CN103212669A - 一种发动机汽缸体的消失模铸件模型及其铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机汽缸体的消失模铸件模型，包括：发动机汽缸体下半部分消失模模型，发动机汽缸体上半部分消失模模型，以及用于形成发动机汽缸体铸件模型水套部分的水套砂芯，其一部分装入下半部分消失模模型中，另一部分装入上半部分消失模模型中；其中，发动机汽缸体上半部分消失模模型与发动机汽缸体下半部分消失模模型粘合，形成与发动机汽缸体形状一致的铸件模型。本发明结合消失模工艺与传统砂芯工艺，用两部分消失模即可形成缸体复杂结构，制模工艺简单，不易变形，此外采用采用覆膜砂制成缸体水套部分，不仅容量有保障，缸筒壁厚均匀，而且在浇注过程中不易塌箱，从而保证了铸件产品的质量。

Description

一种发动机汽缸体的消失模铸件模型及其铸造方法

技术领域

本发明涉及一种铸造方法，特别是涉及一种发动机汽缸体的消失模铸造方法。

背景技术

消失模铸造，又称实型铸造，是将与铸件尺寸形状相似的石蜡或泡沫模型粘结组合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振动造型，在负压下浇注，使模型气化，液体金属占据模型位置，凝固冷却后形成铸件的新型铸造方法。消失模具有铸件尺寸形状精确，表面光洁度高，重复性好，铸造精密等特点，其取消了砂芯和制芯工部，不合箱、不取模，大大简化了造型工艺，根除了由于制芯、下芯、取模、合箱造成的铸造缺陷和废品；铸造过程中落砂容易，型砂可全部重复使用；负压浇注，更有利于液体金属的充型和补缩，提高了铸件的组织致密度；此外，消失模铸工艺铸造对工人的技术熟练程度要求低，易于实现机械化自动流水线生产，生产成本低，应用范围广泛。

发动机汽缸体是一种复杂的铸件，一般采用普通砂型铸造方法生产，此方法使用多个树脂砂芯，其重量同铸件相当，是典型的高耗能、高污染及高劳动强度行业。采用环保节能的消失模铸造方法制造发动机汽缸体，可从根本上解决普通砂型铸造方法的三高问题。然而，这种铸造方法在生产缸体时仍然存在着缺陷，如型芯部分消失模型由于砂子的双重包围使气化的气体不易排出，容易导致铸件产生皱皮，此外由于型芯部分是缸体双重水套结构，三维振动时难于将砂子填充满并紧实，在浇注时型壁易于产生移动，生产的缸体铸件容易产生缩松、塌砂等缺陷。

授权公告号为CN 100446893C的中国发明专利公开了一种发动机汽缸体的消失模铸造方法，其工艺步骤包括：在砂箱中放置用发泡材料制成的与铸件一样的消失模模型，在该模型中间部分的空腔内预填砂，然后预振动紧实，最后预抽真空；在所述的消失模模型的中间部分单独制作模型壳，再将其组合到整体模型中，在砂箱内填入干砂并振动紧实，在砂箱顶部覆盖塑料膜，对砂箱内抽真空，将熔化的金属浇铸到所述的消失模模型区域，直至铸件完全凝固，在所述的消失模模型置于砂箱之前，首先采用该方法生产发动机汽缸体铸件，工艺先进，模具制造简化，成品率高、生产成本低。然而此消失模模型水套部分仍然不易压实，局部易于松散，水套部分容易出现厚度不均等缺陷而影响产品质量；此外，模型在铸造过程中砂型内部负压处于0.06-0.04MPa，负压度高，易于出现塌箱，此外负压度高将加重浇注时金属紊流，易于对铸件质量造成严重影响，特别是对形状复杂而质量要求高的缸体铸件，影响更为严重。

热芯盒法，是铸造生产中一种制造型芯的方法，其将铸造用砂、热固性树脂和催化剂混合成的砂料射入具有加热装置的芯盒中，加热到180～250℃，使贴近芯盒表面的砂料受热，在温度作用下，其粘结剂在很短时间内即可缩聚而硬化，形成型芯，此外，只要砂芯的表层有毫米结成硬壳即可自芯盒取出，中心部分的砂芯利用余热和硬化反应放出的热量可自行硬化，因此无须进行烘干，具有缩短生产周期等优点。

本发明结合消失模铸造及热芯盒法，先采用覆膜砂预制发动机汽缸体的水套砂芯，然后与消失模法制备的缸体部件相结合，从而可以避免水套模型部分压砂不实、局部松散、厚度不均等缺陷，使水套容量得以保障，从而使发动机工作时缸筒冷却均匀，此外本发明方法还可以有效地降低浇注时的负压度，不易出现塌箱，铸件质量有所保障。

