CN106238698B - 连续铸造生产线中的有缺陷发动机缸体回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连续铸造生产线中的有缺陷发动机缸体回收方法。该方法包括：将孔销插入发动机缸体模具中；将真衬套装配到所述孔销的外周表面；将熔融铝注入所述发动机缸体模具中，以铸造发动机缸体主体。如果在所述发动机缸体模具或熔融铝中产生异常并且如果预期在所述发动机缸体主体中产生缺陷，则通过将由与所述发动机缸体主体的材料相同或类似的材料制成的假衬套装配到所述孔销来制造有缺陷发动机缸体单元。由此制造的所述有缺陷发动机缸体单元被直接熔化和回收。

Description

连续铸造生产线中的有缺陷发动机缸体回收方法

技术领域

本发明涉及一种连续铸造生产线中的有缺陷发动机缸体回收方法。更特别地，本发明涉及这样一种连续铸造生产线中的有缺陷发动机缸体回收方法，在该方法中，如果预期在用于机动车辆、轮船、飞机等的连续铸造发动机缸体的过程中产生缺陷，则使用铝质假衬套代替铸铁衬套来铸造发动机缸体。由此制造出的有缺陷发动机缸体被立即回收到铝锭中。这样就不需要执行从铝发动机缸体中去除铸铁衬套的作业，从而降低了成本并且提高了回收的铝锭的质量。

背景技术

近年来，用于机动车辆、轮船、飞机等的发动机缸体常常是使用轻质铝而非铸铁制造的。相较于铸铁发动机缸体，铝发动机缸体的价格高，但优点在于，可以显著减轻发动机缸体的重量。

然而，由于铝的固有性质，导致铝难以用作受到高温高压作用的气缸衬套。因此，即使发动机缸体由铝制成，也是使用表现出优异耐磨性的铸铁衬套作为气缸衬套。因此，将柱状铸铁衬套固定到发动机缸体模具，然后将熔融铝(molten aluminum)倾倒到发动机缸体模具中，从而使铝发动机缸体和铸铁衬套形成一体。

通常使用压铸方法制造铝发动机缸体。压铸方法是在铸造非铁金属时使用的铸造方法。在压铸方法中，在等于或高于大气压的压力下，将熔融金属注入模具中，并且用柱塞对熔融金属连续施压，直到熔融金属完全固化。

压铸方法已用于铸造多种金属。随着具有高强度的非铁金属的发展，压铸方法的应用范围逐渐变广。

在压铸方法中采用的模具忽然接触高温熔融金属。因此，容易在模具表面上产生腐蚀或裂缝。基于此原因，在制成压铸目的模具中，主要使用耐高温的特种钢。

为了执行压铸过程，必须使用压铸机器对熔融金属施压并且注入熔融金属。压铸机器被设计成使用压缩空气或液压柱塞在高压下将熔融金属高速注入模具中。

出于上述原因，压铸方法比普通铸造方法的成本高，并且不适于制造少量制品。只有当批量制造同一种产品时，压铸方法才是经济的。

根据注入熔融金属的方法，压铸机器可被分成热腔型压铸机器和冷腔型压铸机器。

在热腔型压铸机器中，增压缸设置在熔化罐(melting pot)内。柱塞在气压、液压或油压的作用下移动到增压缸中，从而将熔融金属推入模具中。铝发动机缸体主要采用热腔型压铸机器制造。在热腔型压铸机器中，需要在进行铸造之前预热发动机缸体模具。在进行铸造过程期间，应该保持恒定温度(例如，250至300摄氏度)，以使有缺陷产品的产生减至最少。

另一方面，在冷腔型压铸机器中，熔化炉(melting furnace)独立设置。将熔融金属从熔化炉中取出并且将其放入增压腔中。熔融金属在柱塞的作用下被推入模具中。也就是说，在冷腔型压铸机器中，将熔融金属放入由特种钢制成的套筒中。通过移动活塞杆，用安装在活塞杆前端的柱塞，将熔融金属注入模具中。

相较于热腔型压铸机器，冷腔型压铸机器的优点在于，杂质不太可能渗入熔融金属中并且可通过在初始冷却阶段以及硬化时段期间施加高压来得到致密结构。

根据移动模具的方法，压铸机器可被划分成竖直压铸机器和水平压铸机器。

在竖直压铸机器中，可移动模具竖直设置在固定模具上。在水平压铸机器中，固定模具和可移动模具水平地设置。虽然过去广泛应用的是竖直压铸机器，但近年来使用水平压铸机器占主导地位。

