CN103182480A - 一种发动机缸盖重力浇铸工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发动机缸盖重力浇铸工艺包括：制模步骤，浇铸步骤和开模步骤：所述制模步骤完成后所得到用于发动机缸盖重力浇铸的模具包括：底模、进气侧模、排气侧模、前端模、后端模和水套砂芯，所述底模、所述进气侧模、所述排气侧模、所述前端模和所述后端模围成所述模具的型模，所述型模的模腔内放置水套砂芯，所述水套砂芯的下表面和所述模腔的底面之间为所述模具的型腔；所述水套砂芯设置若干上下贯穿所述水套砂芯的砂芯进气孔和若干上下贯穿所述水套砂芯的砂芯排气孔，所述水套砂芯的上表面设置砂芯空腔，所述砂芯空腔上设置砂芯盖板，将所述砂芯空腔封闭。

Description

一种发动机缸盖重力浇铸工艺
技术领域
本发明涉及一种发动机缸盖重力浇铸工艺。
背景技术
发动机缸盖是发动机的关键部件，其外轮廓为约为400mm×170mm×120mm。客户对铸件尺寸要求精度高、外观平整、轮廓清晰完整；铸件内部组织致密，无气孔、缩松等铸造缺陷；要求铸件材质为铝硅合金，材料对应的抗拉强度≥235Mpa，延伸≥1，并且要求在2bar空气压力下无泄漏；又由于铸件均匀壁厚在4-5mm区间，但存在多处壁厚差在2倍以上的孤立厚大的形状结构；且水套芯发气量大，且由于结构限制，无法有效排气，因此铸造难度较大，易产生气孔和缩松缺陷，这和浇铸模具中的水套砂芯设计的不合理是有很大关系的。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种发动机缸盖浇铸工艺，其通过减小水套砂芯的排气量，从而地高了发动机缸盖铸件的生产质量。
实现上述目的的一种技术方案是：一种发动机缸盖重力浇铸工艺，包括：制模步骤，浇铸步骤和开模步骤；
所述制模步骤完成后所得到用于发动机缸盖重力浇铸的模具包括：底模、进气侧模、排气侧模、前端模、后端模和水套砂芯，所述底模、所述进气侧模、所述排气侧模、所述前端模和所述后端模围成所述模具的型模，所述型模的模腔内放置水套砂芯，所述水套砂芯的下表面和所述模腔的底面之间为所述模具的型腔；
所述水套砂芯设置若干上下贯穿所述水套砂芯的砂芯进气孔和若干上下贯穿所述水套砂芯的砂芯排气孔，所述水套砂芯的上表面设置砂芯空腔，所述砂芯空腔上设置砂芯端盖，将所述砂芯空腔封闭。
进一步的，在所述水套砂芯上，所述砂芯空腔位于所述砂芯进气孔和所述砂芯排气孔之间。
进一步的，述模具还包括模架，所述底模设置于所述模架上，所述模架上设置导轨，所述进气侧模和所述排气侧模设置于所述导轨上，并可沿所述导轨滑移。
再进一步的，所述开模步骤是通过移动所述进气侧模和所述排气侧模来进行的。
进一步的，在所述前端模上设置浇口杯，所述浇口杯通过冒口连接所述型腔，浇铸步骤中，金属熔液浇入所述浇口杯内，所述金属熔液经所述冒口，进入所述型腔内，并在所述型腔内冷却凝固成型。
进一步的，所述型模是由金属材料制成的，在所述水套砂芯(7)放入所述型模的模腔模腔前，所述型模在200℃-350℃下预热，并去除所述模腔表面的锈迹，并在所述模腔的表面涂覆脱模剂。
进一步的，在所述底模的底面设置若干盲孔，所述盲孔中设置冷却机构，所述冷却机构由冷却介质进口、冷却介质流道和冷却介质出口组成，所述冷却介质入口连接水源或者空气压缩机
再进一步的，所述冷却机构和所述盲孔的侧壁之间设置隔热层。
采用了本发明的一种发动机缸盖重力浇铸工艺的技术方案，即在所述水套砂芯的上表面设置砂芯空腔，所述砂芯空腔上设置砂芯盖板，所述砂芯盖板将所述砂芯空腔封闭。其技术效果是：在生产形状结构复杂铸件的过程中，减小了水套砂芯的排气量，避免铸件产生气孔、松缩等缺陷，提高了产品合格率，同时在改善了劳动环境条件的，降低了操作人员的劳动强度，提高了生产效率。
附图说明
图1为本发明的一种发动机缸盖重力浇铸工艺中使用的型模的结构示意图；
图2为本发明的一种发动机缸盖重力浇铸工艺中使用的水套砂芯的结构示意图；
