중력금속주조와비교하여저압주조는압력하에서충전및 결정응고로인해성형품질이우수하고공정수율이높다는장점이있지만복잡한형상과고성능요구사항을가진실린더헤드주조의경우복잡한공정이있으며제어에는고급기술난이도가필요합니다. 따라서이기사에서는저압주조공정의기술적이점을최대한활용하고고품질실린더헤드주조를생산하기위해알루미늄합금실린더헤드의저압주조기술과파라미터제어의핵심사항에중점을둡니다.

실린더헤드의저압주조공정의핵심포인트

2. 1 게이팅시스템의예

실린더헤드의저압주조공정계획은일반적으로라이저파이프와다중게이트형태이며, 이는다중중량분할의한 형태입니다. 예를들어, 4기통실린더헤드에는두 개의대표적인게이팅시스템, 즉연소실측면에 2 개또는 4 개의게이트가설정되어있습니다. 그림 2는두 개의게이트프로세스의개략도입니다. 이방식은하나의금형또는두 개의금형에적합합니다.

2. 2 합금재료및 용융

알루미늄합금실린더헤드의재질은일반적으로 ZL105 및 107과같은 AI-Si-Cu 시리즈합금을선택합니다. 연신율과내식성이필요한경우 ZL101 및 ZL104도사용할수 있습니다. 고품질용융금속을얻으려면표준작업은 Ar 가스회전블로잉정제를사용하고 Sr을추가하여수정하고 AJ-Ti-B를추가하여입자를정제해야합니다.

2. 3 붓는과정

2. 3. 1 금형유지관리

고품질실린더헤드주물을안정적으로생산하고금형의수명을연장하려면금형의정기적인청소및 유지관리가매우중요합니다. 일반적으로 500-700 개를생산할때마다금형유지보수를수행해야합니다. 주요내용은금형을분해하고부드러운브러시로캐비티의표면코팅을청소하고이젝터로드와배기구사이의틈새로침투하는알루미늄칩과코팅입자를제거하는것입니다. 주조형상의품질, 부드러운배출및 원활한배기를보장합니다.

2. 3. 2 코팅

붓기전에금형을약 200℃로예열하고페인트를뿌립니다. 실린더헤드의모양이복잡하므로부품마다페인트의두께가다르므로특별한주의를기울여야합니다. 일반부품의코팅두께는 0. 1---0. 2mm 이내로제어되므로정밀요구사항이높습니다. 예를들어, 연소실표면은두께가 O. OSmn 인미세입자로코팅되어야합니다. 게이트, 라이저, 내부러너및 천천히응고해야하는기타위치의경우일반적으로약 0. 5-1mm로더 두꺼울수 있습니다.

2. 3. 3 필터

필터를배치하는목적은라이저튜브의산화물불순물이캐비티로들어가층류충진을형성하는것을방지하는것입니다. 저렴하고효과적인아연도금금속메쉬를사용할수 있으며와이어의직경은. 4--0. 6mm, 1214 메쉬.

2. 3. 4 온도

용융알루미늄의온도는실린더헤드의내부결함및 외관품질에큰 영향을미칩니다. 붓는정도는 680-730 범위내에있어야하며, 실제작동시 온도편차는 20°C 이내로제어해야합니다.

저압주조의특징은좋은순차응고를얻는것입니다. 그후 저압주조에서보고서의온도를적당히제어하는것이중요합니다. 이상적인금형온도분포는게이트에서상부금형까지점차적으로감소하고각 부품의특정표면제어범위를수정하여얻습니다. 위에서언급한 온도필드와실린더헤드주물의성능향상및 생산주기단축은상부금형과측면금형에서시행되어야합니다. 냉각. 일반적으로다중채널설정을사용하여수냉식및 공냉식으로구분되며각 채널은독립적으로자동제어됩니다 (유량및 압력). 수냉은금형내부의고온기화로인한물 흐름불량문제를해결하기위해압력공급워터펌프를채택하고공냉에는압축공기가사용됩니다.

실린더헤드에는여러개의게이트가있기때문에두 게이트사이의거리가짧으면게이트사이의주조부분의온도가상승하고게이트와이부분의응고순서가반대로됩니다. 따라서필요한온도구배를얻으려면이 부분에국부강제냉각을설정해야합니다.

