摩托车发动机的壳体压铸技术要点

时间：2024-05-18

黄兴华

摘要：近年来，人们对产品功能的要求越来越高，发动机压铸件的性能因此得到了不断的完善，有效提高了压铸合金的品质，推动了压铸技术的进一步发展。由于压铸件生产在工艺方面的特点，造成导致压铸产品质量不达标的因素很多，例如压铸模具、压铸技术应用等环节，都是压铸关键技术，对产品质量有着重要的影响。

关键词：摩托车发动机;压力铸造;壳体压铸;技术要点

中图分类号：TG249.2 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）23-0010-02

1 摩托车发动机壳体结构特点

图1 摩托车发动机壳体结构

摩托车发动机壳体采用铝合金加工成型，材质较轻，材料牌号多选用ADC12和相似成分牌号。该材料中的硅、铜含量较高，

含铁量低。合金液态流动性好、切削性能好，有利于满足压铸工艺快速成型、脱模性能良好等要求。摩托车发动机壳体的零件结构图如图1所示，外形尺寸为736 mm×526 mm×241 mm，局部壁厚2.1 mm，平均壁厚3 mm。该零件形状复杂，深腔为238 mm，外侧壁和型腔内部有很多厚度为2.7 mm的加强筋和散热片。该零件对力学性能（σb>185 MPa、δ≥1.5%）有较高的要求，较低的内部气孔率也是技术要求之一，并且需要经过盐雾测试和气密性测试。零件表面要求无冷隔、气泡、花纹、裂纹等缺陷，凸起字体要完整、清晰。

2 压铸模设计要求

在模具设计时，浇口位置的选择往往受到合金种类、铸件结构和外形、壁厚变化和铸件使用要求等一些因素的影响，所以对压铸构件而言，理想的浇口位置是非常少的。在以上所有

要考虑的影响因素中，只能在满足最优需求的情况下确定浇口位置。浇口的位置会受到压铸构件自身形状的限制，同时，还要考虑其他因素，主要有：①由于浇口应当定位在金属液流至型腔各个部位的最近距离，且要减少填充流程，尽可能减少填充路径的曲折，所以建议浇口位置尽可能靠中间。②为了方便最终压力的传递，浇口位置应当设置在压铸构件壁厚最大的部位。在厚壁位置开设浇口时，增大内浇道厚度的同时，也要相应地留出一定的余地。③内浇口的厚度要适中，不宜过厚或过薄，一般为2.5～3.0 mm。浇口截面过厚，易造成产品缺料;浇口截面过薄，易导致产品冷隔、出现沙眼等问题。

在模具设计时，模具材质的选择、产品的收缩率计算、模具分型面的选择、热处理工艺、排溢系统、顶出系统等都影响着最终的产品质量。因此，在设计压铸模时，需全面考虑上述因素。

3 压铸模具温度管理

在影响产品质量的因素中，模具温度是比较重要的一种。摩托车发动机壳体的形状较为复杂，模具温度过高（超过280℃）时，脱模剂易黏附不上或不能形成一定厚度的薄膜，例如浇道、内浇口、产品深腔、型芯端部等，所以必须对模具温度进行严格的控制。在每次生产循环的过程中，模具型腔内会出现一定的温度变化，形成升温热源，主要包括三种情况，分别是：①金属液为模具带来热量;②金属液在对型腔进行充填时，部分机械能向着热能转化;③锻造时，机械能向热能转化。当模具获得了热量后，也会将热量向四周散发。降低模具温度的方式主要是冷却水，当冷却效果不够时，可通过喷淋强制冷却。目前，控制模具温度较好方法有布勒压铸机配备的模具冷却水温度调节系统、热成像仪设备和型芯点冷等。

通过对模具温度的有效控制，可以提高产品表面和内部的质量，提高产品尺寸的稳定性，从而提高生产效率和产品质量。

4 压铸新技术

4.1 半固态压铸

半固态压铸分为流变压铸和触变压铸，半固态的压铸成型技术和常规的全液态或全固态的金属成形技术不同，半固态的压铸成型技术是以半固态金属为原料，拥有触变性的非枝晶组织，是经过特别处理制成的。半固态铸造与普通液态铸造相比，铸件具有凝固收缩小、尺寸精度高、外表质量好、减少了机械加工量等特点。同时，SSM金属充型温度低，可延长模具的使用寿命。但生产半固态的金属浆料保存和运输的难度都很大，因此，增加了二次加热产生的能耗。

