一种高牌号蠕墨铸铁气缸盖的铸造工艺设计方法技术

本发明专利技术公开了一种高牌号蠕墨铸铁气缸盖的铸造工艺设计方法，采用一箱两件立浇工艺，包括如下步骤：S1、确定浇注系统为中注式，浇注系统设计在两个组合芯之间，全包砂芯设计；S2、确定内浇口的位置，内浇口的位置设在铸件螺栓孔热节部位附近；在所述底盘芯的底面设计浇注系统，2个底盘芯的底面各形成一半浇注系统，合芯后2个底盘芯的底面形成完整的浇注系统；S3、确定排气系统形成方式；S4、采用无冷铁工艺；S5、将气缸盖所有砂芯进行组芯合芯，并用锁芯螺杆锁紧，然后进行下芯，合箱，等待浇注；S6、铸件浇注。本发明专利技术具有成本低、生产效率高、铸件缩孔缩松废品率控制在2％以下，废品率低等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种高牌号蠕墨铸铁气缸盖的铸造工艺设计方法
本专利技术涉及缸盖铸造
，特别是涉及一种高牌号蠕墨铸铁气缸盖的铸造工艺设计方法。
技术介绍
气缸盖是发动机中结构最复杂，技术含量高的重要零部件，以往中重型发动机气缸盖主流材质：普通灰铸铁、铬钼铜合金灰铸铁、低牌号蠕墨铸铁，但随着发动机技术水平的不断提升，铸件壁厚往轻量化、结构往紧凑化发展，压缩比和功率日益增高，对气缸盖材质性能提出了更高要求，灰铸铁/低牌号蠕铁缸盖的性能已无法满足上述需求。而高牌号蠕墨铸铁材质相比灰铸铁/低牌号蠕铁具有更高的物理力学性能，目前国内国外大排量的发动机气缸盖基本都将材质升级为高牌号蠕墨铸铁。蠕墨铸铁自身具有铸造工艺性能好的特点，产生缩孔、缩松倾向较小，但随着材质牌号提高，材质牌号超过RuT400时，为保证高强度，锡、铜等合金元素加入量高，铁水收缩倾向非常大，再加上现代汽车工业具有典型的大批量生产特点，对气缸盖铸造工艺性提出了更高的要求，工艺设计要求苛刻。目前高牌号蠕墨铸铁气缸盖铸造工艺设计方法通常采用立浇工艺，根据生产线选择一箱两件布局，生产中由于气缸盖螺栓孔、导管孔以及喷油器孔等热节部位较多，温度场复杂，再加上铸件轻量化带来的壁厚薄壁化，加剧缩孔缩松倾向，另外高牌号蠕墨铸铁本身凝固的特性导致热节部位得不到有效补缩，形成孤立液相区，产生缩孔缩松缺陷。目前国内行业中，某铸造公司13升气缸盖按RuT420牌号验收，并批量应用，但缩孔缩松废品率在10％左右。某铸造公司9升气缸盖按RuT450牌号验收，但缩孔缩松废品率在30％左右，因缩孔缩松废品率高而停止生产。其他铸造公司，因高牌号蠕墨铸铁气缸盖的缩孔缩松废品率高达50％～70％，都止于开发阶段。国内行业中气缸盖最高牌号RuT420，未有高牌号蠕墨铸铁气缸盖RuT450材质批量运用。现有的技术方案中铸造工艺设计方法的缺点：一是在缸盖螺栓孔、导管孔以及喷油器等热节部位大量使用冷铁工艺改善缩孔缩松缺陷，影响生产效率，相应增加成本；二是浇注系统设计不到位，设计标准没有随着材质的升级而提高，按通常的浇注系统设计，不具备有效补缩功能，直接导致铸件在热节部位产生缩孔缩松缺陷；三是砂芯和型腔排气系统设计不完善，设计标准没有随着材质的升级而提高，不重视砂芯排气功能，部分砂芯没有排气通道，导致内腔砂芯在浇注过程中产生的气体不能及时排出被卷入铁水中，在热节部位产生气缩孔缺陷；四是缩孔缩松废品率高。以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本专利技术的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
技术实现思路
本专利技术目的在于提出一种成本低、生产效率高、铸件缩孔缩松废品率控制在2％以下，废品率低的高牌号蠕墨铸铁气缸盖的铸造方法。为此，本专利技术提出一种高牌号蠕墨铸铁气缸盖的铸造工艺设计方法。优选地，本专利技术还可以具有如下技术特征：一种高牌号蠕墨铸铁气缸盖的铸造工艺设计方法，采用一箱两件立浇工艺，包括如下步骤：S1、确定浇注系统为中注式，浇注系统设计在两个组合芯之间，全包砂芯设计；所述组合芯的内部形成气缸盖型腔，其包括底盘芯和盖盘芯；S2、确定内浇口的位置，内浇口的位置设在铸件螺栓孔热节部位附近；在所述底盘芯的底面设计浇注系统，2个底盘芯的底面各形成一半浇注系统，合芯后2个底盘芯的底面形成完整的浇注系统；S3、确定排气系统形成方式；S4、确定气缸盖底面和顶面的螺栓孔、导管孔以及喷油器孔的热节部位采用无冷铁工艺；S5、将气缸盖所有砂芯进行组芯合芯，并用锁芯螺杆锁紧，然后进行下芯，合箱，等待浇注；S6、铸件浇注。