图1和图2示出用上述压铸方法制造的铝发动机缸体10的一个示例。如图1和图2中所示，铝发动机缸体10包括由铝制成的主体和具有优异耐磨性的铸铁衬套20。在图2中，参考标号30指代用于冷却发动机的水套。

现在，将参照图3和图4描述制造传统铝发动机缸体的过程。

在普通连续铸造生产线中，使用压铸机器自动制造铝发动机缸体10。如图3的(3A)中所示，将发动机缸体模具M安装到铸模(die)。此后，如图3的(3B)中所示，将孔销40装配于发动机缸体模具M。在铸造过程期间用作芯的孔销40被构造成当对熔融铝施压时支承铸铁衬套20。

然后，如图3的(3C)中所示，使用机器人臂50将铸铁衬套20装配在孔销40的外周表面。铸铁衬套20形成为圆柱形状，具有预定厚度。在铸造过程之后，加工铸铁衬套20的内周表面。将多个铸铁衬套20沿着铸造生产线并排设置。在发动机缸体是四缸型的情况下，机器人臂50拾取四个铸铁衬套20并且将铸铁衬套20装配到孔销40的外周表面。

然后，如果在图3的(3D)中示出的状态下对熔融铝施压，则使熔融铝接触铸铁衬套20的外周表面并且固化。

如果通过在熔融铝固化之后通过移动模具M来取出发动机缸体产品，则可以得到其中圆柱形铸铁衬套与铝主体形成一体的发动机缸体。

然而，在上述的传统铝发动机缸体制造方法中，在铸铁衬套20和铝发动机缸体10之间的边界区域中经常产生缺陷。由于铸铁和铝的物理性质和化学性质(诸如熔点等)互不相同，因此铸铁和铝难以在它们的边界区域中完全熔合。因此，在边界区域中经常产生铸造缺陷。

有缺陷发动机缸体被丢弃或回收。在丢弃有缺陷发动机缸体的情况下，材料成本损失变大。在回收有缺陷发动机缸体的情况下，在回收过程中产生大量成本。

如果可以容易地从有缺陷发动机缸体10中去除铸铁衬套20，则在将有缺陷发动机缸体10回收到铝锭时将不引起问题。然而，去除与发动机缸体10形成一体的铸铁衬套20并不容易。

如果在没有完全去除铸铁组件的情况下将有缺陷发动机缸体熔化并且回收到铝锭中，则由于铸铁成分存在于铝锭中，导致铝锭的质量降低。为了解决这个问题，可想到从熔融铝中去除铸铁成分。然而，在这种情况下，产生大量成本。

作为上述问题的解决方案，韩国专利申请公开文本No.10-2006-0131064公开了一种将气缸衬套与气缸缸体分离并且进行回收的方法。在这种方法中，将待回收汽车发动机的气缸缸体装载到传送带上。然后，用火焰或感应加热对气缸衬套的内表面进行加热。特别地，将气缸缸体的铝主体和气缸衬套之间的边界区域加热至等于或高于铝主体的熔点的温度，从而去除气缸衬套。

然而，在上述的传统方法中，为了用火焰或感应加热对气缸衬套的内表面进行加热，需要额外的热源。这样引起的缺陷是，回收设备变得复杂。此外，即使气缸衬套被加热并且熔化，也难以去除铸铁成分。

韩国专利No.10-0625109公开了从铝气缸缸体中去除衬套的设备和方法。在这个现有技术中，在气缸缸体制造过程中产生的有缺陷产品被回收到用于制造气缸缸体的原材料中，而没有执行额外的熔化过程。

为此目的，用于制造包括由铝制成的气缸主体和由另一种金属材料制成且固定到气缸主体内表面的衬套的气缸缸体的设备包括：床；可移动底部，其被安装成向着床和背离床往复运动；固定装置，其用于将有缺陷气缸缸体固定到床和可移动底部中的一个；切割工具，其被安装到床和可移动底部中的另一个，在气缸缸体相对侧，处于与气缸缸体的气缸对应的位置，切割工具具有大于衬套外径的切割直径；旋转装置，其用于旋转切割工具；移动装置，其用于将可移动底部向着床移动，使得气缸缸体的衬套及其外周部分被切割工具切割。

上述现有技术的设备被设计成，在气缸缸体中产生缺陷的情况下通过切割作业去除气缸衬套。然而，由于设置了额外的切割工具，导致现有技术的设备极为复杂。另外，通过切割作业去除气缸衬套是存在限制的。