发明内容

本发明的首要目的是针对上述现有技术存在的问题提供一种制模工艺简单，浇注时不易塌箱且铸件质量好的发动机汽缸体的消失模铸件模型，其制造方法，以及一种发动机汽缸体的消失模铸造方法。

为了达到上述目的，本发明一方面提供一种发动机汽缸体的消失模铸件模型，包括：

发动机汽缸体下半部分消失模模型；

发动机汽缸体上半部分消失模模型；以及

用于形成发动机汽缸体铸件模型水套部分的水套砂芯，其一部分装入下半部分消失模模型中，另一部分装入上半部分消失模模型中；

其中，发动机汽缸体上半部分消失模模型与发动机汽缸体下半部分消失模模型粘合，形成与发动机汽缸体形状一致的铸件模型。

特别是，所述发动机汽缸体下半部分消失模模型和下半部分消失模模型是采用发泡材料利用传统的消失模工艺制成；所述水套砂芯是采用覆膜砂利用传统热芯盒工艺制成。

本发明另一方面提供一种发动机汽缸体的消失模铸件模型的制造方法，包括以下步骤：

A)用发泡材料分别制成发动机汽缸体下半部分消失模模型和上半部分消失模模型；

B)用覆膜砂制成发动机汽缸体水套砂芯；

C)将水套砂芯的一部分装入下半部分消失模模型中，然后将上半部分消失模模型扣入水套砂芯的另一部分，再将上半部分消失模模型与下半部分消失模模型粘合成与发动机汽缸体形状一致的铸件模型。

其中，所述步骤A)中的发泡材料选自可发性聚苯乙烯或可发性共聚树脂，发泡材料通过传统的消失模工艺制成所述的发动机汽缸体下半部分消失模模型和上半部分消失模模型。

其中，所述步骤B)包括：

B1)将覆膜砂射入热芯盒后进行加热成型，制得型芯；

B2)在型芯表面涂覆涂料，然后进行烘干，制成发动机汽缸体水套砂芯。

本发明中，采用覆膜砂预制发动机汽缸体的水套砂芯，然后装入消失模法制备的发动机汽缸体下半部分消失模模型和上半部分消失模模型中，水套砂芯与发动机汽缸体下半部分消失模模型和上半部分消失模模型内壁贴合，从而形成发动机汽缸体铸件模型的水套部分，可以有效避免水套模型部分压砂不实、局部松散、厚度不均等缺陷，使水套的容量和质量得以保障。

特别是，所述步骤C)还包括：

C1)将浇注系统与所述铸件模型粘接后进行烘干，制得整体模型；

C2)在整体模型表面涂覆涂料，然后进行烘干。

其中，所述步骤C1)中浇注系统包括内浇口、横浇道和直浇道，其中内浇口与横浇道一体成型，浇注系统的内浇口与铸件模型的上半部分消失模模型粘接，特别是浇注系统的内浇口粘接于铸件模型上半部分消失模模型的缸盖螺丝处，浇注时熔化的金属经浇注系统的内浇口从上半部分消失模模型的缸盖螺丝处流入，更有利于保证发动机汽缸体铸件的质量。

特别是，所述步骤C2)包括如下顺序进行的步骤：

1)在整体模型表面涂覆0.2-0.3mm厚度的涂料，烘干后形成一次涂料层；

2)在一次涂料层表面涂覆0.6-0.7mm厚度的涂料，烘干后形成二次涂料层；

3)在二次涂料层表面涂覆0.2-0.3mm厚度的涂料，然后进行烘干。

上述涂覆方法可以有效避免整体模型表面的涂料开裂、堆积或干燥收缩，不仅透气性好、强度高，而且耐火性能好，从而可以较好地防止模型在铸造过程中产生变形，有利于保证铸件的质量。本发明所述的涂料均采用耐火涂料。

本发明再一方面提供一种发动机汽缸体的消失模铸造方法，将上述制造方法制造的发动机汽缸体的消失模铸件模型置于砂箱后，向砂箱中填入干砂并振动紧实，在砂箱顶部覆盖塑料膜并对砂箱内抽真空，再将熔化的金属经浇注系统浇铸到铸件模型区域，冷却成型即制成发动机汽缸体铸件。

