CN104209463A - 重量轻热疲劳强度高的内燃机缸体缸盖的生产材料和工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种重量轻热疲劳强度高的内燃机缸体缸盖的生产工艺，包括以下工艺流程：预发聚苯乙烯珠粒、将预发后的珠粒熟化、白模成型、白模烘干、白模组合、刷涂料、将涂好涂料的白模烘干、埋箱振实、浇注铁水、出箱打磨，其中的浇注铁水步骤包括：缸体缸盖选用RuT300牌号的蠕墨铸铁，铁水包含以下成分：C，Si，Mn，P，S，CE，余量为Fe，铁水温度控制在1430～1460℃，用稀土硅铁合金蠕化剂进行蠕化处理，蠕化率为CG≥60%，浇注时箱内抽真空，负压在-0.05～-0.06MPa，保压30分钟。本发明生产的铸件不仅具有高强度、高韧性和细晶粒的特性，而且尺寸精度高、表面质量好。
Description
技术领域
本发明属于内燃机缸体缸盖铸造领域，具体涉及一种重量轻热疲劳强度高的内燃机缸体缸盖的生产材料和工艺。
背景技术
作为行走机械的汽车和拖拉机等其能耗和排污均与其自重有关，其速度越高，关联越大。作为其动力源的内燃机占其重量的三分之一左右，而缸体缸盖又占内燃机重量的近二分之一，所以降低缸体缸盖的重量至关重要，为此速度较高的乘车，大都采用铝合金压铸件，但其成本比铸铁件高出八九倍，所以低速汽车和拖拉机用汽油、柴油机还都使用铸铁缸体和缸盖。由于内燃机一直在高热交变负荷下工作，内燃机缸体缸盖的材质的热疲劳强度高低严重影响其承载能力和寿命，且其抗拉强度低、特别是热疲劳强度低、弹性模量也低，这些都导致缸体缸盖的壁厚必须加厚，致使内燃机重量较重。而且传统铸造材料的铸造性能差，铁水流动特性不好，灰铸铁件的最小壁厚也不得小于5mm左右，也使内燃机缸体缸盖重量增加，所以，无论是高速乘车还是低速货车，寻找一种能生产出重量轻、成本低、节能又减排的缸体缸盖的材料和工艺显得非常重要。
发明内容
本发明就是针对内燃机缸体缸盖中存在的重量重、热疲劳强度低、成本高的问题，而提供了一种重量轻热疲劳强度高的内燃机缸体缸盖的生产材料和工艺。
本发明采用的技术方案：重量轻热疲劳强度高的内燃机缸体缸盖的生产工艺，包括以下工艺流程：预发聚苯乙烯珠粒、将预发后的珠粒熟化、白模成型、白模烘干、白模组合、刷涂料、将涂好涂料的白模烘干、埋箱振实、浇注铁水、出箱打磨，其中的浇注铁水步骤包括：缸体缸盖选用RuT300牌号的蠕墨铸铁，铁水包含以下重量份数的化学成分：C：3.7～3.9％，Si:1.5～1.8％，Mn:0.5～0.8％，P:≤0.08％，S:≤0.06％，CE:4.3～4.6％，余量为Fe，铁水温度控制在1430～1460℃，用稀土硅铁合金蠕化剂进行蠕化处理，蠕化率为CG≥60%，浇注时箱内抽真空，负压在-0.05～-0.06MPa，保压30分钟。
