CN105215269B - 一种发动机缸体冷芯盒铸造工艺方法 - Google Patents
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Abstract
一种发动机缸体冷芯盒铸造工艺方法，属于冶金技术领域，其特征是：发动机缸体冷芯盒铸造工艺通过以下步骤依次进行：一、发动机缸体的铸造：1）、冷芯盒模具制备，2）、面包铁的熔化，3）、浇铸，4）、落砂，5）、清理，6）、产品检测；二、铸造后砂的处理1）、落砂后旧砂的筛分，2）、焙烧。本发明采用的缸体铸造工艺为冷芯盒砂型铸造，该铸造工艺高效、低能耗，产品尺寸精度高，缸体毛坯无需大量切削，少量的切削便可以满足发动机缸体的使用要求，发动机缸体内无需嵌入缸套，保证了缸体内纤维组织的流畅，能有效地延长缸体的使用寿命。另外，本发明冷芯盒制备原料，大量使用铸造使用后回收的再生砂，节约能源的同时节约了生产的成本。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种发动机缸体冷芯盒铸造工艺方法。
背景技术
汽车从无到有，在进入21世纪后，汽车工业更进入了大发展、大繁荣的时代。汽车发动机成为影响车辆性能的核心部件，而发动机缸体的制备成为重中之重，由于发动机缸体中的结构十分复杂，锻造工艺及焊接工艺均不能胜任对发动机缸体的制造，所以，发动机缸体制备通常采用铸造的方法进行生产。
发动机汽缸体是一种复杂的铸件，消失模铸造方法制造发动机汽缸体，尽管能解决高耗能、高污染及高劳动强度的问题，但是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。还有就是，消失模铸造后的缸体中往往需要通过敲击将缸套嵌入缸体中，从而保证缸体的使用寿命，但是敲击对缸体和缸套都会产生应力集中，促进了裂纹的萌生。
所以，传统砂型铸造工艺对于发动机缸体的制备有着其他铸造方法所不可替代的优势，铸造生产用制芯方式主要有热芯盒、冷芯盒、自硬砂、壳芯及各类油砂。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，这种制造型芯的方法，工艺过程复杂，而且型芯制备过程中需要加热，耗能较大。冷芯盒制芯工艺以其高效、低耗、尺寸精度高等特点发展最为迅速。
综上所述，如何采用传统的砂型铸造工艺，低耗能地生产高精度的缸体，使传统的砂型铸造工艺焕发新的生命力，成为时下急需解决的问题。
发明内容
为了简单、低耗能地生产高精度的缸体，本发明特别提供一种发动机缸体冷芯盒铸造工艺方法。
本发明采用的技术方案为。
一种发动机缸体冷芯盒铸造工艺方法，其特征是：发动机缸体冷芯盒铸造工艺通过以下步骤依次进行：
一、发动机缸体的铸造
1）、冷芯盒模具制备
①、混砂：原料组成及其重量百分比含量为：70~75%焙烧处理后的再生砂，2~5‰树脂，余量为新石英砂，将原料混合均匀后混碾和混合均匀；
②、冷芯盒造型：将前步①混合均匀的型砂用输送机送至造型系统，通过造型机、下芯机、壳芯机将型砂挤压，制作成发动机缸体冷芯盒模具，待浇铸；
2）、面包铁的熔化
面包铁在300~1000HZ中频炉中加热，当中频炉中温度升至1000~1100℃时，根据发动机缸体材质组成的需要，向中频炉中加入所需的合金材料；中频炉持续升温至1450~1500℃时，中频炉中的原料全部熔化，通过搅拌使原料混合均匀，混合均匀的熔融态钢水在炉前使用快速分析检测设备对钢水进行即时分析，钢水 经检验合格后待浇铸；
3）、浇铸
将前步2）检验合格的钢水 按一定的速度注入冷芯盒模具中进行浇铸，钢水 浇铸后自然空冷；
4）、落砂
将前步3）冷却的砂型模具采用振动落砂机进行落砂处理，落砂后的铸件经检验后，合格的铸件进行下一步工序处理，不合格的铸件返回熔化工段回用；
5）、清理
将前步4）落砂处理后的铸件利用抛丸机去除铸件表面余砂，冒口、毛刺、毛边人工清理；
6）、产品检测
将前步5）清理完成后的铸件经检查合格后打包送入铸造车间成品存放区，不合格产品返回熔化工序作为原料重新利用；
二、铸造后砂的处理
1）、落砂后旧砂的筛分
铸件经落砂后，余下的旧砂采用除铁机除铁，旧砂经除铁后进行筛分，筛分出的合格旧砂留待焙烧，筛上物为废弃旧砂；
2）、焙烧