其中，所述消失模铸件模型以上半部分消失模模型向下的方式倒置于砂箱，在浇铸过程中熔化的金属从上半部分消失模模型浇铸到铸件模型区域(底浇注)，此方法可以使缸体铸件的重要部位(缸盖接合面、缸筒)位于铸造位置的下部，从而使铸件的质量有所保障，同时，与传统的顶浇注相比，底浇注过程中熔化的金属注入更加平稳，从而对铸件质量保证更为有利。

特别是，对砂箱内抽真空至砂箱内部的真空度为0.02-0.03MPa，负压度低，在浇铸过程中不易出现塌箱，金属流动平缓，更有利于保证铸件、特别是形状复杂而对质量要求非常高的汽缸体铸件的质量。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明制模工艺简单，采用两部分消失模及预制的水套砂芯即可形成复杂的发动机汽缸体结构，缸体消失模模型仅分区为两部分，消失模模型不易变形，铸造的缸体铸件尺寸精度高；

2、本发明采用覆膜砂热芯盒预制成发动机汽缸体模型的水套砂芯，装入两部分消失模模型中即可形成缸体模型的水套部分，不仅可以有效避免水套模型部分压砂不实、局部松散、厚度不均等缺陷，此外水套的容量和质量得以保障，缸筒壁厚均匀，发动机工作时缸筒冷却均匀，可以更好的保障汽缸体铸件的质量；

3、本发明对发动机汽缸体模型进行三次涂料、三次烘干处理，可以有效避免整体模型表面的涂料开裂、堆积或干燥收缩，不仅透气性好、强度高，而且耐火性能好，从而可以较好地防止模型在铸造过程中产生变形，有利于保证铸件的质量；

4、本发明可以在低负压度下进行浇注，可以有效避免在浇铸过程中出现塌箱，浇铸时金属流动平缓，从而更有利于保证铸件、特别是形状复杂而对质量要求非常高的汽缸体铸件的质量；

5、本发明铸造过程中，将缸体模型倒置后进行底浇注，从而使缸体铸件的重要部位(缸盖接合面、缸筒)位于铸造位置的下部，更容易保障铸件质量，此外底浇注要比顶浇注金属注入平稳，对铸件质量保证更为有利。

附图说明

图1是本发明发动机汽缸体的消失模铸件模型各部分的结构示意图；

图2是本发明发动机汽缸体的消失模铸件模型水套砂芯安装结构示意图；

图3是本发明发动机汽缸体的消失模铸件模型结构示意图；

图4是本发明发动机汽缸体的消失模铸件模型置于砂箱内浇铸时的结构示意图；

附图标记说明：

1、发动机汽缸体下半部分消失模模型；2、水套砂芯；3、发动机汽缸体上半部分消失模模型；4、铸件模型；5、浇注系统；6、内浇口；7、横浇道；8、直浇道。

具体实施例方式

下面结合附图来进一步描述本发明。

如图1-3所示，本发明的发动机汽缸体的消失模铸件模型，包括发动机汽缸体下半部分消失模模型1，发动机汽缸体上半部分消失模模型3，以及用于形成发动机汽缸体铸件模型水套部分的水套砂芯2，其一部分装入下半部分消失模模型1中，另一部分装入上半部分消失模模型3中。其中，发动机汽缸体上半部分消失模模型3与发动机汽缸体下半部分消失模模型1粘合，形成与发动机汽缸体形状一致的铸件模型4。

如图4所示，本发明的浇注系统5包括内浇口6、横浇道7和直浇道8，内浇口6和横浇道7一次成型制成，内浇口6可为多个，本发明的内浇口为10个，内浇口6之间相互连通，且与横浇道7相连通，内浇口6与铸件模型上半部分消失模模型3的缸盖螺丝处粘接，直浇道8与横浇道7粘接，形成本发明的整体模型，整体模型的表面覆盖有涂料。

如图1-4所示，本发明的发动机汽缸体的消失模铸件模型的制造方法，包括以下步骤：

A)按照普通的消失模工艺采用可发性聚苯乙烯或可发性共聚树脂等发泡材料分别制成发动机汽缸体下半部分消失模模型1和上半部分消失模模型3；

B)将覆膜砂射入热芯盒后进行加热成型，制得型芯，然后在型芯表面涂覆耐火涂料，再进行烘干，制成发动机汽缸体水套砂芯2；

C)将水套砂芯2的一部分装入下半部分消失模模型1中，然后将上半部分消失模模型3扣入水套砂芯2的另一部分，水套砂芯2的外表面与下半部分消失模模型1和上半部分消失模模型3的内表面贴合，再用胶将上半部分消失模模型3与下半部分消失模模型1粘合成与发动机汽缸体形状一致的铸件模型4；

