CN102632216B

CN102632216B - 一种离心铸造缸套的装置

Info

Publication number: CN102632216B
Application number: CN201210121096.8A
Authority: CN
Inventors: 王季明; 张彩霞; 毛永卫; 王银力
Original assignee: JINGANG IC ENGING PART GROUP CO Ltd SHIJIAZHUANG
Current assignee: JINGANG IC ENGING PART GROUP CO Ltd SHIJIAZHUANG
Priority date: 2012-04-24
Filing date: 2012-04-24
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2032-04-24
Also published as: CN102632216A

Abstract

本发明公开了一种离心铸造缸套的装置，属于铸造领域。包括模具及位于模具前端的锁紧机构和位于模具后端的用于顶出浇注后的缸套毛坯的后盘，在模具的后端开有阶梯孔Ⅰ，后盘设置在此阶梯孔Ⅰ内，后盘内侧设置有与模具后端内孔配合的钢质的后垫铁，后盘的外面设置有压紧后垫铁的后盘衬套；在模具的前端开有阶梯孔Ⅱ，此阶梯孔Ⅱ内设置有前盘，前盘的内侧设置有前盘垫铁，在前盘和前盘垫铁之间设置有隔热垫，前盘、前盘垫铁和隔热垫的中间均对应设置有浇入铁液的入口；在模具的内壁、后垫铁和前盘垫铁内侧表面涂挂有涂料层。本发明不使用石棉垫即可铸造内燃机缸套，其铸件质量高于使用石棉垫浇注的铸件的质量。

Description

一种离心铸造缸套的装置

技术领域

本发明涉及铸造内燃机气缸套毛坯的一种新的工艺装置，属于特种铸造工艺中离心铸造工艺技术领域。

背景技术

气缸套是位于内燃机中的关键零部件，它的质量状况很大程度上决定了内燃机的大修期。在气缸套的众多种类中，铸铁缸套的使用量还是最大的。铸铁缸套材质有硼合金、磷合金、铬钼铜以及贝氏体、蠕墨铸铁等。铸铁缸套铸造工艺有离心铸造、覆膜砂成型铸造、消失模铸造等，离心铸造生产效率高、工艺简单、质量可靠，成本较低，所以仍是目前国内外铸造缸套的主要生产工艺。

离心铸造的缸套毛坯的工艺中，广泛使用的是卧式离心铸造机，卧式离心铸造机的模具是横向水平布置的。浇注时是把铁水注入旋转的模具中利用离心作用使铁水凝固在模具内表面形成毛坯。离心铸造缸套毛坯的模型是在一筒状的模具的两端设置一钢质的前盘和后盘，以封堵模具的两端，在模具、前盘、后盘之间形成的型腔，防止铁水流出；在前盘和后盘的内侧还需要分别设置耐高温石棉垫，这样才能组成成套浇注模型。石棉垫的作用是为了有利于脱模，并对毛坯进行适当的保温，以防止缸套边缘硬化而不能进行机械加工。

石棉垫是一次性的，每浇注一次必须更换模型两端的石棉垫，因此在缸套的离心铸造车间需要大量使用石棉垫。使用石棉垫的最大危害来自于石棉垫的石棉纤维，这是一种非常细小，肉眼几乎看不见的纤维，当这些细小的纤维释放以后可长时间浮游于空气中，被吸入人体内，被吸入的石棉纤维可多年积聚在人身体内，附着并沉积在肺部，造成肺部疾病。研究表明，与石棉相关的疾病在多种工业职业中是普遍存在的。如石棉开采、加工和使用石棉或含石棉材料的各行各业中（建筑、船只和汽车修理、冶金、纺织、机械和电力工程、化学、农业等）。许多国家选择了全面禁止使用这种危险性物质，包括大多数欧盟成员国禁止一切石棉的使用。