将前步1）筛分后获得的旧砂在焙烧炉以高炉净煤气进行直接焙烧，焙烧温度为850~900℃，焙烧4~10h，焙烧后的旧砂可重新用作冷芯盒制备的原材料。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果。
1、本发明采用的缸体铸造工艺为冷芯盒砂型铸造，该铸造工艺高效、低能耗，产品尺寸精度高，适用于常用的HT150、HT200、HT250灰铸铁材质缸体的铸造，生产的缸体毛坯无需大量切削，少量的切削便可以满足发动机缸体的使用要求，而且，发动机缸体内无需嵌入缸套，保证了缸体内纤维组织的流畅，能有效地延长缸体的使用寿命。
2、本发明将冷芯盒砂型铸造工艺应用于发动机缸体铸造成形，既解决了热芯盒铸造，工艺过程复杂，型芯制备过程中需要加热，耗能较大的问题，同时解决了消失模铸造后的缸体需通过液压机将缸套嵌入缸体中，缸体由于挤压造成应力集中而裂纹容易萌生的问题。
3、本发明冷芯盒制备过程中，较大成分使用的是之前铸造使用并回收后的再生砂，节约能源的同时节约了生产的成本。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1为本发明铸造工艺流程图。
具体实施方式
实施例一
如图1所示，一种发动机缸体冷芯盒铸造工艺方法，其特征是：发动机缸体冷芯盒铸造工艺通过以下步骤依次进行：
一、发动机缸体的铸造
1）、冷芯盒模具制备
①、混砂：原料组成及其重量百分比含量为：72%焙烧处理后的再生砂，2‰树脂，余量为新石英砂，将原料混合均匀后混碾和混合均匀；
②、冷芯盒造型：将前步①混合均匀的型砂用输送机送至造型系统，通过造型机、下芯机、壳芯机将型砂挤压，制作成发动机缸体冷芯盒模具，待浇铸；
2）、面包铁的熔化
面包铁在2t/h、500Hz中频炉中加热，当中频炉中温度升至1010℃时，本实施例以中发动机缸体材质为HT150，故控制钢水 含碳量的同时，向中频炉中加入所需的微量锰、硅、硫、磷合金或化合物；中频炉持续升温至1440℃时，中频炉中的原料全部熔化，通过搅拌使原料混合均匀，混合均匀的熔融态钢水 在炉前使用快速分析检测设备对钢水进行即时分析，钢水 经检验合格后待浇铸；
3）、浇铸
将前步2）检验合格的钢水注入冷芯盒模具中进行浇铸，钢水 浇铸后连同模具自然空冷；
4）、落砂
将前步3）冷却的砂型模具采用振动落砂机进行落砂处理，落砂后的铸件经检验后，合格的铸件进行下一步工序处理，不合格的铸件返回熔化工段回用；
5）、清理
将前步4）落砂处理后的铸件利用抛丸机去除铸件表面的余砂，冒口、毛刺、毛边人工清理；
6）、产品检测
将前步5）清理完成后的铸件经检查合格后打包送入铸造车间成品存放区，不合格产品返回熔化工序作为原料重新利用；
二、铸造后砂的处理
1）、落砂后旧砂的筛分
铸件经落砂后，余下的旧砂采用除铁机除铁，旧砂经除铁后进行筛分，筛分出的合格旧砂留待焙烧，筛上物为废弃旧砂；
2）、焙烧
将前步1）筛分后获得的旧砂在焙烧炉以高炉净煤气进行直接焙烧，焙烧温度为853℃，焙烧4h，焙烧后的旧砂可重新用作冷芯盒制备的原材料。
实施例二
如图1所示，一种发动机缸体冷芯盒铸造工艺方法，其特征是：发动机缸体冷芯盒铸造工艺通过以下步骤依次进行：
一、发动机缸体的铸造
1）、冷芯盒模具制备
①、混砂：原料组成及其重量百分比含量为：73%焙烧处理后的再生砂，3‰树脂，余量为新石英砂，将原料混合均匀后混碾和混合均匀；
②、冷芯盒造型：将前步①混合均匀的型砂用输送机送至造型系统，通过造型机、下芯机、壳芯机将型砂挤压，制作成发动机缸体冷芯盒模具，待浇铸；
2）、面包铁的熔化
面包铁在2t/h、1000Hz中频炉中加热，当中频炉中温度升至1060℃时，本实施例以中发动机缸体材质为HT200，故控制钢水含碳量的同时，向中频炉中加入所需的微量锰、硅、硫、磷合金或化合物；中频炉持续升温至1470℃时，中频炉中的原料全部熔化，通过搅拌使原料混合均匀，混合均匀的熔融态钢水 在炉前使用快速分析检测设备对钢水进行即时分析，钢水 经检验合格后待浇铸；
3）、浇铸
将前步2）检验合格的钢水注入冷芯盒模具中进行浇铸，钢水浇铸后连同模具自然空冷；
4）、落砂
将前步3）冷却的砂型模具采用振动落砂机进行落砂处理，落砂后的铸件经检验后，不合格的返回熔化工段回用；
5）、清理
将前步3）冷却的砂型模具采用振动落砂机进行落砂处理，落砂后的铸件经检验后，合格的铸件进行下一步工序处理，不合格的铸件返回熔化工段回用；
