CN107716888A - 一种气缸套的离心铸造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种气缸套的离心铸造方法，它包括铁液制备、铁模处理和浇注离心成型三个步骤，其中采用中频电炉熔炼铁液；采用喷涂机器人喷涂涂料；铁模的前端盖和后挡板上与铸件接触的部位设置有的凹槽，凹槽内灌注耐火浇注料从而去除了石棉板；经离心成型后的铸件冷却采用固定恒压恒流的冷却水进行水冷。本发明提供的气缸套的离心铸造方法，提高了气缸套的铸件质量，使铸件具有较好的机械性能，延长了其工作寿命，同时去除了石棉板，改善了工人的作业环境，避免了生产过程中对操作工人的伤害。

Description

一种气缸套的离心铸造方法
技术领域
本发明涉及一种气缸套的离心铸造方法，属于发动机设备铸造技术领域。
背景技术
气缸套是柴油机的重要零件之一，它的质量将直接影响到柴油机的使用寿命。气缸套的零件结构比较简单，其毛坯形状是个圆筒，通常情况下适宜采用离心铸造方法生产制造。离心铸造机是一种利用离心力，金属液进入高速旋转的型筒内，在离心力作用下冷却、成型以获取金属铸件的铸造设备。其中，卧式铸造机是一种典型的离心铸造机，主要用于浇注各种管状铸件。现有卧式铸造机主要结构为包括水平设置的铁模，铁模下方由成对设置的托轮支承并可靠托轮带动旋转，托轮和动力装置相连并靠其带动，铁模内部两端处设置有圆环形的端盖避免钢铁浇注液溢出铁模发生溅钢。
现有气缸筒离心铸造的工艺是采用定量涂料管装涂料，倾转涂料管让涂料倒入铁模内涂覆在铁模内表面；铁模的前端盖和后端盖采用石棉板防止气缸套端面过冷度大造成白口保证金相组织；水冷采用冷却水管直接接自来水。这种工艺方法造成涂料厚度不均，甚至部分位置缺涂料；石棉板由于强度不够造成缺损并且石棉板为致癌物料；水冷水量受自来水压力影响使水冷效果不稳定，最终造成气缸套力学性能和金相不稳定，甚至出现铸件粘模和报废模具。
发明内容
有鉴于此，针对现有技术的不足，本发明提供一种气缸套的离心铸造方法，提高了气缸套的铸件质量。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案为采用一种气缸套的离心铸造方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)铁液制备：采用中频电炉将合金铸铁熔炼为液体铁液；
(2)铁模处理：采用喷涂机器人给离心铸造机已预热的铁模内部、前端盖和后挡板喷涂1.5～2mm厚的涂料；所述前端盖和后挡板上与铸件接触的部位设置有反拔模斜度5°的凹槽，凹槽内底部倾斜焊接钢筋，钢筋的高度低于凹槽5mm，凹槽内灌注耐火浇注料后自然干燥48小时后，在浇注机烘模器上烘烤2小时以上；
(3)浇注离心成型：将步骤(1)的铁液引入浇注机的浇注包中，浇注机通过前端盖的端盖孔将浇注包中的铁液引入到旋转中的铁模中浇注，经离心成型后冷却；所述冷却采用固定恒压恒流的冷却水进行水冷。
进一步的，将所述步骤(1)中的铁液进行孕育处理后再进行浇注，所述孕育处理是在浇注包中放入孕育剂75SiFe，然后将铁液冲入浇注包中。
所述孕育剂75SiFe的粒度为2～3mm，与铁液的质量比为0.5％。
铁液在浇注前进行孕育处理，可以达到改善材质的目的。铁液经孕育处理后，可以改善断面组织均匀，促进石墨化，减少白口倾向，控制石墨形态，获得中小片状的A型石墨。
进一步的，所述前端盖或后挡板采用45钢制作。
进一步的，所述前端盖或后挡板上的凹槽厚度为20mm。
进一步的，所述铁模的预热温度为200～250℃。
进一步的，所述离心铸造机的浇注转速为700～750r/min。
进一步的，所述铁液的浇注温度为1380～1420℃。
进一步的，所述铁液浇注完后铁模的旋转时间≥12min。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