进一步地，浇注系统采用封闭-开放式类型，采用顺序凝固和同时凝固相结合的“较弱顺序凝固”原则设计内浇道。进一步地，在步骤S2中，内浇口中心到气缸盖螺栓孔中心的竖直方向的距离OL＝D/4～D/2，其中，D表示气缸盖螺栓孔凸台直径，内浇口中心位于螺栓孔中心的上方。进一步地，在步骤S2中，选择圆形内浇口和补缩内浇道，内浇口凝固时间同时或稍晚于铸件螺栓孔热节部位，通过铸件热节部位需要补缩的模数计算确定以下尺寸，包括：D为气缸盖螺栓孔凸台直径；确定内浇口尺寸取值A＝D/3～2D/3，拔模取值3°～10°；确定补缩内浇道凸台直径取值B＝3D/2～2D；确定补缩内浇道凸台面到内浇口距离c＝D/3～2D/3。进一步地，所述浇注系统包括浇杯、直浇道、分直浇道、横浇道、分横浇道、内浇道，所述横浇道的左端与直浇道的下端连通，右端与所述分直浇道的上端连通；所述分直浇道的下端与所述分横浇道的右端连通；所述分横浇道上设有若干个内浇道。分横浇道的宽a和高b取值范围，a≤b，内浇口中心到分横浇道顶部的距离为b1，内浇口中心到分横浇道底部的距离为b2，b1+b2＝b，b1≥b2。进一步地，采用封闭-开放式浇注系统结构，直浇道的截面积F直，横浇道的截面积F横1，最小阻流面积F阻，分横浇道截面积F分横，内浇口总面积F总内，浇注系统各单元断面比例关系为：F直＞F横1＞F阻＜F分横≤F总内，F直：F横1：F阻：F分横：F总内＝1.3～1.5：1.2～1.4：1.0：1.3～2：1.5～3。进一步地，如理论最小阻流面为AC，那么确定最小阻流面积取值F阻＝2AC～3AC。进一步地，所述横浇道从左到右分别为本体、缓流段、集渣包，所述集渣包的高度h2≥缓流段的高度h1；缓流段的截面积F横2＝2F直～3F直。进一步地，在步骤S3中，在底盘芯和盖面芯背面设计排气通道，型腔排气面积总和大于浇注系统最小的阻流面积；在热节部位的排气芯头或内腔砂芯的厚大部位钻排气孔，排气孔的深度根据砂芯的长短决定。进一步地，浇注系统干涉到内腔砂芯排气芯头时，受干涉的部位采用间接排气法排气；设计间接排气结构，间接排气通道边缘与浇注系统边缘安全距离a≥10mm；间接排气通道顶部与型腔表面的距离6mm≤b≤12mm；间接排气通道围绕内腔砂芯的排气芯头四周，设计2个到4个间接排气通道。本专利技术与现有技术对比的有益效果包括：本专利技术采用无冷铁工艺铸造，简化工艺流程，成本低、生产效率高；通过合理设计内浇口位置，铸件缩孔缩松废品率控制在2％以下，废品率低。附图说明图1是本专利技术的浇注效果图。图2是本专利技术的内浇口对应铸件上的位置示意图。图3是本专利技术的浇注系统补缩尺寸示意图。图4是本专利技术的浇注系统主视图。图5是本专利技术的浇注系统的立体图。图6是本专利技术的气缸盖铸件本身热节特性分析示意图。图7是本专利技术的排气系统示意图。具体实施方式为便于准确理解，以下是后文中将出现的技术术语的准确定义：“F直”是指直浇道的截面积；“F横1”是指横浇道的截面积；“F横2”是指横浇道的缓流段截面积；“F阻”是指最小阻流面积；“F分横”是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高牌号蠕墨铸铁气缸盖的铸造工艺设计方法，采用一箱两件立浇工艺，其特征在于：包括如下步骤：/nS1、确定浇注系统为中注式，浇注系统设计在两个组合芯之间，全包砂芯设计；所述组合芯的内部形成气缸盖型腔，其包括底盘芯和盖盘芯；/nS2、确定内浇口的位置，内浇口的位置设在铸件螺栓孔热节部位附近；在所述底盘芯的底面设计浇注系统，2个底盘芯的底面各形成一半浇注系统，合芯后2个底盘芯的底面形成完整的浇注系统；/nS3、确定排气系统形成方式；/nS4、确定气缸盖底面和顶面的螺栓孔、导管孔以及喷油器孔的热节部位采用无冷铁工艺；/nS5、将气缸盖所有砂芯进行组芯合芯，并用锁芯螺杆锁紧，然后进行下芯，合箱，等待浇注；/nS6、铸件浇注。/n

