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柴油机缸套的铸造方法及专用筒体 Download PDF

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柴油机缸套的铸造方法及专用筒体,特别适宜工作面为内孔,对内孔有特殊要求零件的制作。缸套型模中放入由专用筒体制成的筒体泥芯,并将工作面放在型模的底部。铁水迅速从浇口由上向下,并从带横浇口的分型面进入型腔,再从下向上灌满型腔,浇注后迅速放水入筒体泥芯内腔,待水沸腾后,不断持续加水保持原水位。此方法将传统的从外到内的冷却方向,改变成由内到外,使缸套内壁结晶致密,硬度均匀,不存在任何铸造缺陷,提高了耐磨性、生产安全、成品率高、投资少、降低了生产成本。

Description

柴油机缸套的铸造方法及专用筒体
本发明涉及一种铸造方法,特别适宜工作面为内孔,对内孔又有特殊技术要求的柴油机缸套的铸造方法及专用筒体。
缸套是柴油机的关键零件,因此对其有较高的技术要求,首先应具有耐磨性和致密性,并要求缸套的水腔部分和爆炸腔内壁分别要承受0.4MPa、10.5MPa压力和历时5分钟不漏水的水压试验,并要求铸件硬度HB在200~260°,上、下内壁硬度差不超过±30°。而缸套的主要工作面是在爆炸室,是在缸套的内孔处,因此对内孔要求更高,铸件不得有任何铸造缺陷,否则铸件就得报废。
现生产缸套铸件的常规方法有两种,较为先进的是离心浇注,但因材料需选用硼铸铁或各种合金铸铁,但硼铸铁容易产生偏折,并在最后凝固处产生偏折,而其冷却方向是从外向内,内孔最后冷却因此容易产生偏折。同时又因离心力的作用,使非金属氧化物,夹渣都吸附在缸套的内孔上,内孔经加工后,就出现了不同程度的铸造缺陷,如夹渣、氧化物、白斑等现象。
还有一种砂型铸造的缸套,铁水浇入砂型后处于静止状态,就不会产生偏折,但其冷却方向仍是从外到内孔,因而内孔结晶粗大,降低硬度,影响耐磨性。同时为了使铸件达到顺序凝固的目的,只好将缸套的最厚部分即主要部分爆炸腔放在顶部,并加大顶部冒口,采用雨淋浇注,使氧化物、夹渣等杂质都吸附在铸件的内外壁上。
上述两种铸造方法都很难达到缸套内孔所要具备的技术条件,因此铸件的报废率较大、生产成本高,给企业造成很大的经济损失。
本发明的目的在于提供一种柴油机缸套的铸造方法及专用筒体,用此方法浇注的缸套其内壁结晶致密、硬度均匀、不存在任何铸造缺陷,提高了耐磨性,适用于大量连续生产,并能充分利用回炉铁,生产安全、成品率高、降低了生产成本。
本发明是这样实现的:柴油机缸套的铸造方法它包括下列步骤:
a.按铸造规范制作带横浇口分型面的外模型砂箱、定位泥芯,浇口泥芯。
b.制作筒体泥芯,在专用筒体外涂覆10~100mm的树脂自硬砂,并将型砂捣实后,在其外表面上涂料制成筒体泥芯待用。树脂自硬砂由以新砂重量100为单位,配以1.25~1.45%的呋喃树脂及占树脂30~60%的磺酸类作固化剂,占树脂0.2~0.3%的硅烷混合搅拌成。
c.将待用的筒体泥芯吊入底箱上,外表面依次套入1个或1个以上带有横浇口分型面的型砂箱,并用长螺钉将各型砂箱连接成整体的缸套型模,并放上定位泥芯,浇管上有与型砂箱上横浇口分型面相应数量的横浇口,并相互对准。
d.从浇管端的直浇口由上向下浇入温度为1300~1400℃的铁水,铁水主要通过最下面的一个横浇口分型面进入型模,并从下向上灌满型腔,同时铁水也经各横浇口分型面上的内浇口进入型腔,进行浇注。
e.浇注后,迅速放水到筒体泥芯中间空腔内,直到限位块处,待水沸腾后,并不断加水保持原水位。
f.浇注25~35小时后再开箱取出铸件。
专用筒体为长筒体,外壁上有均布的并间断焊接固定的加强筋,上端在冒口位置下端处的内壁上固定带通孔的限位块,上端内壁还固定带通孔的吊环,底部固定底板,底板直径与筒体泥芯直径相等。
本发明与现有技术相比:1.因采用了在筒体泥芯的内孔中冲水使冷却方向从内到外的水冷法,从而改变了传统铸造方法从外到内的冷却方向,使内孔铁质实、结晶细、耐磨性好、无夹渣,氧化物、白斑等铸造缺陷参照表1。
2.因采用了半封闭多层式浇口、快速同时凝固的方法,使铁水从下而上的平稳浇满,让各种氧化物、夹渣浮在上层冒口处,随冒口一起割掉,因而铸件质量好,上、下、内、外硬度均匀,铁水浇注后处于静止状态,没有偏折现象。
