CN103878324A - 一种缸盖浇铸模具及浇铸方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了汽车零部件领域的一种缸盖浇铸模具，包括由第一边模、第二边模、第一端模、第二端模和底模围成的金属型模，以及位于所述金属型模的型腔中的内腔砂芯，所述第一端模的顶部设有浇口杯，所述第一边模和所述第二边模均内置与所述浇口杯连通的横浇道，所述横浇道的底部设有若干与所述金属型模的型腔连通的缝隙式内浇口。其技术效果是：该浇铸模具使缸盖的致密度高，密封性好、机械性能好和尺寸精度高。本发明还公开了的汽车零部件领域的一种缸盖浇铸方法，其先在底模上放置内腔砂芯，再组装金属型模，然后进行双边重力浇铸。

Description

一种缸盖浇铸模具及浇铸方法
技术领域
本发明涉及汽车零部件领域一种缸盖浇铸模具及浇铸方法。
背景技术
缸盖是汽车发动机的关键部件，其外轮廓为约为400mm×170mm×120mm。最为一种铸件，客户要求缸盖的尺寸精度高、外观平整、轮廓清晰完整；缸盖内部组织致密，无气孔、缩松等铸造缺陷。缸盖的材质为铝硅合金，缸盖对应的抗拉强度≥235Mpa，延伸率≥1，并且要求在2bar空气压力下无泄漏；又由于缸盖均匀壁厚在4-5mm之间，但存在多处壁厚差在2倍以上的孤立厚大的形状结构；且传统全砂型缸盖浇铸模具中，水套砂芯发气量大，但全砂型缸盖浇铸模具无法有效排气，因此铸造难度较大，易产生气孔和缩松缺陷。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种缸盖浇铸模具，其使缸盖的致密度高，密封性好、机械性能好和尺寸精度高。本发明还提供了一种缸盖浇铸方法，其使缸盖的致密度高，密封性好、机械性能好和尺寸精度高。
实现上述目的的一种技术方案是：一种缸盖浇铸模具，包括由第一边模、第二边模、第一端模、第二端模和底模围成的金属型模，以及位于所述金属型模的型腔中的内腔砂芯，所述第一端模的顶部设有浇口杯，所述第一边模和所述第二边模均内置与所述浇口杯连通的横浇道，所述横浇道的底部设有若干与所述金属型模的型腔连通的缝隙式内浇口。
进一步的，所述内腔砂芯的顶部设有顶部溢流冒口。
进一步的，所述内腔砂芯是由从下至上依次层叠的水套砂芯、气道砂芯和冒口砂芯组成的，所述冒口砂芯的顶部即为所述内腔砂芯的顶部。
实现上述目的的另外一种技术方案是：一种缸盖浇铸方法，包括下列步骤：
内腔砂芯制备步骤：制备水套砂芯、气道砂芯和冒口砂芯；
下芯步骤：将水套砂芯、气道砂芯和冒口砂芯从下至上依次层叠放置在底模的顶面上，所述水套砂芯、所述气道砂芯和所述冒口砂芯组成内腔砂芯；
金属型模合模步骤：第一边模、第二边模、第一端模、第二端模和底模围成金属型模；
浇铸步骤：将铝硅合金熔液浇入位于所述第一端模顶部的浇口杯，铝硅合金熔液依次通过位于所述第一边模和所述第二边模内的横浇道，以及位于所述横浇道的底部的缝隙式内浇口，进入金属型模的型腔；
冷却步骤：铝硅合金熔液在金属型模的型腔中冷却成为铸件；
开模步骤：拆除金属型模、去除铸件内的内腔砂芯，去除所述铸件上浇口和冒口，得到缸盖。
进一步的，下芯步骤前，将第一边模、第二边模、第一端模、第二端模和底模在200－350℃下预热。
进一步的，内腔砂芯制备步骤中，所述气道砂芯是通过热芯盒法制备的，所述水套砂芯和所述冒口砂芯是通过冷芯盒法制备的。
进一步的，浇铸步骤中铝硅合金熔液的温度为700～730℃。
进一步的，冷却步骤中，在所述浇口杯和所述冒口砂芯顶部的顶部溢流冒口处，对所述金属型模内的铸件进行补浇铸。