国内外离心铸造业为了在不用石棉垫的情况下得到理想的铸造组织，缸套毛坯两端大多采用加大加工余量的方法，在后序的机加工时去掉两端不理想的铸造组织,这样成本高，材料浪费，铸造成品率低。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种不使用石棉垫即可铸造小加工余量的内燃机缸套的离心浇注模具。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种离心铸造缸套的装置，包括与离心浇注机连接的内孔与缸套毛坯外形对应的模具及位于模具前端的锁紧机构和位于模具后端的用于顶出浇注后的缸套毛坯的后盘，在模具的靠近离心浇注机的后端开有阶梯孔Ⅰ，后盘设置在此阶梯孔Ⅰ内，后盘内侧设置有与模具后端内孔配合的钢质的后垫铁，后盘的外面设置有压紧后垫铁的后盘衬套；在模具的远离离心浇注机的前端开有阶梯孔Ⅱ，此阶梯孔Ⅱ内设置有能够由锁紧机构锁紧的前盘，前盘的内侧设置有前盘垫铁，在前盘和前盘垫铁之间设置有隔热垫，前盘、前盘垫铁和隔热垫的中间均对应设置有浇入铁液的入口；在模具的内壁、后垫铁的内侧表面、前盘垫铁内侧表面涂挂有涂料层。

本发明的进一步改进在于：所述涂料层的涂料由熟制硅藻土、膨润土、洗衣粉和水组成，其中熟制硅藻土为70～90质量份，膨润土为10～30质量份，洗衣粉的加入量为熟制硅藻土和膨润土质量总和的0.4%～0.6%，水的加入量为熟制硅藻土和膨润土质量总和的300%～350%。

本发明的进一步改进在于：所述涂料的密度为1.15g/cm³，粘度为25s，所述膨润土吸蓝量大于35；涂挂后烘干即得涂料层。

本发明的进一步改进在于：所述模具的内壁的涂料层厚度为0.5～0.8mm，后垫铁和前盘垫铁的内侧表面的涂料层厚度为0.8～1mm。

本发明的进一步改进在于：所述前盘垫铁和后垫铁与模具内孔对应的工作面上设置有涂挂涂料层Ⅱ的细纹或者沟槽。

本发明的进一步改进在于：所述后垫铁与后盘衬套之间以10°的圆锥面配合，后盘衬套的外径与模具的阶梯孔Ⅰ的外端的大孔紧密配合，后垫铁的直径略小于模具后端的内孔的直径。

本发明的进一步改进在于：所述前盘垫铁与模具以5°的圆锥面配合，所述前盘与模具前端的阶梯孔Ⅱ的大孔紧密配合，前盘垫铁与前盘之间通过螺钉连接为一体。

本发明的进一步改进在于：所述模具的内表面在每次浇注铁水前再喷涂一层0.3～0.5mm厚的涂料；所述前盘垫铁和后垫铁的内侧表面在每次浇注铁水前再用喷涂一层0.3～0.5mm厚的涂料。

由于采用了上述技术方案，本发明所取得的技术进步在于：

本发明采用金属与非金属涂料和隔热垫的组合装置代替原有离心铸造模型中的石棉垫，模型型腔中的涂料层可以保护模型不被高温铁水熔铸，并能够顺利脱模；本发明的模具前端和后端的结构可以防止铁水凝固时在缸套的两端产生急冷组织，而影响毛坯加工性能和降低使用性能。另外，本发明的模型省去了更换石棉垫的过程，可以连续生产，方便模具准备操作并有利于批量生产。

本发明的模型在缸套浇注过程中能够起到耐热、保温、隔热、保护金属型作用，其耐激冷激热，寿命长，操做简单，缸套毛坯两端整齐、平整，缸套的内在组织也能够达到或者高于技术要求。对周围环境、人员、空气无污染，净化了铸造车间的环境。同时降低了生产成本，由于石棉垫易碎，在实际生产中生产一只缸套毛坯实际需用2.5片石棉垫，一个大型缸套铸造厂年产毛坯400万只，需石棉垫1000万片，仅此就可节约168万元的购买石棉垫的费用。本发明的前盘铁垫和后垫铁工作面有细纹或者沟槽，从而使本发明的模型的涂料层在浇注完成后不会脱落，因此可以重复使用。

使用本发明的模型可以将缸套毛坯的合格率提高0.24%，以年产400万只毛坯铸造车间为例，可减少毛坯铸造废品9600只。

本发明中所使用的涂料层的涂料可以保护金属模具，作为隔热保温材料，保证铸件金相组织符合要求，并便于脱模。涂料的化学稳定性好，耐火温度能够达到1500℃以上。涂料的流动性好，便于涂挂，且涂层均匀，悬浮性好，涂料在使用过程中不会发生分离沉淀。本发明的涂料具有一定的表面强度和抗裂性，能耐1350℃以上铁水的冲击不损坏；并且发气性低，对人无害，不污染环境。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的模型的前端结构示意图；