(1)采用中频炉熔炼铁液，中频炉易于调整铁液成分，控制铁液温度，可为气缸套的生产提供优质铁液，基本解决了冲天炉熔炼铁液化学成分不均匀和出炉温度低的问题；
(2)改变了前端盖和后挡板的结构，通过在端盖和挡板中增加了耐火浇注料，降低了离心铸件两端的散热条件，不仅避免了气缸套端面出现白口，同时去除了石棉板，减少了生产过程中对操作工人的伤害；
(3)采用喷涂机器人对铁模及前端盖、后挡板喷涂涂料，可以对涂料的厚度和均匀性进行严格掌控，避免影响铸件的冷却速度，从而引起铸件金相组织及其硬度的较大变化；
(4)采用固定恒压恒流的冷却水进行水冷，通过水冷阀和专门的水冷管道稳定的控制冷却水的压力和流量，使铸件均匀的沿离心铸造件径向散热，保证了铸件的冷却速度，整个铸件的冷却条件更加均匀稳定，有利于铸件金相组织的控制，而且可以减少原材料的使用，节约成本。
综上所述，本发明提供的气缸套的离心铸造方法，提高了气缸套的铸件质量，使铸件具有较好的机械性能，延长了其工作寿命，同时去除了石棉板，改善了工人的作业环境，避免了生产过程中对操作工人的伤害。
附图说明
图1为本发明离心铸造机前端盖的结构示意图；
图2为本发明离心铸造机后挡板的结构示意图。
图例说明：
1-凹槽，2-紧固钢筋，3-前端盖，4-后挡板。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和优选实施方式对本发明作进一步的详细说明。应当指出的是，下述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
本发明提供了一种气缸套的离心铸造方法，它包括以下步骤：
(1)铁液制备：采用中频电炉将合金铸铁熔炼为液体铁液；
(2)铁模处理：采用喷涂机器人给离心铸造机已预热的铁模内部、前端盖和后挡板喷涂1.5～2mm厚的涂料；参见图1，图2，所述前端盖3和后挡板4上与铸件接触的部位设置有反拔模斜度5°，厚度20mm的凹槽1，凹槽1内底部倾斜焊接紧固钢筋2，钢筋的高度低于凹槽5mm，凹槽内灌注耐火浇注料后自然干燥48小时后，在浇注机烘模器上烘烤2小时以上；前端盖或后挡板采用45钢制作；
(3)浇注离心成型：将步骤(1)的铁液引入浇注机的浇注包中，浇注机通过前端盖的端盖孔将浇注包中的铁液引入到旋转中的铁模中浇注，经离心成型后冷却；所述冷却采用固定恒压恒流的冷却水进行水冷。
优选的，将所述步骤(1)中的铁液进行孕育处理后再进行浇注，所述孕育处理是在浇注包中放入孕育剂75SiFe，然后将铁液冲入浇注包中。
所述孕育剂75SiFe的粒度为2～3mm，与铁液的质量比为0.5％。
进一步的，所述铁模的预热温度为200～250℃。
进一步的，所述离心铸造机的浇注转速为700～750r/min。
进一步的，所述铁液的浇注温度为1380～1420℃。
进一步的，所述铁液浇注完后铁模的旋转时间≥12min。
下面以具体实施例对本发明进行说明，下述实施例均采用金属离心铸造工艺，采用的工艺流程为：铁模上涂料层、烘干—浇注离心成型—冷却—脱模，工艺参数见下表所述。
实施例1：生产16V240ZJ柴油机气缸套
铁液采用中频电炉熔炼后冲入放有孕育剂75SiFe0.5％的浇注包中，然后经前端盖的端盖孔进入到旋转中的铁模中，经离心成型后，冷却、脱模即得；其中离心铸造机的铁模内部、前端盖和后挡板的涂料采用喷涂机器人喷涂，前端盖和后挡板上与铸件接触的部位设置有反拔模斜度5°、厚度20mm的凹槽，凹槽内底部倾斜焊接紧固钢筋，钢筋的高度低于凹槽5mm，凹槽内灌注耐火浇注料后自然干燥48小时后，在浇注机烘模器上烘烤2小时以上；冷却采用固定恒压恒流的冷却水进行水冷。
实施例2：生产16V240ZJ柴油机气缸套
铁液采用中频电炉熔炼后冲入放有孕育剂75SiFe0.5％的浇注包中，然后经前端盖的端盖孔进入到旋转中的铁模中，经离心成型后，冷却、脱模即得；其中离心铸造机的铁模内部、前端盖和后挡板的涂料采用倾转涂料管挂涂，前端盖和后挡板上放置石棉板；冷却采用固定恒压恒流的冷却水进行水冷。