本发明与现用材料和工艺技术相比其有益效果是：①蠕墨铸铁具有较高的热疲劳强度，与灰铸铁和铝合金相比不仅其疲劳强度高1倍以上，且其铸造性能即金属液在成型过程中的流动性亦远高于其它材料的蠕墨铸铁来铸缸体缸盖，热疲劳强度高，其抗拉强度高75%、弹性模量也高40%，可将铸件壁厚减薄到3mm左右，铸造性能优则保证了3mm厚薄壁件，而不致产生冷隔造成铸件报废；②蠕墨铸铁具有较好的铸造性能，其铸造性能即金属液在成型过程中的流动性亦远高于其它材料的蠕墨铸铁来铸缸体缸盖，故可以用蠕墨铸铁生产出比同型号铝合金内燃机缸体缸盖还轻3%的铸件， 消失模铸造工艺生产的铸件不仅具有高强度、高韧性和细晶粒的特性，而且尺寸精度高、表面质量好，由于铝合金缸体缸盖一般要用压铸工艺生产，消失模工艺，消失模铸造工艺又有降低成本的效果，所以，用蠕墨铸铁和消失模工艺铸造内燃机缸体缸盖，对速度较高的乘车汽油机的缸体缸盖来说可以降低7-8倍的成本，对低速车来说可以降低缸体缸盖60%以上的重量，作到既节能又减排。
具体实施方式
实施例1
一种重量轻热疲劳强度高的内燃机缸体缸盖的生产工艺，它包括以下工艺步骤：
⑴预发聚苯乙烯珠粒，将EPS的珠粒在空气压力为0.4MPa，蒸汽温度为85℃，发泡密度在22g/L的条件下预发；
⑵将预发后聚苯乙烯珠粒熟化，熟化仓区域保持通风，熟化处理时间4小时；
⑶白模成型，将模具预热到50℃，合模、加料、蒸汽压力保持在0.4MPa, 时间控制在50s；
⑷白模烘干，将白模在温度50℃条件下烘干；
⑸白模组合，将模型分型面涂冷胶或热熔胶粘合；
⑹填砂，用覆膜砂填实半封闭水道腔；
⑺将制成的白模表面刷消失模铸造耐火涂料，涂层厚度为1mm；
⑻将涂好涂料的白模烘干，温度控制在50℃；
⑼埋箱振实，用雨淋加砂器均匀加砂，以防白模变形，砂子填满后振实时间3秒，砂箱上部用塑料薄膜密封，浇口处放浇口杯；
⑽浇注铁水，铸造缸体缸盖选用RuT300牌号的蠕墨铸铁，铁水化学成分：C：3.7％，Si:1.5％,Mn:0.5％,P:0.05％,S:0.03％,CE:4.3％，余量为Fe，铁水温度控制在1430℃，在包中用稀土硅铁合金蠕化剂进行蠕化处理，以保证蠕化率CG≥60%从而达到最佳机械性能，浇注时箱内抽真空，负压在-0.05MPa，保压30分钟；
⑾浇注后保温60分钟后再开箱；
(12)抛丸清理后，用砂轮打磨平整，制的蠕墨铸铁内燃机缸体缸盖。
实施例2
一种重量轻热疲劳强度高的内燃机缸体缸盖的生产工艺，它包括以下工艺步骤：
⑴预发聚苯乙烯珠粒，将EPS的珠粒在空气压力为0.5MPa，蒸汽温度为90℃，发泡密度在23g/L的条件下预发；
⑵将预发后聚苯乙烯珠粒熟化，熟化仓区域保持通风，熟化处理时间5小时；
⑶白模成型，将模具预热到60℃，合模、加料、蒸汽压力保持在0.5MPa, 时间控制在60s；
⑷白模烘干，将白模在温度53℃条件下烘干；
⑸白模组合，将模型分型面涂冷胶或热熔胶粘合；
⑹填砂，用覆膜砂填实半封闭水道腔；
⑺将制成的白模表面刷消失模铸造耐火涂料，涂层厚度为1.2mm；
⑻将涂好涂料的白模烘干，温度控制在53℃；
⑼埋箱振实，用雨淋加砂器均匀加砂，以防白模变形，砂子填满后振实时间3～5秒，砂箱上部用塑料薄膜密封，浇口处放浇口杯；
⑽浇注铁水，铸造缸体缸盖选用RuT300牌号的蠕墨铸铁，铁水化学成分：C：3.8％，Si:1.6％,Mn:0.6％,P:0.07％,S:0.05％,CE:4.5％，余量为Fe，铁水温度控制在1450℃，在包中用稀土硅铁合金蠕化剂进行蠕化处理，以保证蠕化率CG≥60%从而达到最佳机械性能，浇注时箱内抽真空，负压在-0.06MPa，保压30分钟；