图3为本发明的一种发动机缸盖重力浇铸工艺中使用的底模的底面结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1至图2，为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明：
本发明的一种发动机缸盖重力浇铸工艺包括制模步骤、浇注步骤和开模步骤；
所述制模步骤包括：制作型模工序、制作水套砂芯工序和下芯工序。
请参阅图1，所述制作型模工序中，使用金属材料分别制作底模1、进气侧模2、排气侧模3、前端模4和后端模5。再将所述底模1、所述进气侧模2、所述排气侧模3、所述前端模4和所述后端模5围成所述型模，所述型模的内部是所述型模的模腔。所述底模1固定在一个模座6上，所述模座6上设置导轨61，所述进气侧模2和所述排气侧模3设置在所述导轨61上，开模过程中，所述进气侧模2和所述排气侧模沿3所述导轨向相反的方向滑动，完成所述开模步骤。
此外在所述制作水套砂芯工序中，在所述水套砂芯7的上表面设置一个砂芯空腔73，所述砂芯空腔73上设置砂芯端盖74，所述砂芯端盖74的尺寸与所述砂芯空腔73的尺寸匹配，使所述砂芯端盖74将所述砂芯空腔73封闭。
在本实施例中，所述述水套砂芯7上设置若干上下贯穿所述水套砂芯7的砂芯进气孔71和若干贯穿上下所述水套砂芯7的砂芯排气孔72，所述砂芯空腔73和所述砂芯盖板74位于所述砂芯进气孔71和所述砂芯排气孔72之间。
在所述水套砂芯7上设置所述砂芯空腔73和所述砂芯盖板74的目的在于：在生产形状结构复杂铸件的过程中，减小了水套砂芯的排气量，避免铸件产生气孔、松缩等缺陷，提高了产品合格率，同时在改善了劳动环境条件的，降低了操作人员的劳动强度，提高了生产效率。
所述水套砂芯7是在专用的金属模具中制作得到的，所述金属模具的模腔的底面上设置凸台，所述凸台的位置与所述砂芯空腔73的位置对应，在制作所述水套砂芯7前，所述金属模具要先在天然气加热器具上预热，预热的温度为220℃-400℃。然后在所述金属模具中填入粒径在50-100目的覆膜砂，完成所述水套砂芯7的制作，在制作所述水套砂芯7的同时制作所述砂芯盖板74，最后将所述砂芯盖板74盖在所述砂芯空腔73上。
在进行将所述水套砂芯7放入所述型模的模腔的下芯工序前，要将所述型模在天然气加热器具上进行预热，预热的温度为220℃-350℃，同时，用喷砂工具去除模腔表面的锈迹、残余涂料及其它杂物，同时在所述模腔的表面涂覆脱模剂。
下芯工序中，所述述水套砂芯7设有所述砂芯空腔73和所述砂芯盖板74的一面背向所述模腔底面，朝上放置，因此称为上表面，所述水套砂芯7平整的，未设有所述砂芯空腔73和所述砂芯盖板74一侧的表面面向所述模腔的底面向下放置，因此成为下表面，所述模腔的底面也就是所述底模1的顶面。所述模腔的底面和所述水套砂芯7之间形成本发明的一种发动机缸盖浇铸工艺中所使用的用于发动机端盖重力浇铸的模具的型腔8。同时所述前端模4上设置一个浇口杯41，所述浇口杯41通过冒口连通所述型腔8。
所述浇铸步骤包括熔融工序、浇注工序和冷却成型工序
所述浇铸步骤中，用来浇铸的金属熔液为铝硅合金金属熔液，所述铝硅合金金属熔液的熔融温度为730℃-750℃，然后还要经过精炼、除气、除渣、变质等铝液处理等净化处理，以求得到具有高纯度的铝硅合金金属熔液，完成所述熔融工序。
浇铸步骤中所述铝硅合金金属熔液的温度为720-730℃。所述铝硅合金金属熔液从所述浇杯口41经所述冒口进入所述型腔8，完成所述浇注工序，并在200秒的时间内冷却凝固，成为发动机缸盖铸件，完成所述成型工序。
本发明的一种发动机缸盖浇铸工艺中的另外一项改进在于：所述底模1的底面设置若干盲孔11，所述盲孔中设置冷却机构12，所述冷却机构由冷却介质进口121、冷却介质流道122和冷却介质出口123组成，所述冷却介质入口121连接水源或者空气压缩机。
这样设计的目的在于：提高所述底模1上与所述型腔8的型腔热节81对应位置的激冷能力，解决了铸件上孤立厚大壁结构处组织缩松的问题。可以生产出形状结构复杂而又具有较高质量的铸件。如发动机气缸盖等。
