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。

【科学家破译黄麻2个栽培种全基因组:“金色纤维”如何炼成】作为世界上最重要的长纤维作物之一,黄麻在全世界的产量和种植面积仅次于棉花,享有“金色纤维”之称,在麻纺工业中发挥了重要作用。中国是世界上最古老的黄麻生产国和起源地之一。

6月25日,福建农林大学麻类研究室联合该校基因组与生物技术中心在《植物生物技术杂志》(Plant Biotechnology Journal)率先发表了染色体级别的黄麻参考基因组图谱https://t.cn/A6f6MlIm。他们在此基础上解析了黄麻纤维品质的关键遗传位点,为黄麻的功能基因验证和分子设计育种奠定了基础。

▲ 率先公布染色体水平的黄麻基因组

黄麻,又称络麻、绿麻,一年生草本韧皮纤维作物。黄麻属有100多个种,其中具有栽培价值的有两个种,即圆果种黄麻和长果种黄麻,主要分布于热带及亚热带地区,我国、印度和孟加拉国都是黄麻的主要产地。在我国,黄麻最早记载于公元1061年的《图经本草》,其种植历史已有近千年。

根据联合国粮农组织的数据,目前全球黄麻纤维年产量为3422876吨,产值23亿美元。论文通讯作者、福建农林大学教授张立武说,黄麻具有纤维产量高、纤维质地柔软的特点。作为麻纺工业的重要原料,我国生产的黄麻纤维主要用于纺织麻袋、麻布、麻绳等包装用品。

近年来,由于黄麻纺织技术取得较大进展,黄麻纤维已能纯纺或混纺成高档布料,或可纺织成贴墙布、桌布、窗帘布等装饰布料。除了利用麻纤维,黄麻多功能用途还拓展到菜用、盐碱地修复用、茶用、重金属吸附用等。黄麻纤维细胞呈五角形或六角形,中空结构,具有良好的吸湿性和透气性。作为天然的植物纤维材料,黄麻可抑菌、可降解、抗静电、易染色,具有广阔的推广前景。

论文第一作者、福建农林大学博士研究生张力岚介绍,他们分别以圆果种黄麻优良品种“黄麻179”和长果种黄麻优良品种“宽叶长果”为材料,采用二代、三代测序策略,同时结合Hi-C染色体构象捕获技术,首次完成了黄麻染色体水平全基因组测序和组装工作。

该研究获得的圆果种黄麻和长果种黄麻的基因组大小分别约为336 Mbp和361 Mbp,contig N50分别为46 Mb和50 Mb,分别鉴定到25874个和28479个蛋白编码基因。

由于黄麻和雷蒙德氏棉都属于锦葵科,且均为二倍体的纤维作物,他们还比较了两个物种的形成时间。结果发现,黄麻属和雷蒙德氏棉之间的物种分化发生在3800万年前。

虽然圆果种黄麻和长果种黄麻表现出良好的共线性,但长果种黄麻基因组比圆果种多出25 Mbp,包含13个假定的倒位。张力岚告诉《中国科学报》,染色体倒位是染色体畸变的一种类型,推测这13个倒位可能是造成两种黄麻表型差异的重要原因。

▲ 黄麻的起源与驯化

为了从基因组水平剖析黄麻起源与驯化,他们对来自世界各地的242份圆果种黄麻、57份长果种黄麻和1份近缘种假黄麻,共300份不同的黄麻属材料进行了重测序。结果发现了黄麻驯化史上的一次种群瓶颈事件。

种群瓶颈又称“种群瓶颈效应”或“人口瓶颈”,是指某个种群的数量在演化过程中由于死亡或不能生育造成减少50%以上或者数量级减少的事件。

论文第一作者、福建农林大学马晓开博士说,种群瓶颈发生后,可能造成种群的灭绝,或种群恢复但仅存有限的遗传多样性。历史上种群规模的变化研究,可以通过黄麻基因组测序数据,利用经典遗传算法,开展种群历史有效群体大小的分析。黄麻在20000年前开始出现瓶颈事件。种群规模持续下降,说明此时黄麻种群受到了较大的自然选择或人工选择。