发明内容

依据现有技术中固有的上述问题，本发明的目的是提供一种连续铸造生产线中的有缺陷发动机缸体回收方法，该方法能够容易地以节省成本的方式回收有缺陷发动机缸体单元并且使由产生缺陷引起的材料成本损失减至最少。

本发明的另一个目的是提供一种连续铸造生产线中的有缺陷发动机缸体回收方法，该方法能够不依靠额外的回收设施或作业容易地回收有缺陷发动机缸体单元并且显著降低回收成本。

本发明的又一个目的是提供一种连续铸造生产线中的有缺陷发动机缸体回收方法，该方法能够通过如下方式防止连续铸造生产线的操作停止：如果预期在发动机缸体主体中产生缺陷，则将假衬套而不是真衬套安装于模具，从而使得在不停的情况下连续执行铸造过程。

本发明还有一个目的是提供一种连续铸造生产线中的有缺陷发动机缸体回收方法，该方法能够通过使用由与发动机缸体主体的材料相同或类似的材料制成的假衬套来直接熔化和回收有缺陷发动机缸体单元，而不执行额外的作业。

本发明的再一个目的是提供一种连续铸造生产线中的有缺陷发动机缸体回收方法，该方法能够可靠地防止在有缺陷发动机缸体单元中包含铸铁成分，从而防止原本因混合了杂质而造成的回收的铝锭的物理性质劣化进而提高回收的铝锭的质量。

为了实现以上目的，提供了一种连续铸造生产线中的有缺陷发动机缸体回收方法，所述方法包括：将孔销插入发动机缸体模具中；将真衬套装配到所述孔销的外周表面；以及将熔融铝注入所述发动机缸体模具中，以铸造发动机缸体主体，其中，如果在所述发动机缸体模具或熔融铝中产生异常并且如果预期在所述发动机缸体主体中产生缺陷，则通过将由与所述发动机缸体主体的材料相同或类似的材料制成的假衬套装配到所述孔销来制造有缺陷发动机缸体单元，由此制造的所述有缺陷发动机缸体单元被直接熔化和回收。

在上述方法中，所述发动机缸体主体可由铝制成，所述真衬套可由铸铁制成，所述假衬套可由不影响通过熔化所述有缺陷发动机缸体单元而得到的铝锭的质量的材料制成。

在上述方法中，所述假衬套可被熔化和回收，而没有执行从所述有缺陷发动机缸体单元去除所述假衬套的过程。

在上述方法中，所述假衬套的直径可向上逐渐变大。

在上述方法中，可通过膨胀或收缩铝管来形成所述假衬套。

在上述方法中，可用压铸机器制造所述有缺陷发动机缸体单元。

在上述方法中，所述压铸机器可包括：温度传感器，该温度传感器被构造成检测所述发动机缸体模具的温度；以及警报装置，该警报装置被构造成当发动机缸体模具的温度落到预定温度范围之外时发出警报。

根据本发明，可以提供一种连续铸造生产线中的有缺陷发动机缸体回收方法，该方法能够容易地以节省成本的方式回收有缺陷发动机缸体单元并且使由产生缺陷引起的材料成本损失减至最少。

还可以提供一种连续铸造生产线中的有缺陷发动机缸体回收方法，该方法能够不依靠额外的回收设施或作业容易地回收有缺陷发动机缸体单元并且显著降低回收成本。

还可以提供一种连续铸造生产线中的有缺陷发动机缸体回收方法，该方法能够通过如下方式来防止停止连续铸造生产线的操作：如果预期在发动机缸体主体中产生缺陷，则将假衬套而非真衬套安装于模具，从而使得在不停的情况下连续执行铸造过程。这样可以防止原本因产生有缺陷产品而造成的产率降低。

还可以提供一种连续铸造生产线中的有缺陷发动机缸体回收方法，该方法能够通过使用由与发动机缸体主体的材料相同或类似的材料制成的假衬套来直接熔化和回收有缺陷发动机缸体单元，而不执行额外作业。

还可以提供一种连续铸造生产线中的有缺陷发动机缸体回收方法，该方法能够可靠地防止在有缺陷发动机缸体单元中包含铸铁成分，从而防止原本因混合了杂质而造成的回收的铝锭的物理性质劣化且提高回收的铝锭的质量。