D)采用一次成型制成浇注系统5的内浇口6和横浇道7，内浇口6为10个，内浇口6之间相互连通，且与横浇道7相连通；将内浇口6粘接于铸件模型上半部分消失模模型3的缸盖螺丝处，然后再将浇注系统5的直浇道8与横浇道7粘接，烘干后制成整体模型；直浇道8可以与两个粘接有内浇口6的铸件模型4相粘结，两个铸件模型4可以相向设置，从而可以节省空间，提高浇注效率；

E)在整体模型表面涂覆0.2-0.3mm厚度的耐火涂料，烘干后形成一次涂料层；接着在一次涂料层表面涂覆0.6-0.7mm厚度的耐火涂料，烘干后形成二次涂料层；再在二次涂料层表面涂覆0.2-0.3mm厚度的耐火涂料，然后进行烘干，即制得本发明的消失模铸件模型。

本发明的发动机汽缸体的消失模铸造方法，包括如下步骤：

a)如图4所示，将上述方法制得的消失模铸件模型以上半部分消失模模型3向下的方式倒置于砂箱后，向砂箱中填入干砂并振动紧实，在砂箱顶部覆盖塑料膜并对砂箱内抽真空，使砂箱内部的真空度为0.02-0.03MPa；

b)将熔化的金属注入到浇注系统5的直浇道8，然后通过横浇道7经内浇口6浇铸到铸件模型区域，冷却成型即制成发动机汽缸体铸件。

上述实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种发动机汽缸体的消失模铸件模型，包括：

发动机汽缸体下半部分消失模模型(1)；

发动机汽缸体上半部分消失模模型(3)；以及

用于形成发动机汽缸体铸件模型水套部分的水套砂芯(2)，其一部分装入下半部分消失模模型(1)中，另一部分装入上半部分消失模模型(3)中；

其中，发动机汽缸体上半部分消失模模型(3)与发动机汽缸体下半部分消失模模型(1)粘合，形成与发动机汽缸体形状一致的铸件模型。

2.一种发动机汽缸体的消失模铸件模型的制造方法，包括以下步骤：

A)用发泡材料分别制成发动机汽缸体下半部分消失模模型(1)和上半部分消失模模型(3)；

B)用覆膜砂制成发动机汽缸体水套砂芯(2)；

C)将水套砂芯(2)的一部分装入下半部分消失模模型(1)中，然后将上半部分消失模模型(3)扣入水套砂芯(2)的另一部分，再将上半部分消失模模型(3)与下半部分消失模模型(1)粘合成与发动机汽缸体形状一致的铸件模型(4)。

3.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述步骤A)中的发泡材料选自可发性聚苯乙烯或可发性共聚树脂。

4.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述步骤B)包括：

B1)将覆膜砂射入热芯盒后进行加热成型，制得型芯；

B2)在型芯表面涂覆涂料，然后进行烘干，制成发动机汽缸体水套砂芯。

5.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述步骤C)还包括：

C1)将浇注系统(5)与所述铸件模型(4)粘接后进行烘干，制得整体模型；

C2)在整体模型表面涂覆涂料，然后进行烘干。

6.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述步骤C1)中浇注系统(5)的内浇口(6)与铸件模型(4)的上半部分消失模模型(3)粘接。

7.如权利要求5或6所述的制造方法，其特征在于，所述步骤C2)包括如下顺序进行的步骤：

1)在整体模型表面涂覆0.2-0.3mm厚度的涂料，烘干后形成一次涂料层；

2)在一次涂料层表面涂覆0.6-0.7mm厚度的涂料，烘干后形成二次涂料层；

3)在二次涂料层表面涂覆0.2-0.3mm厚度的涂料，然后进行烘干。

8.一种发动机汽缸体的消失模铸造方法，其特征在于，将权利要求6或7所述制造方法制造的发动机汽缸体的消失模铸件模型置于砂箱后，向砂箱中填入干砂并振动紧实，在砂箱顶部覆盖塑料膜并对砂箱内抽真空，再将熔化的金属经浇注系统浇铸到铸件模型区域，冷却成型即制成发动机汽缸体铸件。

9.如权利要求7所述的消失模铸造方法，其特征在于，所述消失模铸件模型以上半部分消失模模型(3)向下的方式倒置于砂箱。

10.如权利要求8所述的消失模铸造方法，其特征在于，对砂箱内抽真空至砂箱内部的真空度为0.02-0.03MPa。

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