6）、产品检测
将前步5）清理完成后的铸件经检查合格后打包送入铸造车间成品存放区，不合格产品返回熔化工序作为原料重新利用；
二、铸造后砂的处理
1）、落砂后旧砂的筛分
铸件经落砂后，余下的旧砂采用除铁机除铁，旧砂经除铁后进行筛分，筛分出的合格旧砂留待焙烧，筛上物为废弃旧砂；
2）、焙烧
将前步1）筛分后获得的旧砂在焙烧炉以高炉净煤气进行直接焙烧，焙烧温度为876℃，焙烧8h，焙烧后的旧砂可重新用作冷芯盒制备的原材料。
实施例三
如图1所示，一种发动机缸体冷芯盒铸造工艺方法，其特征是：发动机缸体冷芯盒铸造工艺通过以下步骤依次进行：
一、发动机缸体的铸造
1）、冷芯盒模具制备
①、混砂：原料组成及其重量百分比含量为：75%焙烧处理后的再生砂，5‰树脂，余量为新石英砂，将原料混合均匀后混碾和混合均匀；
②、冷芯盒造型：将前步①混合均匀的型砂用输送机送至造型系统，通过造型机、下芯机、壳芯机将型砂挤压，制作成发动机缸体冷芯盒模具，待浇铸；
2）、面包铁的熔化
面包铁在2t/h、300Hz中频炉中加热，当中频炉中温度升至1080℃时，本实施例以中发动机缸体材质为HT200，故控制钢水 含碳量的同时，向中频炉中加入所需的微量锰、硅、硫、磷合金或化合物；中频炉持续升温至1500℃时，中频炉中的原料全部熔化，通过搅拌使原料混合均匀，混合均匀的熔融态钢水 在炉前使用快速分析检测设备对钢水进行即时分析，钢水 经检验合格后待浇铸；
3）、浇铸
将前步2）检验合格的钢水注入冷芯盒模具中进行浇铸，钢水 浇铸后连同模具自然空冷；
4）、落砂
将前步3）冷却的砂型模具采用振动落砂机进行落砂处理，落砂后的铸件经检验后，合格的铸件进行下一步工序处理，不合格的铸件返回熔化工段回用；
将前步4）落砂处理后的铸件利用抛丸机去除铸件表面的余砂，冒口、毛刺、毛边人工清理；
6）、产品检测
将前步5）清理完成后的铸件经检查合格后打包送入铸造车间成品存放区，不合格产品返回熔化工序作为原料重新利用；
二、铸造后砂的处理
1）、落砂后旧砂的筛分
铸件经落砂后，余下的旧砂采用除铁机除铁，旧砂经除铁后进行筛分，筛分出的合格旧砂留待焙烧，筛上物为废弃旧砂；
2）、焙烧
将前步1）筛分后获得的旧砂在焙烧炉以高炉净煤气进行直接焙烧，焙烧温度为900℃，焙烧10h，焙烧后的旧砂可重新用作冷芯盒制备的原材料。
上面结合附图对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (1)
1.一种发动机缸体冷芯盒铸造工艺方法，其特征是：发动机缸体冷芯盒铸造工艺通过以下步骤依次进行：
一、发动机缸体的铸造
1）、冷芯盒模具制备
①、混砂：原料组成及其重量百分比含量为：70~75%焙烧处理后的再生砂，2~5‰树脂，余量为新石英砂，将原料混合均匀后混碾和混合均匀；
②、冷芯盒造型：将前步①混合均匀的型砂用输送机送至造型系统，通过造型机、下芯机、壳芯机将型砂挤压，制作成发动机缸体冷芯盒模具，待浇铸；
2）、面包铁的熔化
面包铁在中频炉中加热，当中频炉中温度升至1000~1100℃时，根据发动机缸体材质组成的需要，向中频炉中加入所需的合金材料；中频炉持续升温至1450~1500℃时，中频炉中的原料全部熔化，通过搅拌使原料混合均匀，混合均匀的熔融态钢水在炉前使用快速分析检测设备对钢水进行即时分析，钢水经检验合格后待浇铸；
3）、浇铸
将前步2）检验合格的钢水注入冷芯盒模具中进行浇铸，钢水浇铸后自然空冷；
4）、落砂
将前步3）冷却的砂型模具采用振动落砂机进行落砂处理，落砂后的铸件经检验后，合格的铸件进行下一步工序处理，不合格的铸件返回熔化工段回用；
5）、清理
将前步4）落砂处理后的铸件利用抛丸机去除铸件表面的余砂，冒口、毛刺、毛边人工清理；
6）、产品检测
将前步5）清理完成后的铸件经检查合格后打包送入铸造车间成品存放区，不合格产品返回熔化工序作为原料重新利用；
二、铸造后砂的处理
1）、落砂后旧砂的筛分
铸件经落砂后，余下的旧砂采用除铁机除铁，旧砂经除铁后进行筛分，筛分出的合格旧砂留待焙烧，筛上物为废弃旧砂；
2）、焙烧
将前步1）筛分后获得的旧砂在焙烧炉以高炉净煤气进行直接焙烧，焙烧温度850~900℃，焙烧4~10h，焙烧后的旧砂可重新用作冷芯盒制备的原材料。
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