一种铁型覆砂工艺铸造气缸盖的生产方法技术

本发明专利技术公开了一种铁型覆砂工艺铸造气缸盖的生产方法，上铁型的内腔按气缸盖的形状随型制出，随型覆砂层厚度为8m‑1mm，采用封闭式浇口；下铁型为空铁型框，内腔表面不覆砂，形状尺寸按气缸盖底盘砂芯外框尺寸加工好，装芯时将砂芯整体装入下铁型框中；做好砂芯后装芯、合箱、浇注、开箱。使用本发明专利技术的方法，出品率由原来砂型铸造的72％提高到铁型铸造的80％以上，基本消除了皮下气孔、组织缩松等缺陷，解决了气缸盖在压力工作时的渗漏问题，提高了整体机械性能，减少了砂处理设备、场地和用砂量；改善了铸造的恶劣环境。且工艺流程简单，容易控制，生产成本比普通砂型铸造工艺要低30～50％。

【技术实现步骤摘要】
一种铁型覆砂工艺铸造气缸盖的生产方法
本专利技术属发动机气缸盖铸造工艺领域，特别是一种铁型覆砂工艺铸造气缸盖的生产方法。
技术介绍
铁型覆砂铸造是在金属型(又称铁型)内腔周围覆上一层薄薄的型砂(又称覆膜砂)的一种铸造工艺方法。它是金属型铸造和壳型铸造两种方法的结合。获得的铸件具有尺寸精度高、机械性能好、组织致密、生产成本低等优点。在国内以及国际上，铁型覆砂铸造工艺主要应用在球铁曲轴、凸轮轴、平衡轴、耐压阀体、缸套、耐磨铸件、气缸体等30余类铸件的铸造生产上，而运用该铁型覆砂铸造工艺技术来生产汽车发动机气缸盖还是空白。在我国乃至国际上的发动机生产厂家，都是采用高压铸造或者静压铸造方法生产发动机气缸盖。该工艺在较大汽车发动机生产厂已普遍使用，虽然质量上相对来说还比较稳定，但还是属于普通的砂型铸造，在造型时还是需要煤粉，用砂量很大，生产环境还未得到完全改善；同时也存在着砂处理工部等一整套设备、材料仓库、型砂输送、除尘等设备，工作环境比较差，不利于铸造生产环保，而且设备投资大，成本高，所占用的面积也大。而且，现今在汽车行业激烈竞争下，各汽车厂家生产的气缸盖性能要求越来越高，多种性能指标要求达到或超过国家标准，如要求本体高强度、无渗漏等。而普通的砂型铸造已经无法根本解决铸铁件本身因强度提高而造成的组织缩松而渗漏的问题，必须寻找到更好的办法来解决。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种能解决气缸盖铸件常见的组织缩松、表面质量差、渗漏率高等问题的铁型覆砂铸造气缸盖的生产方法。本专利技术以如下技术方案解决上述技术问题：一种铁型覆砂工艺铸造气缸盖的生产方法，工艺步骤如下：(1)造型：外砂箱采用铁型，覆膜砂为树脂砂，上铁型的内腔按气缸盖的形状随型制出，随型覆砂层厚度为8mm-10mm；浇注系统有浇口杯、直浇口、横浇口和滤网，采用封闭式浇口；上半模模样最高处射孔、上半模四周围芯头分别装有气孔针，铁型的分型面上有排气槽；下铁型为空铁型框，内腔表面不覆砂，形状尺寸按气缸盖底盘砂芯外框尺寸加工好，装芯时将砂芯整体装入下铁型中；(2)砂芯：气缸盖砂芯的组装、上涂料并滤干、烘干均与已有工艺一致；(3)装芯：人工装芯或用固定式装芯工位夹具或机器人装芯；(4)合箱：合箱前使用封箱条分别压住芯头、芯头出气孔位置、坭芯直浇道，下铁型分型面的四角分别放上垫片，上铁型吹干静散砂后合箱；推进浇注滚道，扣上箱扣；浇口杯采用直冲漏斗浇口杯，安装到铁型时使用封箱条；(5)浇注：根据气缸盖产品的材料牌号熔炼铁水，浇注温度控制在1420℃-1440℃；(6)开箱：浇注后25分钟开箱扣；铸件凝固30分钟后落箱，自由冷却。