图3是本发明的后端结构示意图；

其中：1、模具，2、涂料层，3、缸套毛坯，5、后盘，6、前盘，8、锁紧机构，9、后垫铁，10、后盘衬套，12、前盘铁垫，13、隔热垫。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

离心铸造缸套的模型包括一个圆筒形的模具1，模具1的内孔为一定锥度的圆孔，模具1通过螺栓连接在离心浇注机上。模具1的远离离心浇注机的前端的内孔为阶梯孔Ⅱ，模具1的内孔的靠近离心浇注机的后端有阶梯孔Ⅰ。在模具1后端的内孔中设置有钢质的后垫铁9，在阶梯孔Ⅰ内设置有后盘衬套10，后盘衬套10与后垫铁9之间通过圆锥面配合，圆锥面的锥度为10°。后盘衬套10的外径与模具的阶梯孔Ⅰ的外端的大孔紧密配合，后垫铁9的直径略小于模具1的后端的内孔的直径。在后垫铁9和后盘衬套10之间有一后盘5，后盘5装在离心浇注机的顶杆上，顶杆在油缸推动下可以推出浇注成型的缸套毛坯，顶杆装在设备主轴内，通过的弹簧使顶杆和后盘5复位，后盘5由弹簧力压在后盘衬套上。

在模具1的远离离心浇注机的前端的阶梯孔Ⅱ内设置一前盘6。前盘6的内侧设置有前盘垫铁12，在前盘6和前盘垫铁12之间设置有隔热垫13。前盘垫铁12与模具1的前端的锥孔部分以圆锥面配合，圆锥面的锥度为5°。前盘6与模具1前端的阶梯孔Ⅱ的大孔紧密配合，前盘垫铁12与前盘之间通过螺钉将前盘垫铁、隔热垫13、前盘连接为一体。在模具1的前端设置有锁紧机构8，锁紧机构8能够将前盘压紧在模具1的孔中。前盘6、前盘垫铁12和隔热垫13的中间均对应设置有浇入铁液的入口。

在前盘垫铁12和后垫铁9的内侧表面，即与模具1内孔对应的与铁水接触的工作面上设置有涂挂涂料层的细纹或者沟槽。

在模具1的内壁涂挂有厚度为0.5～0.8mm涂料层；在前盘垫铁12内侧表面和后垫铁9的内侧表面均涂挂有厚度为0.8～1mm的涂料层。在每次浇注铁水前，模具1的内表面、前盘垫铁12和后垫铁9的内侧表面再喷涂一层0.3～0.5mm的涂料。这样可以进一步提高缸套铸造组织的合格率。上述涂料层的厚度可以是所述范围内的任意尺寸，均能达到良好的铸造效果，缸套毛坯的性能高于使用石棉垫离心铸造成的缸套毛坯的性能。

构成涂料层的涂料由熟制硅藻土、膨润土、洗衣粉和水组成，其中熟制硅藻土为70～90质量份，膨润土为10～30质量份，洗衣粉的加入量为熟制硅藻土和膨润土质量总和的0.4%～0.6%，水的加入量为熟制硅藻土和膨润土质量总和的300%～350%。熟制硅藻土、膨润土、洗衣粉和水比例可以是上述比例的任意数值，如：熟制硅藻土为70kg、80kg、90kg，膨润土为30kg、20kg、10kg，然后配成100kg的混合物料，然后加入洗衣粉0.4kg或者0.5kg、或者0.6kg，另外再加热300～350kg的水，调匀后，涂料的密度应为1.15g/cm³，粘度为25s。涂挂后烘干即得涂料层。

上述膨润土吸蓝量大于35。膨润土在涂料中是悬浮剂，还同时具有无机粘结剂的作用。膨润土是以蒙脱石为主要矿物的粘土，其颗粒质点小于0.1μｍ。膨润土质点在胶体溶液中形成空间网状结构，使胶体溶液中的填料不易下沉。同时膨润土具有较好的粘结力，钠基膨润土是涂料中较为理想的粘结剂。膨润土要经过24小时预泡，按一定的混制工艺混制。

