CN106180566A - 一种发动机气门盖铸造的生产工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机气门盖铸造的生产工艺方法，方法，浇注系统的铁水流道是由浇口杯到直浇口到横浇口，由横浇口通过滤网后均衡分到两个分横浇口，再由两个分横浇口分别分到内浇口到铸件；方法，上半模模样最高处射孔部位装有外径Φ6mm气孔针，上半模四周围芯头部位装有外径Φ8mm气孔针，铁型的分型面上的半圆排气槽直径为Φ5mm；方法，上铁型覆砂，下铁型为铁型框、不覆砂；方法，合箱时四角放的垫片厚为0.1‑0.25mm；方法

Description

一种发动机气门盖铸造的生产工艺方法

技术领域

本发明属铸造工艺领域，特别是一种发动机气门盖铸造的生产工艺方法。

背景技术

目前，在国内以及国际上，铁型覆砂铸造工艺主要应用在球铁曲轴、凸轮轴、平衡轴、耐压阀体、缸套、耐磨铸件、气缸体等30余类铸件的铸造生产上，而运用铁型覆砂铸造工艺技术来生产汽车发动机气门盖还是空白。在我国乃至国际上的发动机生产厂家，都是采用高压铸造或者静压铸造方法生产发动机气缸盖。该工艺在较大汽车发动机生产厂已普遍使用，虽然质量上相对来说还比较稳定，但还是属于普通的砂型铸造，在造型时还是需要煤粉，用砂量很大，生产环境还未得到完全改善；同时也存在着砂处理等一整套设备、材料仓库、型砂输送、除尘等设备，工作环境比较差，不利于铸造生产环保，而且设备投资大，成本高，所占用的面积也大。而且，现今在汽车行业激烈竞争下，各汽车厂家生产的气门盖性能要求越来越高，多种性能指标要求达到或超过国家标准，如要求本体高强度、无渗漏等。而普通的砂型铸造已经无法根本解决铸铁件本身因强度提高而造成的组织缩松而渗漏的问题，必须寻找到更好的办法来解决。对比文件1， 申请号：CN201010223056，名称：一种柴油机气缸盖，包括气缸盖本体，气缸盖本体内设置有垂直缸盖底板布置的喷油器安装孔，喷油器安装孔正对气缸孔中心，喷油器安装孔与气缸盖一体铸造成型，用于喷油器的直接安装；喷油器安装孔外壁连接气缸盖的顶板和底板，形成对缸盖底板的支撑。气缸盖内设柴油回油孔，柴油回油孔与各个喷油器安装孔垂直贯通，且柴油回油孔为贯穿气缸盖前、后端的通孔，存储于喷油器安装孔内的柴油通过柴油回油孔回流至喷油泵；气缸盖上还设有用于安装气门以及气门油封的气门导管，气门导管与气缸盖一体铸造成型。本发明通过铸造一体成型的设计，有效提高了气缸盖结构集成化程度。喷油器安装孔与气缸盖一体铸造成型，安装孔外壁连接气缸盖顶板和底板，形成支撑，其结构特征与本申请不相同。

发明内容

本发明的目的是提供一种铁型覆砂铸造发动机气门盖工艺方法，铁型覆砂铸造是在金属型（又称铁型）内腔周围覆上一层薄薄的型砂（又称覆膜砂）的一种铸造工艺方法。它是金属型铸造和壳型铸造两种方法的结合。获得的铸件具有尺寸精度高、机械性能好、组织致密、生产成本低等优点。能解决气门盖铸件常见的组织缩松、表面质量差、渗漏率高等问题的铁型覆砂铸造气门盖的生产方法。

本发明的技术解决方案是这样的，一种发动机气门盖铸造的生产方法， 其特征在于其生产方法是：

方法，浇注系统的铁水流道是由浇口杯到直浇口到横浇口，由横浇口通过滤网后均衡分到两个分横浇口，再由两个分横浇口分别分到内浇口到铸件；

方法，上半模模样最高处射孔部位装有外径Φ6mm气孔针，上半模四周围芯头部位装有外径Φ8mm气孔针，铁型的分型面上的半圆排气槽直径为Φ5mm；

方法，上铁型覆砂，下铁型为铁型框、不覆砂；

方法，合箱时四角放的垫片厚为0.1-0.35mm；

方法，合箱的扣箱力为60-80N.M。

其工艺步骤是：

步骤，造型：外砂箱采用铁型，覆膜砂为树脂砂，上铁型的内腔按气缸盖的形状随型制出，随型覆砂层厚度为8mm-10mm；浇注系统有浇口杯、直浇口、横浇口、滤网，采用封闭式浇口；下铁型为空铁型框，内腔表面不覆砂，形状尺寸按气缸盖底盘砂芯外框尺寸加工好，装芯时将砂芯整体装入下铁型框中；

