498發(fā)動機(jī)缸體自從投產(chǎn)以來，鑄件廢品率一直居高不下。雖然對原工藝作了多次修改，但廢品率仍然較高，而且不穩(wěn)定，斷芯、砂眼、氣孔等缺陷比較嚴(yán)重，嚴(yán)重困擾正常生產(chǎn)，亟待解決。

　　基于498發(fā)動機(jī)缸體的鑄造廢品中的氣孔、砂眼和斷芯的比例較大，須重點(diǎn)研究498發(fā)動機(jī)缸體的鑄件充填過程中流場的變化規(guī)律及影響因素，對澆注系統(tǒng)加以調(diào)整和優(yōu)化，以期獲得平穩(wěn)、有序的充填，避免充填中產(chǎn)生的卷氣、沖砂和沖芯等，從而降低鑄造廢品率，提高鑄件質(zhì)量。采用三維cAD軟件Pro/E和三維CAE軟件CastCAE，對498發(fā)動機(jī)缸體進(jìn)行了仿真模擬。生產(chǎn)中采用一箱兩件，但是為了降低計算單元數(shù)和計算時間，根據(jù)對稱性，計算域只包含單個鑄件。

　　模擬結(jié)果及分析

　　通過圖示分析我們知道，金屬液快速充滿各澆道，并逐次自下而上地充填鑄件各部位。在充填過程中，內(nèi)澆道的充填速度自始至終處于較高水平。在充填初期，內(nèi)澆道出口處有鐵液噴濺現(xiàn)象。在充填中期，缸筒壁之間的鐵液液面有沖擊式的波動。同時，內(nèi)澆道鐵液開始直接沖擊水套芯。

　　綜上所述，可以看出，鐵液在充型過程中強(qiáng)烈地沖刷內(nèi)澆道，沖擊鑄型及砂芯，是造成砂眼、氣孔和斷芯的主要原因。而且，鐵液充型中期的液面波動似乎加劇了對水套芯的沖斷作用。

　　模擬結(jié)果表明，箭頭所指處為充填后期冷鐵液匯集的地方。顯然，此處由于壁薄且溫度低，夾雜砂子及氣體的鐵液迅速凝固，造成了此區(qū)域的缺陷及表面粗糙。

　　綜合上述分析，可以認(rèn)為，498發(fā)動機(jī)缸體鑄件廢品率高的主要原因是澆注系統(tǒng)設(shè)計不合理，內(nèi)澆道面積過小，內(nèi)澆道出口處充填速度過大，造成鐵液噴濺、沖砂和沖芯。此外，不能合理地排溢冷端鐵液也是缺陷產(chǎn)生的原因之一

　　綜上所述，可以看出，鐵液在充型過程中強(qiáng)烈地沖刷內(nèi)澆道，沖擊鑄型及砂芯，是造成砂眼、氣孔和斷芯的主要原因。而且，鐵液充型中期的液面波動似乎加劇了對水套芯的沖斷作用。

　　好的鑄鐵。鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁厚較薄又很不均勻(最薄處為3.5～5.0mm)，砂芯多而且復(fù)雜，毛坯鑄造相當(dāng)困難。所以對此類大批量生產(chǎn)的復(fù)雜薄壁鑄件的鑄鐵材質(zhì)，不僅要求有良好的力學(xué)和物理性能，而且要求有良好的鑄造性能和加工性能。

　　(1)H他50或更高牌號的低合金灰鑄鐵經(jīng)過幾十年的生產(chǎn)實(shí)踐，氣缸蓋的材質(zhì)基本上已規(guī)范化。國內(nèi)外發(fā)動機(jī)缸蓋多用低合金灰鑄鐵。對要求高熱疲勞眭能的大功率缸蓋，國內(nèi)外已采用蠕墨鑄鐵。

　　(2)化學(xué)成分。從表中可見，采用較高的碳當(dāng)量(彬(cE)為3.90%一4.10%)，以保證鑄鐵具有良好的鑄造性能。化學(xué)成分中絕大部分含有一定量的Cr和cu，塒(Cr)為0.13%一0.40%，塒(cu)為0.2%一0.8%。有的還含有Mo、Ni和sn等元素，以提高鑄件本體強(qiáng)度、硬度及其均勻性，以及薄斷面處的珠光體含量(一般>80%);加入合金元素的另一個重要作用是增加灰鑄鐵件的抗熱疲勞能力。

　　結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求氣缸蓋是發(fā)動機(jī)上的重要部件之一，對發(fā)動機(jī)產(chǎn)品性能起關(guān)鍵性作用，故在設(shè)計中提出了較高的要求。

　　1)進(jìn)、排氣道要滿足進(jìn)、排氣的渦流比，其形狀復(fù)雜，對尺寸精度、表面粗糙度有嚴(yán)格要求。國外一般可達(dá)到(IT6～CT8級，國內(nèi)專業(yè)水平較高的汽車、內(nèi)燃機(jī)廠為CT8一CTl2級;國外表面粗糙度R。值一般為12.5—50la，m，國內(nèi)尺。值一般為25～1001aJm。

　　2)氣缸蓋在高溫下工作，底部還要承受熱沖擊負(fù)荷，因此在整個氣缸蓋內(nèi)部設(shè)有水道，與進(jìn)、排氣道縱橫交錯。另外，為了增強(qiáng)剛性和強(qiáng)度，加厚了氣缸蓋與氣缸接合面部分的壁厚。在發(fā)動機(jī)使用過程中，氣缸蓋由于承受交變載荷，容易產(chǎn)生炸裂和變形。

　　通常在鑄造生產(chǎn)中容易產(chǎn)生氣孔、砂眼、縮松、斷芯等鑄造缺陷。因此氣缸蓋鑄件的質(zhì)量控制仍然是國內(nèi)外汽車鑄造行業(yè)的技術(shù)難題。這些特點(diǎn)都給鑄造帶來很大困難。

　　氣缸蓋是一個典型的復(fù)雜、薄壁、高強(qiáng)度、高精度的鑄件，工藝設(shè)計要充分考慮到影響鑄件質(zhì)量的各方面因素。而對于復(fù)雜鑄件的工藝設(shè)計，最重要的是正確的設(shè)計指導(dǎo)思想和周密的工藝措施設(shè)置。同時要結(jié)合考慮現(xiàn)代工藝技術(shù)和工藝材料的發(fā)展，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，盡可能降低生產(chǎn)成本。