马自达吹时间到!!

上一次说到马自达SKYACTIV发动机的气缸盖由APMC制造,马自达是世界上唯一一家通过全砂型铸造制造的公司!!接下来继续探讨马自达的低压砂型铸造生产技术和过程。

马自达Sky Active发动机精密砂型铸造:仅需1分钟即可制造出缸盖!

图1:随着SKYACTIV发动机的推出,马自达在汽缸盖的制造中引入了砂型铸造。主要目的是按设计精确量产燃烧室和冷却通道。与模具不同的是,砂模具有保温作用,并且具有熔融铝扩散到每个角落的优点。

模具铸造(压铸)是制造汽缸体和汽缸盖的主流。高压铸造(高压压铸= HPD)技术已将复杂形状的型芯整合到模具中,并将高压熔化的铝泵入模具中,从而可以进行精确的铸造。另外,根据成型对象,还有通常被称为低压铸造(低压压铸= LPD)的方法。

当时,马自达选择砂铸来制造SkyActive发动机组,该发动机组采用了最新技术。使用混合了两种成分的固化树脂的特殊砂子,制成具有气缸盖外观的砂箱,用于柴油发动机的13个芯子和用于汽油发动机的12个芯子,然后组装模具。金属模具用于燃烧室的顶表面和用于堆叠砂模的基板,以制造高度精确的砂包。手动组装了精密的型芯,以准确地模制设计的进气/排气口和冷却通道。将熔融的铝合金倒入沙包中。

它不是把熔融金属通过自由落体从砂包的上表面倒入重力铸造,而是把熔融金属通过从侧面施加较小的压力而倒入超低压铸造。从制造现场看,推动熔融铝的行程只有大约50毫米,几乎是重力铸造。倒入熔融金属时,仅将整个砂包倒置旋转一次,以将熔融金属散布到砂模内部的每个角落。

图2:将完成的砂模依次堆叠在基板上的工作是手动完成的。在目视检查每个包装时,迅速将它们堆叠起来制成三明治包装。最后,插入内窥镜以检查内部状况。

图3:金属底板是一台4缸发动机。圆形部分是进气/排气门的孔。因为是超高压缩比的发动机,燃烧室容积必须准确地符合设计值,并且只有此处是沙子和金属的混合模具。

为什么是砂模?主要有三个原因。首先是忠实地创建所需的机械性能。成为燃烧室表面的部分用作具有优异冷却性能的模具基板,该部分利用金属的表面淬火作用使铝结构致密。其他零件的目标是使砂模具有独特的表面光洁度。冷却水通道和端口部件变薄到仅通过压铸无法达到的水平,并且变薄到只能通过机械加工实现的水平。

第二是通常在相同条件下进行制造。由于砂模和金属模底板都在受控的室温下使用,因此铝结构中的收缩腔和泄漏缺陷的风险极小。很难想象,但是如果将熔融金属倒入具有保温作用的砂型中,熔融金属将在凝固之前旋转到每个角落。如果是模具,则熔融金属的热量会迅速带走,因此很容易形成缩孔。尽管日本制造技术已经克服了这一问题,但使用砂模仍具有优势。

第三是在达到以上两点后缩短成型周期。对于LPD,成型气缸盖大约需要7分钟,但是马自达(Mazda)是一种Cosworth铸造方法,将熔融金属填充和凝固冷却过程分开,如果仅将熔融金属填充到汽缸中,则需要大约1分钟。看到沙子模子了..

由于马自达与福特资本合作,Cosworth缸体的成型方面拥有丰富经验。大约15年前获得了使用室温砂模的经验。在砂型铸造中,据说“如果能很好地制造气缸盖就可以独当一面”,马自达在制造Cosworth发动机时学到了这一点。这种经验有助于制造SkyActive发动机。

图4:淋浴室排成一排。在装有水和空气的淋浴器中逐渐冷却装有熔融金属的三明治包装。水的量和喷淋时间都控制着模具的冷却方式。使用特殊的淋浴喷头。

最困难的事情是将熔融金属倒入砂模后进行冷却。浸入冷水池中时,砂型内部的温度不会均匀下降。在马自达工厂的生产车间工程师表示:“当我们实际测量时,热量仅散发在一部分表面,温度变化的时间在快速冷却的部分和缓慢冷却的部分之间是完全不同的。” 因此,马自达采用了一种将沙包放入冷却室,用水淋洗,冷却的方法,同时严格控制温度变化。

首先,从沙包的顶部开始淋浴,然后(约2分钟)从底部的底部金属底部开始淋浴。这个时间差真令人吃惊。然后按照控制好的顺序一个接一个地淋浴,然后强制冷却5至6分钟。之后,从冷却室中取出沙包,让其自然散热。据说放置约2小时后,温度会下降20至30°C。你可以认为即使成型时间很短,但对于后处理来说可能太长了,但是LPD也需要凝固和冷却时间,并且总时间缩短了。

