CN104722716B - 一种复杂薄壁砂芯成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复杂薄壁砂芯成型方法，包括：步骤1）采用自硬呋喃树脂砂制芯；步骤2）根据砂芯的形状设置芯骨，芯骨采用钢筋；同时在芯骨上采用细扎丝捆绑出气绳作为砂芯的出气；芯骨在清理过程中抽出；步骤3）在砂芯连接易断裂的部位，增加砂芯加强筋，加强筋为螺纹状，在制芯时放置的砂芯中，浇注后裸露在砂芯外部的部分与铸件融合，埋在砂芯中的部分在清理过程中去掉；步骤4）对于砂芯上的泄压孔相应的部位设计活块，并在制芯过程中增加对应的石墨棒，完毕在清理过程中清理掉石墨棒；对砂芯容易断裂的部位设计铸铁棒，并在浇注过程形成铁包砂，完毕在清理过程中清理掉所述铁包砂。

Description

一种复杂薄壁砂芯成型方法

技术领域

本发明涉及冶金领域之铸造技术，具体地说是一种复杂薄壁砂芯成型方法。

背景技术

气缸盖作为柴油机的关重件之一，内部结构形状复杂，铸件壁厚不均匀，气密性和整体强度要求都很高，铸造难度很大。气缸盖的内腔质量会直接影响柴油机整机的性能，水腔内的飞边、脉纹、毛刺等影响冷却水的冷却效果，气道的表面粗糙度会影响柴油机的涡流比，影响柴油机的排放。

在铸造过程中，汽缸盖的水腔全部由砂芯形成，特别是上下水腔芯形状复杂，壁厚不均，多处局部砂芯厚度较薄，在浇注过程中容易产生变形和断裂、造成气缸盖水腔周围壁厚不匀，披缝、飞边等影响水腔质量的缺陷，严重的甚至造成因为水腔穿皮、清不通造成缸盖报废。

传统工艺中，生产线生产的气缸盖的水套芯多采用覆膜砂热芯制芯，并且在组芯时在局部砂芯厚度较薄的部位先涂一层涂料，用来提高砂芯的强度，但它成本较高，能源消耗较大，砂芯发气量大，生产中容易产生气孔缺陷。

冷芯制芯工艺，以其生产效率是所有制芯工艺中生产效率最高，且具有发气量小，耗能低，强度高、砂芯变形量小等诸多优点成为目前的一种制芯工艺趋势。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种复杂薄壁砂芯成型方法，提高砂芯的连接强度，实现复杂水腔砂芯的稳定生产。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

一种复杂薄壁砂芯成型方法，包括：

步骤1）采用自硬呋喃树脂砂制芯；

步骤2）根据砂芯的形状设置芯骨，芯骨采用钢筋；同时在芯骨上采用细扎丝捆绑出气绳作为砂芯的出气；芯骨在清理过程中抽出；

步骤3）在砂芯连接易断裂的部位，增加砂芯加强筋，加强筋为螺纹状，在制芯时放置的砂芯中，浇注后裸露在砂芯外部的部分与铸件融合，埋在砂芯中的部分在清理过程中去掉；

步骤4）对于砂芯上的泄压孔相应的部位设计活块，并在制芯过程中增加对应的石墨棒，完毕在清理过程中清理掉石墨棒；

对砂芯容易断裂的部位设计铸铁棒，并在浇注过程形成铁包砂，完毕在清理过程中清理掉所述铁包砂。

进一步地，优选的是，所述芯骨采用φ8钢筋搭接形成缸盖下水套芯骨，同时在芯骨上用扎丝捆绑出气绳，用来给砂芯出气。

优选的是，进一步包括：利用下水套中设计的方形的泄压孔，根据下水套中设计的8个尺寸为12×12mm的泄压孔，对砂芯的模具相应的部位拆活块，定制12×12石墨棒，石墨棒的长度为70～80mm，制芯时把石墨棒放置在相应的位置，在制芯时加强砂芯内部连接，起到加强筋的作用；在清理过程中清理掉石墨棒后会形成12×12的泄压孔。

优选的是，所述铸铁棒设计成锯齿形。

本发明采取了上述方案以后，成功的解决了砂芯容易断裂，变形、泄压孔畅通等问题，提高了缸盖的质量和成品率，同时其砂芯的连接方式为复杂薄壁类砂芯的成型提供了一种思路和方法。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

下面结合附图对本发明进行详细的描述，以使得本发明的上述优点更加明确。其中，

图1是现有技术的覆膜砂热芯制芯的结构示意图；

图2是本发明复杂薄壁砂芯成型方法的石墨棒的结构示意图；

图3是本发明复杂薄壁砂芯成型方法的铸铁棒的结构示意图；

图4是本发明复杂薄壁砂芯成型方法的最终成品的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

但由于我公司生产该型缸盖批量小，在生产过程中采用自硬呋喃树脂砂手工制芯，通过一定的生产实践，我们摸索出一种内腔复杂且清洁度要求较高的复杂铸件的砂芯成型方法。

具体来说，如图1所示，为M缸盖下水套砂芯外形轮廓尺寸为656×656mm，砂芯最厚部位65mm，薄的部位35mm，其中，，这型水套砂芯是一种复杂薄壁砂芯，砂芯主要从上述四个部位101进行连接，另外有8处12×12的方形泄压孔部位102连接。