附图说明

根据结合附图提供的下面对优选实施方式的描述，本发明的以上和其它目的和特征将变得清楚。

图1是通过现有技术制造的铝发动机缸体的立体图。

图2是图1中示出的铝发动机缸体的平面图。

图3的(3A)至图3的(3D)是示出在现有技术中如何将铸铁衬套安装于模具的剖视图。

图4是示出在现有技术中如何将铸铁衬套安装于孔销的放大剖视图。

图5是示出根据本发明的如何将假衬套安装于孔销的放大剖视图。

图6是示出根据本发明的制造发动机缸体单元的过程的流程图。

具体实施方式

现在，将参照图5和图6描述根据本发明的连续铸造生产线中的有缺陷发动机缸体回收方法的一个优选实施方式。

出于方便的缘故，将描述用压铸方法制造包括铝发动机缸体主体10和铸铁衬套20的发动机缸体单元的情况。

由于在背景技术中描述了压铸方法，因此将不对其进行重复描述。下面的描述将集中在本发明的特征上。

根据本发明的一种连续铸造生产线中的有缺陷发动机缸体回收方法包括：将孔销40插入发动机缸体模具M中；将真衬套20装配于孔销40的外周表面；以及将熔融铝注入发动机缸体模具M中，以铸造发动机缸体主体10。

如果发动机缸体模具M或熔融铝中产生异常并且如果预期在发动机缸体主体10中产生缺陷，则通过将由与发动机缸体主体10的材料相同或类似的材料制成的假衬套20a装配到孔销40来制造有缺陷发动机缸体单元，并且由此制造的有缺陷发动机缸体单元被直接熔化和回收。

假衬套20a与有缺陷发动机缸体单元一起被熔化而没有从有缺陷发动机缸体单元中去除假衬套20a，并且被回收到铝锭中。

假衬套20a并不用作真气缸衬套。在预期在发动机缸体主体10中产生缺陷的情况下，使用假衬套20a取代铸铁真衬套20，以避免停止连续铸造生产线中的操作。

传统上，缺陷发动机缸体单元是通过如下方式回收的：从发动机缸体主体打破并去除铸铁衬套，或者从发动机缸体主体熔化并去除铸铁衬套，或者使用切割装置从发动机缸体主体切割并且去除铸铁衬套来。为此原因，在回收有缺陷发动机缸体单元时，需要大量的时间和成本。

在本发明中，假衬套20a由与发动机缸体主体10的材料相同或类似的材料(尤其是，没有降低通过熔化有缺陷发动机缸体单元而得到的铝锭的质量的材料)制成。因此，即使当预期在发动机缸体主体10中产生缺陷时，也不需要停止连续铸造生产线。

优选地，假衬套20a的直径向上逐渐变大。优选地，通过膨胀或缩小铝管形成假衬套20a，该铝管是通过挤出工艺制造的。然而，制造假衬套20a的方法不限于此。

使用压铸机器(未示出)铸造发动机缸体主体10。压铸机器优选地包括：温度传感器，该温度传感器被构造成检测发动机缸体模具M的温度；以及警报装置，该警报装置被构造成当发动机缸体模具M的温度落到预定温度范围之外时发出警报。

根据这个构造，如果预期在发动机缸体主体10中产生缺陷，例如，如果发动机缸体模具M的温度降至预定温度范围之外或者如果确定熔融铝的状态差，则作业人员可使用铝制假衬套20a来替代铸铁真衬套20。

由于假衬套20a没有影响通过熔化发动机缸体单元制造的铝锭的质量，因此可通过将假衬套20a与发动机缸体主体10一起熔化来直接回收有缺陷发动机缸体单元。

现在，将参照图6描述根据本发明的制造发动机缸体单元的过程。

首先，将发动机缸体模具M安装于压铸机器，并且将孔销40插入发动机缸体模具M中。将铸铁真衬套20和假衬套20a并排设置在连续铸造生产线中。这样使得机器人臂50(随后将会描述)能够选择性拾取铸铁真衬套20或假衬套20a并且将其装配到孔销40。

孔销40是在铸造工艺中用作芯的构件。孔销40被构造成当将熔融铝注入发动机缸体模具M中时支承铸铁衬套20。

然后，机器人臂50进行操作，以拾取铸铁真衬套20或铝制假衬套20a并且将其装配到孔销40。在发动机缸体主体10属于四缸类型时，机器人臂50一次拾取四个铸铁衬套20或者四个假衬套20a并且将其装配到孔销40。

当在连续铸造生产线中自动铸造发动机缸体单元时，在特定部分中会产生缺陷。特别地，如果将熔融铝向着铸铁真衬套注入，则经常在熔融铝和铸铁真衬套之间的边界区域中产生铸造缺陷。