图5:从砂模中取出的铸件被加工完成。它的大部分是近净形状,很难想象模具是由沙子制成的。正是“精密铸造”。

图6:从砂模中取出的气缸盖的切割模型。圆圈部分的壁厚是2.5mm,因为能攻到这里,因此可以设计成结合有排气歧管。

冷却后,打碎砂模并取出铸件。当沙包以约14G的速度摇动时,沙和沙,沙和铝会发生碰撞,并且沙会越来越多地掉下来。附着在表面的沙子通过超声波去除。铸砂经过焙烧和再利用,一次铸模中损失了总量的约2%。砂是两种成分的固化树脂的混合物,但是当倒入熔融金属时,砂会吸收热量并变硬,因此据说砂模的强度在较短的成型时间内会稳定增加。完成的气缸盖经过必要的加工,然后运输到发动机装配线。

以前制造Cosworth发动机时,使用壳模来烤制砂模。可以制造出坚固的砂模,但是必须考虑到热收缩而制作砂模。Skyactive发动机的砂模比外壳成型更脆,因为它不加热,但具有较高的尺寸精度,并且可以按设计值一对一地制造。

然后,通过在浇注熔融金属时增加使整个砂包倒置的“旋转”,铝结构的细度为20μ,缺陷率为0.5%以下。即使具有出色的LPD,据称其显微组织密度约为50μ,缺陷率为2%,这表明马自达砂铸件的卓越表现。然而,这种制造过程的设计不能仅通过仿真来完成,而是通过各种试错来实现的。

用一个砂模只制造一台发动机。尺寸精度或铝结构几乎没有个体差异。

【集荷号|届期回顾 担当示范——采荷街道社区届期成果展示系列⑦】人民社区地处凯旋路以东、庆菱路以西,占地面积0.85平方公里,是个地域分散、结构复杂、形式独特的混合型社区。新凯苑社区东临凯旋路,西贴贴沙河南接清泰立交桥,北靠庆春东路。社区占地面积约为7.02万平方米,共有住宅32幢,89个单元,居民2348户,居民小组31个。