所述浇注系统的铁水流道是由浇口杯到直浇口到横浇口，再由横浇口通过滤网后均衡分到两个分横浇口，再由两个分横浇口分别分到内浇口再到铸件。所述上半模模样最高处射孔的气孔针外径为Φ8mm，上半模四周围芯头装的气孔针外径为Φ10mm，铁型的分型面上的排气槽为半圆形，直径为Φ6mm。所述上铁型覆砂，下铁型不覆砂。所述下铁型分型面的四角放的垫片均为厚0.3-0.4mm。合箱的扣箱力为80-85N.M。本专利技术的显著优点在于：本专利技术的生产方法，出品率由原来普通砂型铸造工艺的72％提高到铁型铸造的80％以上，因铁型使用了不含水分的树脂砂做覆砂造型材料，从而消除了皮下气孔缺陷；铁水凝固过程中得到快速冷却，基本消除了气缸盖常有的组织缩松缺陷，解决了气缸盖在压力工作环境下的渗漏问题，提高了铸件的整体机械性能，满足或超过目前气缸盖生产要求的各项性能指标；减少了砂处理系统庞大的设备、场地投入和造型用砂量；改善了铸造长期以来的恶劣环境，环保性好。整个工艺流程简单，容易采取措施和控制，产品的生产成本比砂型铸造工艺生产要低30～50％，且适用于各种类型发动机气缸盖、气缸体和排气管等箱体类重要复杂零部件的生产和多种要求高质量的其它大中小零件，应用前景广泛。具体实施方式以下描述本专利技术具体实施方式，但不构成对本专利技术权利要求保护范围的限制。本专利技术方法是利用铁型增加铁水在铸造过程中的冷却速度，细化组织，提高了气缸盖的组织致密性。在同等熔炼铁水的成分下，使用铁型覆砂铸造工艺生产气缸盖比普通砂型铸造工艺可以获得更高的抗拉强度、硬度和更好的石墨形态和石墨大小级别，稳定珠光体在95％以上。最重要的是以往气缸盖砂型铸造出现的三漏(漏油、漏水、漏汽)问题可以得到有效解决。该方法具有工艺出品率高、组织致密不渗漏、综合性能高、用砂量少、设备投资少、生产周期短、见效快、设备占用面积少、生产效率高、制造成本低、环保性好等优点。采用本专利技术方法生产玉柴股份公司的气缸盖，具体工艺步骤如下：1.造型上铁型采用铁型覆砂铸造工艺进行。上砂箱采用铁型，覆膜砂是采用普通覆膜砂，铁型铸造工艺按照4件/型进行设计，铁型的内腔是按照汽缸体的形状随型制出，随型覆砂层厚度为8-10mm。下铁型为空铁型框，内腔表面不覆砂，内腔形状尺寸按气缸盖底盘砂芯外框尺寸加工好，装芯时将砂芯整体装入下铁型框中。2.砂芯砂芯是采用冷芯树脂砂，配制、工艺均一样。砂芯组装、整体浸泡上涂料并滤干、进炉烘干的工艺与玉柴股份公司的缸盖砂芯整体组装浸涂工艺类似；砂芯烘干温度一般控200-220℃，升温3h保温2h。3.装芯先检查所装坭芯是否符合要求；用装芯工位夹具吊装下芯或机器人进行装芯，定位准确、方便可靠。4.合箱在合箱之前检查装芯是否到位，使用封箱条分别压住芯头、芯头出气孔位置、坭芯直浇道，在坭芯头的浇注系统位置装上过滤网，并推至合箱机处，下铁型分型面的四角分别放有0.3-0.4mm厚垫片；检查上半模型质量，并吹静散砂，进行合箱；推进浇注滚道，扣上箱扣(边扣一般为4个)扣箱力一般在80-85N.M；浇口杯采用直冲漏斗浇口杯，安装到铁型时使用封箱条；5.浇注根据气缸盖产品的材料牌号熔炼铁水，浇注温度控制在1420-1440℃之间，4件/型浇注时间在9.5-16s之间；待浇口杯铁水成糊状时打断浇口杯；6.开箱浇注后25分钟开箱扣；铸件凝固35分钟时落箱，落箱后的铸件为暗红色，然后自由冷却到室温。7.