采用了本发明的一种缸盖浇铸模具的技术方案，即采用金属型模加位于金属型模的型腔中的内腔砂芯的技术方案。其技术效果是：该浇铸模具解决了内腔砂芯的排气问题，使缸盖的致密度高，密封性好、机械性能好和尺寸精度高。采用了本发明的一种缸盖浇铸方法的技术方案，即先在底模上放置内腔砂芯，再组装金属型模，然后对金属型模的型腔进行浇铸的技术方案，其技术效果是：解决了内腔砂芯的排气问题，使缸盖的致密度高，密封性好、机械性能好和尺寸精度高。
附图说明
图1为本发明的一种缸盖浇铸模具的俯视图。
图2为本发明的一种缸盖浇铸模具的主视图。
图3为本发明的一种缸盖浇铸方法的流程图。
具体实施方式
请参阅图1至图3，本发明的发明人为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明：
请参阅图1和图2，本发明的一种缸盖浇铸模具，包括由第一边模11、第二边模12、第一端模13、第二端模14和底模15围成的金属型模1。第一端模13的顶部设置浇口杯131，第一边模11和第二边模12均内置与浇口杯131连通的横浇道16，横浇道16的底部设有若干与金属型模1的型腔连通的缝隙式内浇口17。
所述金属型模1的型腔中，设有一个位于底模15顶面上的内腔砂芯2，即该浇铸模具采用的是金属型模1加内腔砂芯2的结构，由于金属型模1具有良好的冷却效果，比全砂型浇铸模具铸造的缸盖，致密度高，密封性好，机械性能好，尺寸精度高；并且比全砂型浇铸模具节省了大量的型砂，节约了大量能源。该缸盖浇铸模具在生产出形状结构复杂的缸盖的同时，改善了劳动环境，降低了操作工人的劳动强度，提高了生产效率。
同时，由于金属型模1的顶部是开口的，有利于解决内腔砂芯2在浇铸过程中的排气问题，进一步保证了缸盖的致密度高，密封性好，机械性能好，尺寸精度高。
本发明的一种缸盖浇铸模具中，内腔砂芯2是由从下至上依次层叠的水套砂芯、气道砂芯和冒口砂芯组成的，冒口砂芯的顶部，即所述内腔砂芯2的顶部，设有顶部溢流冒口。
本实施例中，本发明的一种缸盖浇铸方法，包括下列步骤：
预热步骤：先将第一边模11、第二边模12、第一端模13、第二端模14和底模15安放在浇铸机上，并用天然气加热装置预热，预热温度200－350℃。同时用喷砂工具清除掉第一边模11、第二边模12、第一端模13、第二端模14和底模15表面上的锈迹和杂物，之后喷涂脱模剂，防止铝硅合金在的粘附。
熔融步骤：将铝硅合金投入熔炉中熔化成铝硅合金熔液，并在700℃-750℃的温度内，通过精炼、除气、除渣、变质等工序，对铝硅合金熔液进行处理，得到洁净的铝硅合金熔液待用。
制备内腔砂芯步骤：制备水套砂芯、气道砂芯和冒口砂芯。
其中水套砂芯和冒口砂芯是用冷芯盒法制备的，即将粒径为70～140目的原砂或再生砂在金属模具内与树脂粘结剂混合后，吹入三乙胺，使树脂粘结剂固化，得到水套砂芯和冒口砂芯。树脂粘结剂包括环氧树脂粘结剂、酚醛树脂粘结剂，不饱和聚酯粘结剂等。
气道砂芯是用热芯盒法制备的，即粒径为50～100目的覆膜砂在温度为220℃-400℃的金属模具内烧结成为气道砂芯。
下芯步骤：将制备好的水套砂芯、气道砂芯和冒口砂芯从下至上，依次层叠放置在所述底模15顶面的砂芯定位座上。所述水套砂芯、所述气道砂芯和所述冒口砂芯组成内腔砂芯2。
金属型模合模步骤：第一边模11、第二边模12、第一端模13、第二端模14和底模15围成金属型模1，金属型模1的型腔中是位于底模15顶面上的内腔砂芯2。
浇铸步骤：将温度为700℃-730℃的铝硅合金熔液浇入位于第一端模13顶部的浇口杯131，铝硅合金熔液在10-12s的时间内，依次通过位于第一边模11和第二边模12内的横浇道16，以及位于横浇道16的底部的缝隙式内浇口17，进入金属型模1的型腔，即整个浇铸步骤持续的时间为10～12s。铝硅合金熔液温度太高，缸盖内会出现结晶粗大等缺陷，力学性能降低，并易形成气孔、针孔等缺陷；铝硅合金熔液温度太低则易导致浇不足、冷隔等缺陷。