硅藻土的分子式为SiO₂ ^.nH₂O，熔点为1400～1650℃；莫氏硬度为1.0～1.5；导热系数为0.14 W/(m℃)；堆积密度一般为0.4～0.9 g/cm³；能吸收等于本身质量1.5～4.0倍的液体。硅藻土常呈微细蜂窝状、管状结构，内部存在大量孔洞和空隙，因而导热系数小、密度小，为涂料的绝热性能、储气性能、排气性能及良好的悬浮性提供了可靠的保证。但是未经焙烧的硅藻土常含有机物及3.5%～8%的结晶水，故在生产过程中，容易使铸管表面产生针孔、气坑及其它缺陷。用上述的膨润土和硅藻土制成的涂料的涂料密度1.12-1.15克/毫升，粘度（流杯￠4mm）达到25-30秒，24小时悬浮性98%，高温发气量﹤30ml。

使用本发明的上述装置和方法铸造成缸套的毛坯各部分的硬度均合格，且加工性能良好，外圆3mm以内可保证金相组织A型石墨大于90% ，模具寿命大于4000件，毛坯脱模性能良好。

Claims

1.一种离心铸造缸套的装置，包括与离心浇注机连接的内孔与缸套毛坯外形对应的模具（1）及位于模具前端的锁紧机构和位于模具后端的用于顶出浇注后的缸套毛坯的后盘（5），其特征在于：在模具（1）的靠近离心浇注机的后端开有阶梯孔Ⅰ，后盘（5）设置在此阶梯孔Ⅰ内，后盘（5）内侧设置有与模具（1）后端内孔配合的钢质的后垫铁（9），后盘（5）的外面设置有压紧后垫铁（9）的与阶梯孔Ⅰ的外端大孔紧密配合的后盘衬套（10），后垫铁（9）与后盘衬套（10）通过圆锥面配合；在模具（1）的远离离心浇注机的前端开有阶梯孔Ⅱ，此阶梯孔Ⅱ内设置有能够由锁紧机构（8）锁紧的前盘（6），前盘（6）的内侧设置有前盘垫铁（12），在前盘（6）和前盘垫铁（12）之间设置有隔热垫（13），前盘（6）、前盘垫铁（12）和隔热垫（13）的中间均对应设置有浇入铁液的入口；在模具的内壁、后垫铁（9）的内侧表面、前盘垫铁（12）内侧表面涂挂有涂料层；

所述涂料层的涂料由熟制硅藻土、膨润土、洗衣粉和水组成，其中熟制硅藻土为70～90质量份，膨润土为10～30质量份，洗衣粉的加入量为熟制硅藻土和膨润土质量总和的0.4%～0.6%，水的加入量为熟制硅藻土和膨润土质量总和的300%～350%；

所述前盘垫铁（12）和后垫铁（9）与模具（1）内孔对应的工作面上设置有涂挂涂料层的细纹或者沟槽，

所述后垫铁（9）与后盘衬套（10）之间以10°的圆锥面配合，后盘衬套（10）的外径与模具（1）的阶梯孔Ⅰ的外端的大孔紧密配合，后垫铁（9）的直径略小于模具（1）后端的内孔的直径，

所述前盘垫铁（12）与模具（1）以5°的圆锥面配合，所述前盘（6）与模具（1）前端的阶梯孔Ⅱ的大孔紧密配合，前盘垫铁（12）与前盘（6）之间通过螺钉连接为一体，

所述模具（1）的内表面在每次浇注铁水前再喷涂一层0.3～0.5mm厚的涂料；所述前盘垫铁（12）和后垫铁（9）的内侧表面在每次浇注铁水前再用喷涂一层0.3～0.5mm厚的涂料。

2.根据权利要求1所述的一种离心铸造缸套的装置，其特征在于：所述涂料的密度为1.15g/cm³，粘度为25s，所述膨润土吸蓝量大于35；涂挂后烘干即得涂料层。

3.根据权利要求2所述的一种离心铸造缸套的装置，其特征在于：所述模具的内壁的涂料层厚度为0.5～0.8mm，所述后垫铁（9）和前盘垫铁（12）的内侧表面的涂料层厚度为0.8～1mm。