Cosworth铸造技术研究发展

Cosworth由英国伯明翰大学John.Campbell教授于1978年发明，由于其在英国Cosworth铸造厂推广，因此将其命名为Cosworth法。它是一种在可控气氛、可控压力下使金属液自下而上充型的铸造工艺。这种方法与低压铸造类似，但不同之处在于：①材料选择上，砂芯采用错砂替代传统的石英砂，膨胀率小而恒定，避免石英砂在573℃因相变带来的体积膨胀；同时错砂型产生的凝固速率类似于金属模，对铝合金的晶粒细化有利；②砂型制作方法上，与冷芯盒组芯工艺结合起来制作砂型，在满足灵活性要求的同时，进一步提高了铸型精度；③使用电磁泵代替气压为金属液充型提供动力，从而用电脑控制浇注过程(本质上也属于低压底注式)；Cosworth法使用的炉子是一种具有熔化、保温以及均匀化成分功能的炉子；如果产量很大，也可以将熔化和保温功能分开，但为了减少铝液从熔炼炉向保温炉输送时产生的紊流，从而减少氧化物夹渣，需要在保温炉上方配备气体保护装置。
采用这种方法能够金属液的质量，减少金属液转移与充型过程中因产生紊流出现吸气、氧化物的可能性(氧化物与金属液凝固组织不润湿，被认为是裂纹萌生的核心)。20世纪80年代初，美国福特汽车公司引进Cosworth法，并将“翻转铸造”模式引入其中；在金属液充型平稳的前提下，将浇口从铸型的底部改到了铸型的侧面。工艺过程为：①利用电磁泵从铸型的侧底面注入铝液，直到型腔被充满；②保持电磁泵充型力不变，以浇注管出口轴心为中心，1800翻转铸型；③铸型翻转后，电磁泵开始降低压力，使处于铸型横浇道中的铝液返回到浇注管中。而盛有金属液的铸型被拿走，在冷却区冷却。
改良后的Cosworth法结合了底注式充型流动平稳与顶注式易建立合理温度梯度便于补缩的优点；此外通过翻转“浇注系统”变为“冒口”，同时又提高了工艺出品率。但是Cosworth具有以下不足：①错砂的导热性，金属液在流动过程中降温严重，因此难以浇注出壁厚小于4mm的铸件。②需要配套的砂型生产线及相关的铸造设备，前期投资巨大。
Cosworth工艺主要用于生产、轻质铸件，特别适合如气缸盖这类有致密性要求的复杂汽车铝铸件。Cosworth法最初应用于铸造方程式赛车用发动机缸体缸盖及航空铸件的小批量生产；在20世纪80年代初，福特公司引进了翻转铸造，使其大批量生产应用。福特公司采用四工位转盘式浇注机(配一台电磁泵)，每小时可浇注多达100型。
Cosworth技术已成为发动机缸盖的主流生产技术，福特、通用、大众、马自达、雪铁龙等汽车公司都成功地运用该工艺；而国内对使用此工艺的报道案例很少。