实施例3：生产16V240ZJ柴油机气缸套
铁液采用冲天炉熔炼后冲入放有孕育剂75SiFe0.5％的浇注包中，然后经前端盖的端盖孔进入到旋转中的铁模中，经离心成型后，冷却、脱模即得；其中离心铸造机的铁模内部、前端盖和后挡板的涂料采用喷涂机器人喷涂，前端盖和后挡板上与铸件接触的部位设置有反拔模斜度5°、厚度20mm的凹槽，凹槽内底部倾斜焊接紧固钢筋，钢筋的高度低于凹槽5mm，凹槽内灌注耐火浇注料后自然干燥48小时后，在浇注机烘模器上烘烤2小时以上；冷却采用冷却水管直接接自来水。
16V240ZJ柴油机气缸套的技术条件为：
(1)材质：硼合金铸铁
(2)力学性能：抗弯强度≥530MPa,挠度≥1.2mm；硬度：212～280HBS，且同一铸件不同部位硬度差不得超过30HBS。
(3)金相组织：基体珠光体数量为1～2级；呈索氏体或细珠光体，片间距为1～2级，铁素体呈细小均匀分布，石墨形态为A型或AE型，石墨长度为3～4级；硬化相数量为2～3级，且呈细块不连续均匀分布。
(4)水压试验：气缸套加工后经压力18MPa、时间不少于5min的水压试验，不得有渗漏现象发生。
经检测，实施例1生产的气缸套完全符合上述技术条件，实施例2和3生产的气缸套，力学性能及金相组织不合格，具体为：抗弯强度＜530MPa,挠度≤1.2mm，石墨形态为DA型或D型，出现较多渗碳体，且块度较大，部分呈连续网状分布。究其原因，主要是涂料厚度不均匀、冷却速度不稳定导致。
综上，本发明提供的气缸套的离心铸造方法，提高了气缸套的铸件质量，使铸件具有较好的机械性能，延长了其工作寿命，同时去除了石棉板，改善了工人的作业环境，避免了生产过程中对操作工人的伤害。

Claims (9)

1.一种气缸套的离心铸造方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)铁液制备：采用中频电炉将合金铸铁熔炼为液体铁液；
(2)铁模处理：采用喷涂机器人给离心铸造机已预热的铁模内部、前端盖和后挡板喷涂1.5～2mm厚的涂料；所述前端盖和后挡板上与铸件接触的部位设置有反拔模斜度5°的凹槽，凹槽内底部倾斜焊接钢筋，钢筋的高度低于凹槽5mm，凹槽内灌注耐火浇注料后自然干燥48小时后，在浇注机烘模器上烘烤2小时以上；
(3)浇注离心成型：将步骤(1)的铁液引入浇注机的浇注包中，浇注机通过前端盖的端盖孔将浇注包中的铁液引入到旋转中的铁模中浇注，经离心成型后冷却；所述冷却采用固定恒压恒流的冷却水进行水冷。
2.根据权利要求1所述的一种气缸套的离心铸造方法，其特征在于：将所述步骤(1)中的铁液进行孕育处理后再进行浇注，所述孕育处理是在浇注包中放入孕育剂75SiFe，然后将铁液冲入浇注包中。
3.根据权利要求2所述的一种气缸套的离心铸造方法，其特征在于：所述孕育剂75SiFe的粒度为2～3mm，与铁液的质量比为0.5％。
4.根据权利要求1所述的一种气缸套的离心铸造方法，其特征在于：所述前端盖或后挡板采用45钢制作。
5.根据权利要求1所述的一种气缸套的离心铸造方法，其特征在于：所述前端盖或后挡板上的凹槽厚度为20mm。
6.根据权利要求1所述的一种气缸套的离心铸造方法，其特征在于：所述铁模的预热温度为200～250℃。
7.根据权利要求1所述的一种气缸套的离心铸造方法，其特征在于：所述离心铸造机的浇注转速为700～750r/min。
8.根据权利要求1所述的一种气缸套的离心铸造方法，其特征在于：所述铁液的浇注温度为1380～1420℃。
9.根据权利要求1所述的一种气缸套的离心铸造方法，其特征在于：所述铁液浇注完后铁模的旋转时间≥12min。
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