论文作者伊利诺伊大学香槟校区Ray Ming教授说,在末次盛冰期(Last Glacial Maximum, LGM)时,圆果种黄麻仅存在于亚洲南部,而长果种黄麻存在于非洲东部和亚洲南部。随着时间的推移,非洲的黄麻分布越来越少,而亚洲则越来越多。为证明长果种黄麻为起源于非洲东部并在亚洲东部经历第二次驯化的提供了依据。

论文第一作者、福建农林大学博士研究生徐益解释说,黄麻是一年生短日照作物,喜温暖湿润的气候。随着非洲气温升高和干旱加剧,而亚洲温度适宜、雨量充沛,非洲黄麻资源日趋匮乏,亚洲转而成为黄麻的主要生产国。“黄麻的分布情况受到亚非两地气候变化、人类文化交流以及人工选择的影响。”

▲ 黄麻纤维品质重要遗传位点的挖掘

“因为黄麻是韧皮部纤维作物,其最重要的经济产物就是韧皮纤维,所以我们期望挖掘与韧皮部纤维形成相关的重要基因,可为黄麻纤维改良提供理论基础和基因资源。”张立武说。

他们利用转录组测序技术,挖掘了黄麻韧皮部纤维形成相关基因,包括木质素和纤维素的合成途径参与调控的基因,以及影响纤维起始伸长的调控基因,并绘制了这些基因的表达谱。

全基因组关联分析GWAS分析,他们确定了数百个控制纤维细度、纤维素含量和木质素含量的纤维品质性状的重要位点。结合选择性清除分析发现,纤维细度QTL的微丝酶家族蛋白CcSFP1、蛋白质精氨酸甲基转移酶CcPRMT7等候选基因位于选择性清除区域,推测这些基因受到了驯化选择。利用竞争性等位基因特异性PCR(KASP)和转基因技术验证了控制黄麻纤维品质的候选基因CcCOBRA1和CcC4H1的功能。

COBRA基因能控制纤维素微纤丝在细胞壁中的正确位置和植物细胞的定向伸长。在水稻中,COBRA基因的突变会导致细胞壁厚度和纤维素含量降低,具有调控水稻茎秆机械强度的功能,被称为“脆杆基因”。在黄麻中,他们发现CcCOBRA1的表达水平随着纤维发育而增加,表明该基因是控制黄麻纤维品质、影响纤维积累的一个重要位点。C4H基因介导肉桂酸转化为对香豆酸,是调控植物木质素合成最重要的基因之一,其转录丰度可直接影响植物中黄酮类化合物和芳香族化合物的生物合成量。这些基因的挖掘,为黄麻纤维品质的遗传改良提供了基因资源。

中国农业科学院麻类研究所研究员粟建光说,该研究成果率先完成了黄麻染色体精确测序及基因结构分析,开展了基于全基因组测序分析的黄麻复杂性状全基因组关联分析,解析了黄麻纤维品质的关键遗传位点,系统鉴定了黄麻全基因组驯化选择位点,证明了长果种黄麻为起源于非洲东部并在亚洲东部经历第二次驯化,解开了黄麻驯化和起源之谜,为黄麻的功能基因验证和分子设计育种提供手段。

据了解,在全世界范围内首次破译黄麻2个栽培种的全基因组,标志着我国在麻类作物基因组与分子育种研究方面处于国际领先水平。https://t.cn/A6f6MlIu

#福岛548个核废弃物集装箱腐蚀或凹陷#【福岛核电站548个核废弃物集装箱腐蚀或凹陷 曾检测出辐射高超标!】当地时间1日,日本东京电力发布消息称,在对福岛第一核电站内用于保存核废弃物的集装箱进行检查后,发现其中548个集装箱发生腐蚀或凹陷。东电已用玻璃纤维胶带对集装箱进行了修复和强化。

据日本放送协会1日报道,3月份,福岛第一核电站内存放核废弃物集装箱曾发生过泄漏,事发区域内还发现了辐射量较大的凝胶状物体。自4月15日起,东电开始对5338个存放同等污染度核废弃物的集装箱进行检查,截至6月30日,东电完成了其中3467个集装箱的检查,发现272个集装箱发生腐蚀,另外276个集装箱发生凹陷。https://t.cn/A6fMrAad


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