3.将零件的关键部位工作面放在铸件的底部,在冷却过程中使铸件得到自身金属液的补缩、防止缩松从而保证浇注质量。
4.因铸件毛坯质量好、形状准确,因而加工余量小,减少金加工工时,降低成本。
5.离心铸造是在高速、高温中生产,电器设备易损坏、模具易碎开裂,浇注时铁水飞溅很不安全,此水冷法与一般砂型模一样,生产安全。
6.此水冷法适宜大量连续生产,不受铁水牌号限制,可使用本级的回炉铁。
7.此水冷法虽在造型效率上比离心铸造方法要低,但其毛坯加工余量少、金加工时间少,因此总的效率相当,而离心铸造方法需要很多设备投资,同时能源消耗也大。
8.铸造成本低以6300缸套为例参照表2。
                             耐磨性试验(表1)
  编号    产品名称及铸造方法     取样部位    磨痕宽度MM
    1     离心浇注硼缸套 中腰缸套内孔6mm     0.8MM
    2     水冷砂型硼缸套 中腰缸套内孔6mm     1.2MM
    3     普通砂型硼缸套 中腰缸套内孔7mm     1.5MM
    4   离心浇注铜铬合金缸套 中腰缸套内孔6mm     1.7MM
                  上海材料研究所测定
         以6300缸套为例    经济效益比较(每只)(表2)
     项目   水冷缸套   离心缸套   普通砂型缸套
铸件毛重连冒口   200Kg   220Kg    275Kg
铸件成本   1000元   1100元    1375元
废品率   <10%   >16.2%    >15%
铸件表面质量   较好   较差   一般
铸件偏折   没有偏折   局部有偏折   没有偏折
(磨痕宽度)耐磨性试验   1.2mm较好   0.8mm较好   1.5mm一般
硬度HB   本体平均值为224   本体平均值为225   本体平均值为200
活塞环磨损   一般   较大     较低
造型功效   一般   较好     一般
切削功效   较好   一般     较差
金属切削余量   车屑量为65Kg   车屑量为101Kg     屑量为171Kg
车刀磨损   较好   较差     一般
图1.本发明浇注示意图(已注成,拿掉型砂箱)
图2.图1的俯视图
图3.筒体结构示意图
下面结合附图对本发明的实施例作进一步描述
本发明以RTA76型柴油机缸套为例,采用HT250 P-V-CU-B合金铸铁,手工造型(此铸造方法以下称水冷法)。
专用筒体2为长筒体由钢管制成,在其外壁焊接固定由圆钢制作的、均匀的加强筋5,筋间距离50~100mm,为使砂层气体顺利排出,加强筋5采用交叉点焊,相隔40~60mm点焊一次,并使焊点成均布的螺旋形。筒体2上端,冒口位置下端处的内壁上焊接固定两带通孔的圆环形的限位块3上端口处有止口、施工时便于放置罩盖、避免泥砂落入筒体2内,上端内壁还焊接固定中间带通孔的吊环4供吊装用,底部焊接固定底板1(俗称泥芯头),并使底板1直径与筒体泥芯的直径相等。
包括下列步骤:
a.按铸造规范制作外模型砂箱,横浇口分型面3个、定位泥芯4个、浇口泥芯6个。
b.制作筒体泥芯,在专用筒体外涂覆厚25~50mm的树脂自硬砂,并将型砂捣实后,在其外表面第一次涂醇基铸钢涂料,第二次再涂一层醇基石墨涂料。树脂自硬砂由40~70目新砂重量100为单位,配以1.25~1.45%的呋喃树脂及占树脂30~60%的磺酸类作固化剂,占树脂0.2~0.3%的硅烷混合搅拌成。
泥芯要求水份<0.1~0.2%,含泥量<0.3%,24小时后能承受1.6~1.8MPa的抗拉强度。
c.将待用的筒体泥芯吊入底箱上,外表面依次套入制作好的3只带有横浇口分型面的型砂箱,并用长螺钉将各型砂箱连接成整体的缸套型模,并放上定位泥芯,3个横浇口分型面上有相同、均布的12个内浇口与外圈环形横浇口相通,而3环形横浇口又分别对准浇管上相应的3层6个横浇口。
d.从浇管端的直浇口由上向下浇入温度为1340~1360℃的铁水,铁水主要通过最下面的一个横浇口分型面进入型模,并从下向上灌满型腔,同时铁水也经各横浇口分型面上的内浇口均匀地进入型腔,进行浇注。
e.浇注后,迅速放水到筒体泥芯中间空腔内,直到限位块3处,待水沸腾后,不断加水保持原水位,以达到缸套内孔先冷却的目的。
f.浇注30小时后再开箱取出铸件。

