计初探

关键词：铝合金缸盖、重力铸造、可倾式顶浇注工艺、顺序凝固 定邦模具厂创建于上世纪90年代初期，专业从事汽车发动机铝合金缸盖金属型重力铸造模具设计与制造，迄今已生产了20多种型号，60多套气缸盖模具。21世纪初，为适应中国汽车工业大发展的潮涌，聘请国内金属型重力铸造的工艺、模具方面的10多位专家组建了定邦汽车缸盖模具研究所，致力于汽车缸盖（铝合金）的铸造工艺和模具的开发和研究。 汽缸盖是汽车发动机中一个十分重要的部件，其上部置有凸轮轴，下部与气缸体、活塞组成燃烧室，两边是进气道和排气道，与油气进入的进气歧管件和废气排出的排气管件相接，内有贯穿的冷却水道和润滑油路。因此，在对发动机的功率和工作性能的影响举足轻重也就很清楚了。气缸盖的工作情况是，当燃气在燃烧室内爆燃时，气体温度瞬间高达1100℃以上，这种高温热冲击反复作用产生高达7MPa压力直接于汽缸盖与汽缸体的连接处。因此，气缸盖在发动机整个工作过程中是处于高温状态下，承受巨大的热冲击作用，工作条件甚为恶劣。从气缸盖的铸件结构上来看，内腔结构复杂，形状多变化，壁厚不匀，其中气缸盖冷却水道内腔弯弯曲曲，壁厚一般在4-5毫米，最薄处只有2.5毫米。而且随着汽车发动机向高效率、低油耗、少污染的方向发展，气缸盖的结构会变得愈来愈复杂。 由于缸盖的特定工作条件要求，对缸盖的性能要求非常高。例如气缸盖要承受起0.3-0.4MPa的气密试验无渗漏；在几何形状上进排气道要求很严，其直接影响油气进入的方向，混合情况，直接影响发动机功率，起动速度，一般都进行流道试验检查；燃烧室容积是发动机的一个重要参数（排气量的一个组成），对电喷发动机而言，其燃烧室容积误差，还直接影响发动机减少“爆缸”，影响发动机稳定性，一般要求容积误差在2.5%以内，也就是说只有零点几毫升误差；缸盖内部的冷却水道形状和容积大小对发动机的使用寿命都会直接有影响。因此，我们说汽车发动机缸盖的铸造生产技术要求高、难度大，其模具的设计、制造是其中很重要和很关键的一个保证。 汽车工业率先发展铝铸造工业以来，曾先后出现了多种铸造工艺的应用，如金属型重力铸造、低压铸造、高压铸造、砂型铸造以及消失模铸造等。伴随着数十年历程的市场竞争和技术的不断改造，发动机的重要部件铝缸盖的生产工艺已基本走向统一，那就是起着主导作用的金属型重力铸造工艺。目前，在全球几仟万件铝缸盖总产量中，近85%的铸造生产都是采用金属型重力铸造工艺的。