宝珠砂冷芯工艺提升康明斯2.7CTI缸体水套内腔质量

更新时间：2021-04-02 16:16:05点击次数：2171次

介绍了康明斯2.7CTI柴油发动机缸体水套砂芯的结构特点，针对研发试制过程中水套内腔出现的粘砂、变形、断芯等问题，分析了与内腔质量强相关的工艺管控要素。通过采用宝珠砂冷芯制备工艺、涂刷锆英粉醇基涂料以及清理工序的调整和完善，最终获得了水套内腔光洁、尺寸合格的优质铸件，满足了产品的批量化生产需求,供同行参考。

编辑导语：

介绍了康明斯2.7CTI柴油发动机缸体水套砂芯的结构特点，针对研发试制过程中水套内腔出现的粘砂、变形、断芯等问题，分析了与内腔质量强相关的工艺管控要素。通过采用宝珠砂冷芯制备工艺、涂刷锆英粉醇基涂料、设计随形排气镶块以及清理工序的调整和完善，最终获得了水套内腔光洁、尺寸合格的优质铸件，满足了产品的批量化生产需求,供同行参考。

水套的主要作用是通过冷却液的循环流动，持续将发动机燃烧室和缸体内壁的温度转移至散热器，使缸体所处的热环境稳定、可控。随着缸体轻量化和集成化趋势的不断发展，水套内腔的设计空间不断被压缩，导致水套砂芯的壁厚越来越纤薄，轮廓结构也越来越复杂，从而极大地增加了内腔粘砂和尺寸波动的质量风险。

2.7CTI柴油发动机缸体是一款直列式四缸机，铸件牌号HT250，毛坯质量约78 kg，最大轮廓尺寸465 mm×400 mm×260 mm，铸件结构如图1所示。该产品采用湿型砂重力铸造工艺，一型2件布局。水套砂芯长475 mm，最小壁厚3 mm（形成横截面呈长条状的缸间冷却水槽，共3处），采用三乙胺冷芯制芯法，结构如图2所示。

图1 2.7CTI缸体铸件

开发试制初期，缸体水套内腔存在较为普遍的粘砂现象，集中分布在两缸之间的狭缝处。通过进一步的产品切割和壁厚检测，发现沿长度方向上的缸孔壁厚均匀性较差，严重时可在缸孔外壁上看到“台阶”现象（水套砂芯的中间薄壁断裂所致）。此外，还存在水套内腔出砂困难和内壁易附着“黑灰”的问题，为后续的铸件清理和质量管控带来困扰，存在较大的质量隐患，见图3。