其中，砂芯制备过程中存在的工艺难点：

1、在制芯过程中特别容易断裂，放置和烘干过程容易变形，断裂；

2、浇注时砂芯被高温铁水包围，受体液流动的冲击，极易断裂和弯曲变形，形成披缝或者脉纹，严重者砂芯折断造成缸盖报废。

3、8处12×12的方形泄压孔需要铸造形成，连接部位的型砂紧实困难，浇注过程容易形成铁包砂，清理困难甚至清理不通。

为此，本发明为了克服以上缺陷，提供了一种复杂薄壁砂芯成型方法，具体来说，该方法包括以下的步骤：

1、采用自硬呋喃树脂砂手工制芯；

2、根据砂芯的形状设置芯骨，芯骨采用φ6～φ8钢筋，增加砂芯的强度，减小浇注过程中砂芯变形；同时在芯骨上采用细扎丝捆绑出气绳作为砂芯的出气；芯骨的设置要以清理过程中能抽出来为原则。

3、在砂芯连接薄弱，容易断裂的部位，根据浇注后易清理的原则设计砂芯加强筋，加强筋的尺寸为φ8螺纹状，在制芯时放置的砂芯中，浇注后裸露在砂芯外部的部分与铸件融合，埋在砂芯中的部分在清理过程中去掉。

4、对于8处12×12的方形泄压孔，定制12×12的石墨棒，在模具上相应的部位设计活块，制芯过程在相应的位置预放置石墨棒，一方面在制芯过程中有加强筋的作用，另一方面避免填砂时不易紧实，浇注过程形成铁包砂。

具体来说，结合下水套砂芯的芯头分布，有两处采用整体芯头，用以增加水套砂芯的连接，其中：

下水套砂芯容易断裂变形，根据传统工艺设计要求，在砂芯中增加芯骨，同时考虑到水套砂芯截断细小且砂芯悠长，这就对芯骨提出三方面的要求：

第一、芯骨必须具备足够的强度，需要起到连接并防止砂芯变形的作用；

第二、由于芯骨是埋在下水套砂芯中的，所以芯骨形状必须随形；

第三、清理过程中芯骨必须能够清理出。

根据以上三个要求，我们确认了芯骨采用φ8钢筋搭接形成某型缸盖下水套芯骨，同时在芯骨上用扎丝捆绑出气绳，用来给砂芯出气，具体芯骨状态间图3。

此外，如图2所示，利用下水套中设计的泄压孔，根据下水套中设计的8个尺寸为12×12mm的泄压孔，对模具相应的部位拆活块，定制12×12石墨棒301，石墨棒的长度为70～80mm，制芯时把石墨棒放置在相应的位置，一方面可以在制芯时加强砂芯内部连接，起到加强筋的作用；另一方面在清理过程中清理掉石墨棒后会形成图纸中要求的12×12的泄压孔。

此外，如图4所示，参照上述通过利用泄压孔的思路，我们设计了φ8的铸铁棒401，铸铁棒的长度为70～80mm，使用在砂芯容易断裂且没有泄压孔可以利用的部位，浇注后铸铁棒与铸件相融合，在清理过程对埋在砂芯中的铸铁棒进行清理，且该铸铁棒401设有锯齿连接部件402。

其中，工艺改进后，M缸盖的水套砂芯工艺制备的成品如图4所示，其中，如501位置处设置石墨棒，如502位置处设置所述铸铁棒，从而达到工艺的具体要求。

本发明的关键点如下：

对于薄壁复杂砂芯连接部位的两种连结处理方式是本发明的关键：

（1）结合图纸要求，利用8个尺寸为12×12mm的泄压孔，设计模具，设计成型的石墨棒，一方面增加砂芯强度，起到加强筋的作用，另一方面8处泄压孔处容易清理并保证图纸所需尺寸。

（2）对砂芯容易断裂同时清理过程方便清理的部位设计铸铁棒，制芯过程起到加强筋的作用，浇注过程铸铁帮与本体融合，清理过程清理掉埋在砂芯的部分，使铸件成型。另外铸铁棒设计成锯齿形，提高融合效果。

本发明之自硬呋喃树脂砂手工造型工艺制做的M缸盖上下水套砂芯，已经成功的用于缸盖的批量生产，成功的解决了砂芯容易断裂，变形、泄压孔畅通等问题，提高了缸盖的质量和成品率，同时其砂芯的连接方式为复杂薄壁类砂芯的成型提供了一种思路和方法。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种复杂薄壁砂芯成型方法，其特征在于，包括：

步骤1）采用自硬呋喃树脂砂制芯；

步骤2）根据砂芯的形状设置芯骨，所述芯骨采用φ8钢筋搭接形成缸盖下水套砂芯芯骨，同时在芯骨上用扎丝捆绑出气绳，用来给砂芯出气；芯骨在浇注后的清理过程中抽出；

步骤3）在砂芯连接易断裂的部位，增加砂芯加强筋，加强筋为φ8的螺纹状，在制芯时放置的砂芯中，浇注后裸露在砂芯外部的部分与铸件融合，埋在砂芯中的部分在浇注后的清理过程中去掉；

步骤4）对于砂芯上的泄压孔相应的部位设计拆活块，并在制芯过程中增加对应的石墨棒，完毕在浇注后的清理过程中清理掉石墨棒；

具体包括：利用下水套中设计的方形的泄压孔，根据下水套中设计的8个尺寸为12×12mm的泄压孔，对砂芯的模具相应的部位进行拆活块，定制12×12石墨棒，石墨棒的长度为70～80mm，制芯时把石墨棒放置在上述相应的部位，在制芯时加强砂芯内部连接，起到加强筋的作用；在清理过程中清理掉石墨棒后会形成12×12的泄压孔；

对砂芯容易断裂且没有泄压孔利用的部位设计φ8的铸铁棒，所述铸铁棒（401）的长度为70～80mm，并铸铁棒设有锯齿连接部件（402），在浇注过程形成铁包砂，完毕在浇注后的清理过程中清理掉所述铁包砂。