Claims (5)

1.一种柴油机缸套的铸造方法,其特征在于它包括下列步骤:
a.按铸造规范制作带横浇口分型面的型砂箱、定位泥芯、浇口泥芯;
b.制作筒体泥芯,在专用筒体外涂覆10~100mm的树脂自硬砂,并将型砂捣实后,在其外表面上涂料制成筒体泥芯待用,树脂自硬砂由以新砂重量100为单位,配以1.25~1.45%的呋喃树脂及占树脂30~60%的磺酸类作固化剂,占树脂0.2~0.3%的硅烷混合搅拌成;
c.将待用的筒体泥芯吊入底箱上,外表面依次套入1个或1个以上带有横浇口分型面的型砂箱,并用长螺钉将各型砂箱连接成整体的缸套型模,并放上定位泥芯,浇管上有与型砂箱上横浇口分型面相应数量的横浇口,并相互对准;
d.从浇管端的直浇口由上向下浇入温度为1300~1400℃的铁水,铁水主要通过最下面的一个横浇口分型面进入型模,并从下向上灌满型腔,同时铁水也经各横浇口分型面上的内浇口进入型腔,进行浇注;
e.浇注后,迅速放水到筒体泥芯中间空腔内,直到限位块处,待水沸腾后,不断加水保持原水位;
f.浇注25~35小时后再开箱取出铸件。
2.根据权利要求1所述的铸造方法,其特征在于专用筒体(2)外涂覆25~50mm由40~70目的新砂制成的树脂自硬砂后,在其外表面第一次涂醇基铸钢涂料,第二次再涂一层醇基石墨涂料,泥芯要求水份<0.1~0.2%,含泥量<0.3%,24小时后能承受1.6~1.8MPa抗拉强度。
3.根据权利要求1所述的铸造方法,其特征在于铁水浇铸温度为1340~1360℃,待用的筒体泥芯吊入底箱上,外表面依次套入制作好的3只带有横浇口分型面的型砂箱,并用长螺钉将各型砂箱连接成整体的缸套型模,并放上定位泥芯,3个横浇口分型面上有相同、均布的12个内浇口与外圈环形横浇口相通,而3环形横浇口又分别对准浇管上相应的3层6个横浇口。
4.一种用于权利要求1所述方法的专用筒体,其特征在于专用筒体(2)为长筒体,外壁上有均布的并间断焊接固定的加强筋(5),上端在冒口位置下端处的内壁上,固定带通孔的限位块(3),上端内壁上还固定带通孔的吊环(4),底部固定底板(1),底板(1)直径与筒体泥芯直径相等。
5.根据权利要求4所述的专用筒体,其特征在于筒体(2)外壁上焊接间距为50~100mm由圆钠制作的加强筋(5),加强筋(5)采用交叉点焊,相隔40~60mm点焊一次,并使焊点成均布的螺旋形。
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