【“食用级”护肤品真能吃?你可能又被套路了……】
“厨房食用级”“对身体有益的食物对肌肤同样有益”“你可以把我们的万用油加进你的早餐沙冰里食用”“100%天然无合成的润肤霜”……
关于护肤,总有层出不穷的新概念冒出来,如今,“可食用”俨然已成为最热门的概念。与其他化妆品相比,“可食用”级护肤品标榜产品成分的天然性及安全性,强调其成分甚至达到可食用级别。
而在这些“能吃”的护肤品中,除了各个品牌推出的主打产品,还有不少网友的DIY“心得”,猕猴桃酸奶面膜、番茄祛痘面膜、果醋绿豆紧缩毛孔水……那么这些“能吃”的护肤品真的更好吗?
“可食用”级化妆品吃不得。
“化妆品与食品属于不同行业,二者使用部位不同,吸收成分不同,所用原料及产品指标要求、禁限用要求,所执行的规范、检验标准均不一样。”天津强微特生物科技公司研发总监、天津大学生物化工专业硕士王培培介绍,化妆品原料参考国家发布的《已使用化妆品原料名称目录》,共8783种,食品添加剂参考《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》,共2370种。
王培培介绍,以酒精为例,食用酒精执行标准为GB10343-2008,其中普通级酒精的甲醇指标为 “≤150毫克/升”,允许极少量甲醇存在;而在《化妆品安全技术规范(2015)》中,甲醇属于禁用成分。再比如对于微生物的要求,食品按照食品微生物学检验国家标准GB4789等,共需检测42项,化妆品则遵循《化妆品卫生规范》要求,检测细菌类微生物细菌总数,如粪大肠菌群、绿脓杆菌、金黄色葡萄球菌等,二者要求完全不同,并不是食品级产品用在护肤方面就更安全。
“商家新推出的‘可食用’级化妆品概念,实际上是为了宣传效果而使用的市场语言。”天津市药品监督管理局化妆品监管处主任科员牛东斌表示,从现有的标准以及规范来说,化妆品是不可以食用的,亦不存在“可食用”级化妆品这个概念。
直接涂抹食物有效成分难吸收。
“很多食物中的某些成分的确可以起到护肤的作用。”天津科技大学食品工程与生物技术学院副教授王浩介绍,比如多糖类的燕麦有很好的保湿功效,含有茶多酚的绿茶类、人参中的人参皂苷有不错的抗氧化功效,含有甾体皂苷等物质的龙舌兰有很好的抗炎保湿功效。
“但需要注意的是,千万不要将食材成分直接和其他化妆品混合到一起。”牛东斌提醒,因为化妆品中含有防腐剂成分,添加食用成分后会破坏化妆品中的防腐剂体系,可导致产品发生变质、发霉、油水分层等现象。
“其实直接涂抹食物成分,皮肤很难吸收。食物里的成分很多都是大分子,皮肤的表皮和真皮层中间有一层非常可靠的基底膜,它把表皮层和真皮层隔成两个世界,很难实现透皮吸收,因此有护肤功效的物质难以大量到达真皮层;此外还有一些成分在空气中不是很稳定,直接涂抹效果会大打折扣;同时也会有因微生物超标等而形成的刺激因素存在。”王浩举例说,维生素C性质不稳定很容易氧化,所以正规化妆品里使用的一般都是维生素C稳定形态的衍生物,且浓度、刺激度都有调节。直接涂维生素胶囊或者直接把柠檬汁挤入面膜里,不仅达不到护肤效果,而且柠檬酸具有很强的腐蚀性,容易出现脸干、发红等症状,严重的还会引起会皮肤过敏。
“但如果是涂抹含有这些成分提取物的化妆品,其护肤效果肯定好于食用效果。”王浩解释说,虽然吃和涂抹的护肤机制是一样的,但是吃下去的食物都需要先经过消化道内各种消化酶的化学消化作用,且还需要经过其他器官的代谢,最终能作用到皮肤的有效成分比较少。只有吃下一定量的食物成分,才能达到和涂抹同等的效果,但这往往会产生一些副作用。如吃维生素C来美白,如果吃过量,很容易引起腹泻、胃酸反流等。
“正规的化妆品里添加的食物成分并不是直接加进去的,而是以提取物形式加入。”王培培介绍,提取物是经过物理、化学的提取分离过程,定向获取和浓缩动植物中的某一种或多种有效成分,而不改变其有效成分结构而形成的产品。按照提取物的成分不同,可形成甙、酸、多酚、多糖、萜类、黄酮、生物碱等。而且,天然的食物成分中有些对皮肤不适宜的成分,直接使用,会损伤皮肤,所以根据不同的用途,我们采用不同的提纯技术,得到不同功效的提取物。
王培培说,和食品相比,化工类所用的原料有时候对纯度要求更高,因为杂质过多会导致化妆品配方体系的崩塌,而且化妆品配方复杂,一个配方可能有多达几十种成分,这就要求每种成分的活性物质纯度更高,杂质更少,否则容易相互影响,达不到预期的要求。
只用纯天然提取物无法制成护肤品。
“消费者通常会觉得‘可食用’一定更好更安全,有很多人都‘痴迷’于全天然、无添加、纯植物这些概念。”王培培介绍,中国消费者协会和中国香料香精化妆品工业协会于2011年联合发布的《美白类美容护肤产品消费指引》显示,化妆品由多种成分配置而成,其中包括多种化学成分,只用纯天然植物提取物是无法制成护肤品的。
牛东斌表示:“很多化妆品宣称‘不含防腐剂’,这主要有以下几种情况:第一种情况是产品中确实不含防腐剂,多为一次性包装产品(如胶囊类产品)和基质本身不易长菌的产品(如精油、唇膏、花露水、香水等);第二种情况涉嫌炒作概念。这一类产品添加了一些具有抑菌效果,同时又不在《化妆品安全技术规范》准用防腐剂列表里具有防腐作用的成分,如戊二醇、辛甘醇等。但这些成分并不一定比按照《化妆品安全技术规范》要求使用防腐剂的产品更安全;第三种情况是虚假宣传或误导消费者的产品。”
“我们应该理性、科学地看待化妆品中存在的防腐剂。”牛东斌表示,我国法规要求所有的化妆品上市前都需要进行毒理学测试或一定的风险评估,一般来说,严格按照《化妆品安全技术规范》的要求使用防腐剂的化妆品是安全的。
“此外,未经过认证的‘天然’或‘有机’产品,其隐患还是很多的。”王培培表示,比如茴香、天竺葵、玫瑰等含有的部分生物碱及挥发成分,有潜在的致敏性;丁香、紫荆花等提取物是造成气喘的植物原料……同时,这类化妆品在效果上也没有保证。天然成分中功效物质含量通常较低,比如人参、大豆、亚麻籽等宣称含有功能性蛋白及小分子多肽,但文献指出,从人参根粉中提出活性多肽比例为0.001%,然后其提取液再以0.1%—10%的添加量加入配方中,靠植物提取物中含有的多肽起到护肤作用比较困难。
“而特殊用途化妆品须经国家药品监督管理局批准,获得产品的批准文号;进口非特殊用途化妆品须向药品监督部门备案;国产非特殊用途化妆品须在所在地省级药品监督管理局备案并取得备案电子凭证。”牛东斌提醒,以上批准文号、备案电子凭证就是化妆品的身份证明,批准文号需标注在产品的包装标签上,备案电子凭证的备案编号虽未要求标注在产品的包装标签上,但可在国家药品监督管理局网站上查询。


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