⑾浇注后保温90分钟后再开箱；
(12)抛丸清理后，用砂轮打磨平整，制的蠕墨铸铁内燃机缸体缸盖。
实施例3
一种重量轻热疲劳强度高的内燃机缸体缸盖的生产工艺，它包括以下工艺步骤：
⑴预发聚苯乙烯珠粒，将EPS的珠粒在空气压力为0.6MPa，蒸汽温度为100℃，发泡密度在26g/L的条件下预发；
⑵将预发后聚苯乙烯珠粒熟化，熟化仓区域保持通风，熟化处理时间6小时；
⑶白模成型，将模具预热到70℃，合模、加料、蒸汽压力保持在0.6MPa, 时间控制在70s；
⑷白模烘干，将白模在温度55℃条件下烘干；
⑸白模组合，将模型分型面涂冷胶或热熔胶粘合；
⑹填砂，用覆膜砂填实半封闭水道腔；
⑺将制成的白模表面刷消失模铸造耐火涂料，涂层厚度为1.3mm；
⑻将涂好涂料的白模烘干，温度控制在55℃；
⑼埋箱振实，用雨淋加砂器均匀加砂，以防白模变形，砂子填满后振实时间5秒，砂箱上部用塑料薄膜密封，浇口处放浇口杯；
⑽浇注铁水，铸造缸体缸盖选用RuT300牌号的蠕墨铸铁，铁水化学成分：C：3.9％，Si: 1.8％,Mn: 0.8％,P:0.08％,S:0.06％,CE:4.6％，余量为Fe，铁水温度控制在1460℃，在包中用稀土硅铁合金蠕化剂进行蠕化处理，以保证蠕化率CG≥60%从而达到最佳机械性能，浇注时箱内抽真空，负压在-0.06MPa，保压30分钟；
⑾浇注后保温120分钟后再开箱；
(12)抛丸清理后，用砂轮打磨平整，制的蠕墨铸铁内燃机缸体缸盖。
本发明采用热疲劳强度比其它材料高一倍以上，且其铸造性能即金属液在成型过程中的流动性亦远高于其它材料的蠕墨铸铁来铸缸体缸盖，热疲劳强度高，可将铸件壁厚减薄到3mm左右，铸造性能优则保证了3mm厚薄壁件，而不致产生冷隔造成铸件报废；本发明采用消失模铸造工艺不仅同样能实现铸件的高性能、高强度、高韧性、晶粒细化，而且尺寸精度高和表面质量也不比压铸件逊色多少，蠕墨铸铁材质配消失模铸造工艺，强强结合方可铸出质量最好的缸体缸盖来。
Claims (1)
1.重量轻热疲劳强度高的内燃机缸体缸盖的生产工艺，包括以下工艺流程：预发聚苯乙烯珠粒、将预发后的珠粒熟化、白模成型、白模烘干、白模组合、刷涂料、将涂好涂料的白模烘干、埋箱振实、浇注铁水、出箱打磨，其特征是：其中的浇注铁水步骤包括：缸体缸盖选用RuT300牌号的蠕墨铸铁，铁水包含以下重量份数的化学成分：C：3.7～3.9％，Si:1.5～1.8％，Mn:0.5～0.8％，P:≤0.08％，S:≤0.06％，CE:4.3～4.6％，余量为Fe，铁水温度控制在1430～1460℃，用稀土硅铁合金蠕化剂进行蠕化处理，蠕化率为CG≥60%，浇注时箱内抽真空，负压在-0.05～-0.06MPa，保压30分钟。
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2014
- 2014-09-01 CN CN201410435849.1A patent/CN104209463A/zh active Pending
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