4.2 真空压铸技术

真空压铸技术能够减少构件内气孔的体积，改善压铸构件内部气孔分布的相关状况。所谓“真空压铸技术”，就是在压铸的过程中，将构件内的气体抽离出来，减少或消除气孔，从而提高构件表面质量和构件力学性能的一种技术。该技术和普通压铸的生产效率基本一样，但可使用较低的比压和铸造性能较差的合金，改善了充填条件，可压铸较薄的铸件。真空压铸对模具分型面要求较高，抽取模具型腔内的真空时，要求模具表面平整、无飞料。

4.3 充氧压铸

充氧压铸技术又称无气孔压铸技术。该技术是在充型前，在型腔内充入氧气或其他活性气体，把型腔内的空气置换掉。在充型的过程中，金属液和火星气体反应，生成充满型腔的金属氧化物，从而消除压铸构件内的气体，使产品更加致密。采用这种技术产出的压铸构件能够通过热处理来强化。

4.4 精速密压铸技术

精速密压铸技术又称为双冲头压铸技术。在压射开始之时，两个冲头会齐头并进，完成充填工作。而在型腔达到一定压力的情况下，限时开关就会自动开启。此时，铸件主要由内压射冲头来补充压实。实际上，精速密压铸要使用厚内浇口、低金属压射速度和两个压射头。这种方法比较复杂，对液体金属温度、充型速度、压型温度和小压射头的动作时间都有严格要求，不适合小型的压铸机。

5 压铸工艺优化

5.1 优化压铸工艺

摩托车发动机壳体在压铸生产的过程中，要合理配置工艺参数，这是确保产出优质铸件的前提条件。压铸时，影响合金液充填成型的因素很多，其中，主要有压射压力、压射速度、充填时间和压铸模温度等。热室机的压射比压在40 MPa左右，冷室机的比压要高于热室机，通常在40～70 MPa之间。在热室机压铸时，铝合金的浇注温度通常在620～640 ℃之间，冷室压铸机的温度要高一些，一般在650～680 ℃之间。铝合金压铸过程中的模具温度一般保持在180～280 ℃之间。熟知压铸铝合金的充型规律、充型性能与压铸工艺参数的关系，寻找最佳的生产工艺参数十分关键。

5.2 计算机模拟技术

随着计算机技术的快速发展，计算机微机技术渐渐被广泛应用于各行各业。在压铸过程中，计算机的应用也受到众多压铸生产者和研究者的关注。我们要积极分析铝合金压铸理论，大力开展以摩托车发动机壳体压铸过程为案例的计算机模拟研究。

运用软件对摩托车发动机壳体液态进行压铸充填的相关模拟，可以对其表面缺陷情况进行分析。根据相关模拟结果来优化浇筑系统，从而选定合适的浇筑系统。而要选择最优压铸工艺参数，就要对工艺参数的缺陷分布情况、温度场和多组正交试验的流场进行相关模拟。通过分析壳体压铸件的力学性能，可以判断模拟结果与分析结果的吻合度。采用计算机数值模拟方法，可以对浇筑系统和工艺参数等进行评价、优化，有利于缩短压铸件的试制周期、工艺定型周期等，从而提高产品质量。

6 结束语

综上所述，摩托车发动机壳体压铸需要多方面的技术支持，无论是压铸模具，还是铸新技术的应用，我们都要用精益求精、事无巨细的态度完成压铸工作，消除所有隐患，确保产品的高质量。

参考文献

[1]李强，李周复，张鹏宇，等.摩托车发动机壳体铸锻双控成型模设计[J].模具工业，2008（06）.

[2]传海军，黄晓锋，毛祖莉.压铸技术在镁合金中的应用和发展[J].铸造技术，2007（04）.

[3]郑慧超.复杂压铸模具设计专家系统研究[J].机械科学研究总院，2012（05）.

〔编辑：王霞〕

Motorcycle Engine Technical Points of Housing Die-cast

Huang Xinghua

Abstract： In recent years， people have become increasingly demanding product features， performance， and therefore the engine die casting has been continuously improved， effectively improve the quality of the die-cast alloy， and promote the further development of the die-casting technology. Because casting production characteristics in terms of technology， the factors that lead to non-compliance of the quality of casting products a lot， such as die-casting molds， die-casting technology and other sectors， are die-key technology; product quality has a significant impact.

Key words： motorcycle engine; pressure casting; die cast housing; technical points