步骤，砂芯：气缸盖砂芯的组装、上涂料并滤干、烘干等与已有工艺相近似；

步骤，装芯：人工装芯或用固定式装芯工位夹具或机器人装芯；

步骤，合箱：合箱前使用石绵垫压住芯头出气孔位置，下铁型分型面的四角放上垫片，垫片厚0.1-0.25mm，上半铁型吹干静散砂后合箱；推进浇注滚道，扣上箱扣；浇口杯采用直冲漏斗浇口杯，安装到铁型时要使用封箱条；

步骤，浇注：根据气缸盖产品的材料牌号熔炼铁水，浇注温度控制在1250-1400℃；

步骤，开箱：浇注后20分钟开箱扣；铸件凝固时间需要30分钟后才能落箱、自由冷却。

本发明的优点是：使用本发明出品率由原来普通砂型铸造工艺的72%提高到铁型铸造的80%以上，因铁型使用了不含水分的树脂砂做覆砂造型材料，从而消除了皮下气孔缺陷；铁水凝固过程中得到快速冷却，基本消除了气门盖常有的组织缩松缺陷，解决了气门盖在压力工作环境下的渗漏问题，提高了铸件的整体机械性能，满足或超过目前气门盖生产要求的各项性能指标；减少了砂处理系统庞大的设备、场地投入和造型用砂量；改善了铸造长期以来的恶劣环境，环保性好。整个工艺流程简单，容易采取措施和控制，产品的生产成本比砂型铸造工艺生产要低30～50%，且适用于各种类型发动机气门盖、气缸体和排气管等箱体类重要复杂零部件的生产和多种要求高质量的其它大中小零件，应用前景广泛。

具体实施方式

本发明的实施例是：

实施例1，铁型覆砂铸造发动机气门盖工艺是利用铁型增加铁水在铸造过程中的冷却速度，细化组织，提高了气门盖的组织致密性。在同等熔炼铁水的成分下，使用铁型覆砂铸造工艺生产气门盖比普通砂型铸造工艺可以获得更高的抗拉强度、硬度和更好的石墨形态和石墨大小级别，稳定珠光体在95%以上。最重要的是以往气门盖砂型铸造出现的三漏（漏油、漏水、漏汽）问题可以得到有效解决。

铁型覆砂铸造发动机气门盖工艺在具有工艺出品率高、组织致密不渗漏、综合性能高、用砂量少、设备投资少、生产周期短、见效快、设备占用面积少、生产效率高、制造成本低、环保性好等优点。

具体实施如下：

1.造型：上铁型采用铁型覆砂铸造发动机气门盖工艺进行。上砂箱采用铁型，覆膜砂是采用普通覆膜砂，铁型铸造工艺按照4 件/型进行设计，铁型的内腔是按照汽缸体的形状随型制出，随型覆砂层厚度为8-10mm。下铁型为空铁型框，内腔表面不覆砂，内腔形状尺寸按气门盖底盘砂芯外框尺寸加工好，装芯时将砂芯整体装入下铁型框中。

2. 砂芯：砂芯是采用冷芯树脂砂，配制、工艺均一样。砂芯组装、整体浸泡上涂料并滤干、进炉烘干的工艺；砂芯烘干温度一般控制在200-220℃，升温3h保温2h。

3. 装芯：先检查所装坭芯是否符合要求；用装芯工位夹具吊装下芯或机器人进行装芯，定位准确、方便可靠。

4. 合箱：在合箱之前检查装芯是否到位，使用少量的封箱条压住芯头、芯头出气孔位置、坭芯直浇道等，在坭芯头的浇注系统位置装上过滤网，并推至合箱机处，四角放有0.3-0.4mm厚垫片；检查上半模型质量，并吹静散砂，进行合箱；推进浇注滚道，扣上箱扣（边扣一般为4个）扣箱力一般在80-85N.M；浇口杯采用直冲漏斗浇口杯，安装到铁型时要使用封箱条；