금형수명과안전을고려할때 간접냉각이주요냉각방법이어야하며, 국부주물의두께가큰 경우직접냉각을사용할수 있습니다. 냉각강도에는시간제어와온도제어의두 가지방법이있습니다. 시간제어는물이나공기가통과하는시간을제어하는것입니다. 이방법은간단하고구현하기쉽지만정확도가높지않습니다. 온도제어는냉각위치에열전대를설치하고열전대가측정한온도에따라 PC가냉각수또는공기를켜거나끄는방식입니다. 제어정확도가비교적높습니다.

최근응고수치시뮬레이션기술의발전은실린더헤드의저압주조공정최적화를위한좋은참고자료를제공했습니다. 다양한조건에서응고테스트결과를완전히파악하고주조공정의제어를강화하며주조의품질을보장할 수있습니다.

2. 3. 5 가압시간

충전에서게이트응고까지걸리는시간을프레스시간이라고하며, 이는온도에크게영향을받습니다. 안정적인생산조건에서가압시간은실린더헤드의무게에따라다르지만일반적으로 2-8 분으로제어됩니다. 생산효율성향상이라는관점에서하나의금형, 두개의부품, 2 단계가압등과같은방법을사용하여시간을단축할 수있습니다.

2. 3. 6 금형이형시간

가압시간과마찬가지로온도변화에따라달라집니다. 시간이짧으면주물이변형되기쉽고, 시간이너무길면주물이금형에끼어빼낼수 없습니다. 따라서일반적으로가압시간의약 1/3로제어됩니다. 주조의냉각속도를높이기위해이형저항이낮은측면금형을금형을그릴때 먼저열고일정시간동안냉각한 후상단금형을열 수있습니다.

2. 3. 7 압력곡선

가압압력은용융금속의유체충전성능과공급효과에직접적인영향을미치며, 가압곡선은저압주조공정제어의중요한부분입니다. 가압압력은다음공식으로계산할수 있습니다:

P=γx(1+S/A) x ΔH x 10-2

위의공식에서 P- 압력(MPa), γ- 알루미늄액체비중(2. 4-2. 5), ΔH- 알루미늄액체상승높이(m), S- 리프트파이프단면적(m2), A- 캐비티단면적(m2)o

라이저의공급압력은일반적으로약 0. 005-0. 01MPa입니다. 고압의효과는좋지만압력이 0. 01Mpa를초과하면페인트가벗겨지고알루미늄액체가금형통풍구를막고모래코어로침투합니다. 타설과정에서샌드코어의연소로인해발생하는가스를제때배출하는것이매우필요하지만실린더헤드에사용되는샌드코어는구조가복잡하고수가가장많기때문에금형에많은수의벤트구멍을설정하기가어렵습니다. 이때피더의피더압력을상한에가깝게높이면가스가주조에관여하는것을효과적으로방지할 수있습니다.

감귤동굴의액체레벨변화는압력곡선의반복성에영향을미치므로감귤재해의압력은자동으로보정되어야합니다. 실린더헤드주조의경우압력곡선의영점 I81을정확하게제어하도록센서를설정할수 있습니다.

또한라이저파이프의하단과주황색버팀대바닥사이의간격이너무짧으면용액에난류가쉽게발생할수 있습니다. 따라서용액사용에영향을주지않으면서라이저파이프의하단과주황색냄비바닥사이의거리는약 200mm입니다.

주조결함및 대응방안

표 1에는저압주조의일반적인결함과취해야할 조치가나열되어있습니다. 실린더헤드와같은복잡한부품의경우다양한파라미터의변동이주조품질에영향을미칠수 있습니다. 따라서공정계획, 스텐실설계, 주조공정등 다양한측면에대한상세한분석및 조사를수행하여다양한결함원인을명확히하고이를기반으로해당조치를취해야합니다.

Conclusion

지금까지알루미늄합금실린더헤드는저압주조에적합한몇 안되는제한된자동차부품중 하나입니다. 따라서알루미늄합금실린더헤드에서국내저압주조기술의생산및 적용을확대하기위해높은생산속도와우수한내부품질의장점을최대한활용합니다. 우리나라자동차기술의급속한발전에적응하기위해.