【技术特征摘要】
1.一种高牌号蠕墨铸铁气缸盖的铸造工艺设计方法，采用一箱两件立浇工艺，其特征在于：包括如下步骤：
S1、确定浇注系统为中注式，浇注系统设计在两个组合芯之间，全包砂芯设计；所述组合芯的内部形成气缸盖型腔，其包括底盘芯和盖盘芯；
S2、确定内浇口的位置，内浇口的位置设在铸件螺栓孔热节部位附近；在所述底盘芯的底面设计浇注系统，2个底盘芯的底面各形成一半浇注系统，合芯后2个底盘芯的底面形成完整的浇注系统；
S3、确定排气系统形成方式；
S4、确定气缸盖底面和顶面的螺栓孔、导管孔以及喷油器孔的热节部位采用无冷铁工艺；
S5、将气缸盖所有砂芯进行组芯合芯，并用锁芯螺杆锁紧，然后进行下芯，合箱，等待浇注；
S6、铸件浇注。


2.如权利要求1所述的一种高牌号蠕墨铸铁气缸盖的铸造工艺设计方法，其特征在于：浇注系统采用封闭-开放式类型，采用顺序凝固和同时凝固相结合的“较弱顺序凝固”原则设计内浇道。


3.如权利要求1所述的一种高牌号蠕墨铸铁气缸盖的铸造工艺设计方法，其特征在于：在步骤S2中，内浇口中心到气缸盖螺栓孔中心的竖直方向的距离OL＝D/4～D/2，其中，D表示气缸盖螺栓孔凸台直径，内浇口中心位于螺栓孔中心的上方。


4.如权利要求1所述的一种高牌号蠕墨铸铁气缸盖的铸造工艺设计方法，其特征在于：在步骤S2中，选择圆形内浇口和补缩内浇道，内浇口凝固时间同时或稍晚于铸件螺栓孔热节部位，通过铸件热节部位需要补缩的模数计算确定以下尺寸，包括：
D为气缸盖螺栓孔凸台直径；
确定内浇口尺寸取值A＝D/3～2D/3，拔模取值3°～10°；
确定补缩内浇道凸台直径取值B＝3D/2～2D；
确定补缩内浇道凸台面到内浇口距离c＝D/3～2D/3。


5.如权利要求1所述的一种高牌号蠕墨铸铁气缸盖的铸造工艺设计方法，其特征在于：所述浇注系统包括浇杯、直浇道、分直浇道、横浇道、分横浇道、内浇...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈金裕，郭全领，王于明，吕绪聪，黎小春，
申请(专利权)人：广西玉柴机器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45