5. 浇注：根据气缸盖产品的材料牌号熔炼铁水，浇注温度控制在1420-1440℃之间，浇注时间在9.5-16s之间；待浇口杯铁水成糊状时打断浇口杯；

6.开箱：浇注后25分钟开箱扣；铸件凝固时间35分钟时落箱，落箱后的铸件为暗红色，然后自由冷却到室温。

7.检验结果：采用本体解剖抽样进行抗拉强度检验，以T9000气缸盖为例，其结果抗拉强度为270Mpa；硬度为HB224；石型为 A型石墨；石墨长为4级；珠光体95%；磷共晶1级。

用本发明的铁型覆砂方法铸造发动机气门盖，在满足性能要求的条件下可以减少或者不用加入合金，如Cu合金可以由原来的 0.7～0.8 %减少到0.2～0.3 %；在保证气门盖本体硬度符合要求下，完全可以不用加钼铁。

实践说明：运用本发明的方法生产气门盖，本体机械性能比砂型铸造本体要求牌号要高出一个牌号以上，从而保证满足日益发展的汽车制造行业竞争要求。

用本发明的方法，不仅可以生产出蠕墨铸铁或球墨铸铁汽缸体、缸盖、排气管等高质量的汽车重要零部件，还可以用于各行各业的机械制造，如航空、铁路机车车辆、农用机械、建筑机械和军工等等需承受高强度、高韧性、高致密性、高耐磨的大中小零件的生产。

实施例2，工艺步骤如下：

（1）.造型： 外砂箱采用铁型，覆膜砂为树脂砂，上铁型的内腔按气门盖的形状随型制出，随型覆砂层厚度为8mm-10mm；浇注系统有浇口杯、直浇口、横浇口、滤网，采用封闭式浇口；下铁型为空铁型框，内腔表面不覆砂，形状尺寸按气缸盖底盘砂芯外框尺寸加工好，装芯时将砂芯整体装入下铁型框中；

（2）. 砂芯：气缸盖砂芯的组装、上涂料并滤干、烘干等与已有工艺相近似；

（3）.装芯：人工装芯或用固定式装芯工位夹具或机器人装芯；

（4）.合箱：合箱前使用石绵垫压住芯头出气孔位置，下铁型分型面的四角放上垫片；上半铁型吹干静散砂后合箱；推进浇注滚道，扣上箱扣；浇口杯采用直冲漏斗浇口杯，安装到铁型时要使用封箱条；

（5）.浇注：浇注温度控制在1420-1440℃；

（6）. 开箱：浇注后25分钟开箱扣；铸件凝固时间需要30分钟以上才能落箱、自由冷却。

Claims (2)

1.一种发动机气门盖铸造的生产工艺方法， 其特征在于其生产方法是：

方法，浇注系统的铁水流道是由浇口杯到直浇口到横浇口，由横浇口通过滤网后均衡分到两个分横浇口，再由两个分横浇口分别分到内浇口到铸件；

方法，上半模模样最高处射孔部位装有外径Φ6mm气孔针，上半模四周围芯头部位装有外径Φ8mm气孔针，铁型的分型面上的半圆排气槽直径为Φ5mm；

方法，上铁型覆砂，下铁型为铁型框、不覆砂；

方法，合箱时四角放的垫片厚为0.1-0.35mm；

方法，合箱的扣箱力为60-80N.M。

2.按照权利要求1所述的一种发动机气门盖铸造的生产工艺方法，其特征在于其工艺步骤是：

步骤，造型：外砂箱采用铁型，覆膜砂为树脂砂，上铁型的内腔按气缸盖的形状随型制出，随型覆砂层厚度为8mm-10mm；浇注系统有浇口杯、直浇口、横浇口、滤网，采用封闭式浇口；下铁型为空铁型框，内腔表面不覆砂，形状尺寸按气缸盖底盘砂芯外框尺寸加工好，装芯时将砂芯整体装入下铁型框中；

步骤，砂芯：气缸盖砂芯的组装、上涂料并滤干、烘干等与已有工艺相近似；

步骤，装芯：人工装芯或用固定式装芯工位夹具或机器人装芯；

步骤，合箱：合箱前使用石绵垫压住芯头出气孔位置，下铁型分型面的四角放上垫片，垫片厚0.1-0.25mm，上半铁型吹干静散砂后合箱；推进浇注滚道，扣上箱扣；浇口杯采用直冲漏斗浇口杯，安装到铁型时要使用封箱条；

步骤，浇注：根据气缸盖产品的材料牌号熔炼铁水，浇注温度控制在1250-1400℃；

步骤，开箱：浇注后20分钟开箱扣；铸件凝固时间需要30分钟后才能落箱、自由冷却。