所述盲孔11的侧壁与所述冷却机构12之间设置隔热层13，所述隔热层13可以是石棉材质，这样在所述冷却机构12在对对所述底模1上与所述型腔8的型腔热节81对应位置进行冷却时，对所述底模1上的其它位置不产生影响。
所述冷却机构12和所述盲孔11的底壁之间设置密封垫圈14，使所述冷却机构12和所述盲孔11之间固定。同时通过螺栓15将所述冷却机构12补充固定在所述底模1的底面上。
所述冷却机构12连接热电偶，并通过所述热电偶连接LPC接口控制器，通过所述LPC接口控制器，控制所述水或压缩空气的流量，使所述底模1上与所述型腔8的型腔热节81对应位置的温度，与所述底模1其它位置处的温差不超过50℃，
最后是开模步骤，即通过反向移动所述进气侧模2和排气侧模3，完成开模，完成所述开模工序；再去处所述发动机缸盖铸件上的浇口和冒口，完成去除浇冒口工序，所述浇口和所述冒口是指所述铸件对应于所述模具的浇口杯41所述冒口处的余料；架下来是去除水套砂芯工序，最后对所述发动机缸盖铸件进行打磨修整和表面抛丸等精加工处理的精加工工序，最终得到发动机缸盖。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (8)

1.一种发动机缸盖重力浇铸工艺，包括：制模步骤，浇铸步骤和开模步骤：
所述制模步骤完成后所得到用于发动机缸盖重力浇铸的模具包括：底模(1)、进气侧模(2)、排气侧模(3)、前端模(4)、后端模(5)和水套砂芯(7)，所述底模(1)、所述进气侧模(2)、所述排气侧模(3)、所述前端模(4)和所述后端模(5)围成所述模具的型模，所述型模的模腔内放置水套砂芯(7)，所述水套砂芯(7)的下表面和所述模腔的底面之间为所述模具的型腔(8)；其特征在于：
所述水套砂芯(7)设置若干上下贯穿所述水套砂芯(7)的砂芯进气孔(71)和若干上下贯穿所述水套砂芯的砂芯排气孔(72)，所述水套砂芯(7)的上表面设置砂芯空腔(73)，所述砂芯空腔(73)上设置砂芯端盖(74)，将所述砂芯空腔(73)封闭。
2.根据权利要求1所述的一种发动机缸盖重力浇铸工艺，其特征在于：在所述水套砂芯(7)上，，所述砂芯空腔(73)位于所述砂芯进气孔(71)和所述砂芯排气孔(72)之间。
3.根据权利要求1或2所述的一种发动机缸盖重力浇铸工艺，其特征在于：所述模具还包括模架(6)，所述底模(1)设置于所述模架(6)上，所述模架(6)上设置导轨(61)，所述进气侧模(2)和所述排气侧模(3)设置于所述导轨(61)上，并可沿所述导轨(61)滑移。
4.根据权利要求3所述的一种发动机缸盖重力浇铸工艺，其特征在于：所述开模步骤是通过移动所述进气侧模(2)和所述排气侧模(3)来进行的。
5.根据权利要求1或2所述的一种发动机缸盖重力浇铸工艺，其特征在于：在所述前端模(4)上设置浇口杯(41)，所述浇口杯(41)通过冒口连接所述型腔(8)，浇铸步骤中，金属熔液浇入所述浇口杯(41)内，所述金属熔液经所述冒口，进入所述型腔(8)内，并在所述型腔(8)内冷却凝固成型。
6.根据权利要求1或2所述的一种发动机缸盖重力浇铸工艺，其特征在于：所述型模是由金属材料制成的，在所述水套砂芯(7)放入所述型模的模腔模腔前，所述型模在200℃-350℃下预热，并去除所述模腔表面的锈迹，并在所述模腔的表面涂覆脱模剂。
7.根据权利要求1或2所述的一种发动机缸盖重力浇铸工艺，其特征在于：在所述底模(1)的底面设置若干盲孔(11)，所述盲孔(11)中设置冷却机构(12)，所述冷却机构(12)由冷却介质进口(121)、冷却介质流道(122)和冷却介质出口(123)组成，所述冷却介质入口(121)连接水源或者空气压缩机。
8.根据权利要求7所述的一种发动机缸盖重力浇铸工艺，其特征在于：所述冷却机构(121)和所述盲孔(11)的侧壁之间设置隔热层(13)。
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