为了铸造高质量的发动机缸体单元，必须将发动机缸体模具M预热到预定温度并且保持温度恒定。在初始地开始铸造作业或在暂停之后重新开始铸造作业的情况下，发动机缸体模具M的温度可降至合适的温度范围之外。在这种情况下，压铸机器的温度传感器(未示出)检测到降至合适温度范围之外的发动机缸体模具M的温度。然后，警报装置通过发出警报将该情形通知给作业人员。此外，可存在以下情况：熔融铝的状态差并且预期在发动机缸体主体10中产生缺陷。

在这些情况下，作业人员不停止连续铸造生产线，而是采取措施，使得机器人臂50拾取假衬套20a来取代铸铁真衬套20并且将假衬套20a装配到发动机缸体模具M的孔销40。

换句话讲，如果连续铸造生产线正常操作，则将铸铁真衬套20装配到发动机缸体模具M的孔销40。如果在连续铸造生产线中检测到异常，则将假衬套20a装配到发动机缸体模具M的孔销40。

假衬套20a并不用作真气缸衬套，因为由铝制成的假衬套20a的耐磨性弱，不适于用作真气缸衬套。假衬套20a用于制造有缺陷发动机缸体单元，从而即使在预期在发动机缸体主体10中产生缺陷的情况下，也不停止连续铸造生产线。

在现有技术中，如果在连续铸造生产线的某段中发动机缸体主体10中产生缺陷，则停止连续铸造生产线的操作，以采取必要措施。此后，重新开始连续铸造生产线的操作。这导致的问题在于，连续铸造生产线的生产率降低。

为了防止生产率降低，即使当在发动机缸体主体中产生缺陷时，连续铸造生产线也可连续操作。然而，在这种情况下，制造出铸铁真衬套与铝发动机缸体主体形成一体的有缺陷产品。因此，在回收有缺陷产品时，需要大量的时间和成本。此外，完全从铝发动机缸体中去除铸铁真衬套是十分困难的。这样会降低回收的铝锭的质量。

相比之下，根据本发明，如果在发动机缸体模具M中产生异常或者如果预期在发动机缸体主体10中产生缺陷，则使用铝制假衬套20a来取代铸铁真衬套20。这样使得可以在连续铸造生产线中连续执行铸造作业。

也就是说，不需要停止连续铸造生产线的操作。因此，可以防止生产率降低。由于发动机缸体主体10和假衬套20a由相同或类似的材料制成，因此可以直接熔化有缺陷发动机缸体单元并且将有缺陷发动机缸体单元回收到铝锭中。

由于不必执行从铝制发动机缸体主体10去除铸铁真衬套20的作业，所以可以显著降低回收有缺陷发动机缸体单元时需要的成本。

另外，由于发动机缸体主体10和假衬套20由相同或类似的材料制成，因此可以防止原本因混合了杂质而造成的回收的铝锭的物理性质劣化并提高回收的铝锭的质量。

虽然以上已经描述了本发明的一个优选实施方式，但本发明不限于这些实施方式。应理解，可在不脱离权利要求书中限定的本发明的范围的情况下，进行各种变化和修改。

Claims (3)

1.一种连续铸造生产线中的有缺陷发动机缸体回收方法，所述方法包括：将孔销插入发动机缸体模具中；检测在所述发动机缸体模具中或在用来铸造铝发动机缸体主体的熔融铝中是否存在异常，所述异常会导致所述铝发动机缸体主体中的缺陷，其中，当没有检测到缺陷时，所述方法包括：

将真衬套装配到所述孔销的外周表面；以及

将所述熔融铝注入所述发动机缸体模具中，以铸造所述发动机缸体主体，

改进包括：

其中，当检测到所述异常时，所述方法包括：

将铝假衬套装配到所述孔销的外周表面；

将所述熔融铝注入所述发动机缸体模具中，以铸造有缺陷发动机缸体单元；并且

回收所述有缺陷发动机缸体单元，而没有去除所述铝假衬套，

其中，所述铝假衬套的直径沿着所述铝假衬套的长度增加。

2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：

使用压铸机器来铸造所述有缺陷发动机缸体单元。

3.根据权利要求2所述的方法，所述方法还包括：

通过所述压铸机器的温度传感器检测所述发动机缸体模具的温度；并且

当所述发动机缸体模具的温度落到预定温度范围之外时触发警报。