冷却步骤：铝硅合金熔液在金属型模1的型腔中冷却成为铸件，整个冷却步骤所持续的时间为200s左右，冷却步骤中，在冒口砂芯顶部的顶部溢流冒口和浇口杯131处补浇铸，防止铸件产生缩孔等缺陷。
开模步骤：拆除金属型模1、去除所述铸件内的内腔砂芯2，去除所述铸件上浇口和冒口，得到缸盖。
采用上述的金属型模加内腔砂芯的浇铸方法，由于金属型模具有良好的冷却效果，比采用全砂型浇铸模具的缸盖浇铸方法，缸盖的致密度高，密封性好，机械性能好，尺寸精度高；并且比采用全砂型浇铸模具的缸盖铸造浇铸方法节省了大量的型砂，节约了大量能源。该缸盖浇铸方法在生产出形状结构复杂的缸盖的同时，改善了劳动环境，降低了操作工人的劳动强度，提高了生产效率。同时，由于采用了顶部开口的金属型模1，有利于解决内腔砂芯2在浇铸过程中的排气问题，进一步保证了缸盖的致密度高，密封性好，机械性能好，尺寸精度高。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (8)

1.一种缸盖浇铸模具，其特征在于：该浇铸模具包括由第一边模（11）、第二边模（12）、第一端模（13）、第二端模（14）和底模（15）围成的金属型模（1），以及位于所述金属型模（1）的型腔中的内腔砂芯（2），所述第一端模（13）的顶部设有浇口杯（131），所述第一边模（11）和所述第二边模（12）均内置与所述浇口杯（131）连通的横浇道（16），所述横浇道（16）的底部设有若干与所述金属型模（1）的型腔连通的缝隙式内浇口（17）。
2.根据权利要求1所述的一种缸盖浇铸模具，其特征在于：所述内腔砂芯（2）的顶部设有顶部溢流冒口。
3.根据权利要求1所述的一种缸盖浇铸模具，其特征在于：所述内腔砂芯（2）是由从下至上依次层叠的水套砂芯、气道砂芯和冒口砂芯组成的，所述冒口砂芯的顶部即为所述内腔砂芯（2）的顶部。
4.一种缸盖浇铸方法，包括下列步骤：
内腔砂芯制备步骤：制备水套砂芯、气道砂芯和冒口砂芯；
下芯步骤：将水套砂芯、气道砂芯和冒口砂芯从下至上依次层叠放置在底模（15）的顶面上，所述水套砂芯、所述气道砂芯和所述冒口砂芯组成内腔砂芯（2）；
金属型模合模步骤：第一边模（11）、第二边模（12）、第一端模（13）、第二端模（14）和底模（15）围成金属型模（1）；
浇铸步骤：将铝硅合金熔液浇入位于所述第一端模（13）顶部的浇口杯（131），铝硅合金熔液依次通过位于所述第一边模（11）和所述第二边模（12）内的横浇道（16），以及位于所述横浇道（16）的底部的缝隙式内浇口（17），进入金属型模（1）的型腔；
冷却步骤：铝硅合金熔液在金属型模（1）的型腔中冷却成为铸件；
开模步骤：拆除金属型模（1）、去除铸件内的内腔砂芯（2），去除所述铸件上浇口和冒口，得到缸盖。
5.根据权利要求4所述的一种缸盖浇铸方法，其特征在于：下芯步骤前，将第一边模（11）、第二边模（12）、第一端模（13）、第二端模（14）和底模（15）在200－350℃下预热。
6.根据权利要求4所述的一种缸盖浇铸方法，其特征在于：内腔砂芯制备步骤中，所述气道砂芯是通过热芯盒法制备的，所述水套砂芯和所述冒口砂芯是通过冷芯盒法制备的。
7.根据权利要求4所述的一种缸盖浇铸方法，其特征在于：浇铸步骤中铝硅合金熔液的温度为700～730℃。
8.根据权利要求4所述的一种缸盖浇铸方法，其特征在于：冷却步骤中，在所述浇口杯（131）和所述冒口砂芯顶部的顶部溢流冒口处，对所述金属型模（1）内的铸件进行补浇铸。
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