检验结果采用本体解剖抽样进行抗拉强度检验，以T9000气缸盖为例，其结果抗拉强度为270Mpa；硬度为HB224；石型为A型石墨；石墨长为4级；珠光体95％；磷共晶1级。用本专利技术的方法铸造气缸盖，在满足性能要求的条件下可以减少或者不用加入合金，如Cu合金可以由原来的0.7～0.8％减少到0.2～0.3％；在保证气缸盖本体硬度符合要求下，完全可以不用加钼铁等。实践说明：运用本专利技术的方法生产气缸盖，本体机械性能比砂型铸造本体要求牌号要高出一个牌号以上，从而保证满足日益发展的汽车制造行业竞争要求。用本专利技术的方法，不仅可以生产出蠕墨铸铁或球墨铸铁汽缸体、缸盖、排气管等高质量的汽车重要零部件，还可以用于各行各业的机械制造，如航空、铁路机车车辆、农用机械、建筑机械和军工等等需承受高强度、高韧性、高致密性、高耐磨的大中小零件的生产。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁型覆砂工艺铸造气缸盖的生产方法，其特征是，工艺步骤如下：(1)造型：外砂箱采用铁型，覆膜砂为树脂砂，上铁型的内腔按气缸盖的形状随型制出，随型覆砂层厚度为8mm‑10mm；浇注系统有浇口杯、直浇口、横浇口和滤网，采用封闭式浇口；上半模模样最高处射孔、上半模四周围芯头分别装有气孔针，铁型的分型面上有排气槽；下铁型为空铁型框，内腔表面不覆砂，形状尺寸按气缸盖底盘砂芯外框尺寸加工好，装芯时将砂芯整体装入下铁型中；(2)砂芯：气缸盖砂芯的组装、上涂料并滤干、烘干均与已有工艺一致；(3)装芯：人工装芯或用固定式装芯工位夹具或机器人装芯；(4)合箱：合箱前使用封箱条分别压住芯头、芯头出气孔位置、坭芯直浇道，下铁型分型面的四角分别放上垫片，上铁型吹干静散砂后合箱；推进浇注滚道，扣上箱扣；浇口杯采用直冲漏斗浇口杯，安装到铁型时使用封箱条；(5)浇注：根据气缸盖产品的材料牌号熔炼铁水，浇注温度控制在1420℃‑1440℃；(6)开箱：浇注后25分钟开箱扣；铸件凝固30分钟后落箱，自由冷却。

【技术特征摘要】
1.一种铁型覆砂工艺铸造气缸盖的生产方法，其特征是，工艺步骤如下：(1)造型：外砂箱采用铁型，覆膜砂为树脂砂，上铁型的内腔按气缸盖的形状随型制出，随型覆砂层厚度为8mm-10mm；浇注系统有浇口杯、直浇口、横浇口和滤网，采用封闭式浇口；上半模模样最高处射孔、上半模四周围芯头分别装有气孔针，铁型的分型面上有排气槽；下铁型为空铁型框，内腔表面不覆砂，形状尺寸按气缸盖底盘砂芯外框尺寸加工好，装芯时将砂芯整体装入下铁型中；(2)砂芯：气缸盖砂芯的组装、上涂料并滤干、烘干均与已有工艺一致；(3)装芯：人工装芯或用固定式装芯工位夹具或机器人装芯；(4)合箱：合箱前使用封箱条分别压住芯头、芯头出气孔位置、坭芯直浇道，下铁型分型面的四角分别放上垫片，上铁型吹干静散砂后合箱；推进浇注滚道，扣上箱扣；浇口杯采用直冲漏斗浇口杯，安装到铁型时使用封箱条；(5)浇注：根据气缸盖产品的材料牌号熔炼铁水，浇注温度控制在1420℃-14...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞建业，宾德全，吴宝成，李伟柱，李超贵，李飞，崔伟，李文彬，
申请(专利权)人：广西玉柴机器配件制造有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45