CN108637181A - 一种重型柴油发动机缸体的铸造工艺 - Google Patents

一种重型柴油发动机缸体的铸造工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种重型柴油发动机缸体的铸造工艺，其步骤包括：制备缸盖所需的各个砂芯，然后砂芯将各个砂芯进行组装，向组装后的砂芯内浇筑熔炼材料，对浇筑的缸体进行后处理，在熔炼材料中添加铜锆钼锡多种微合金，从而提升铸件本体的抗拉强度。

Description

一种重型柴油发动机缸体的铸造工艺
技术领域
本发明涉及一种柴油发动机领域，尤其涉及一种重型柴油发动机缸体的铸造工艺。
背景技术
随着汽车产品的日新月异，汽车生产企业在不断的竞争中，对整车产品的开发不断加快。尽管从车体的外观形状，材质及配套件对机动车的性能都将产生影响，但是汽车的心脏——发动机，对于性能是最至关重要的，无论从供货应量、价格、以及性能匹配等方面，都会直接影响新开发车型的性能指标。
缸体作为泵、发动机或阀上的重要部件，其为泵、发动机或阀的内部动力的产生提供了良好的外部环境，这就要求缸体不仅需要具有较好的机械性能，如强度、韧性、耐磨性等，而且必须具有一定的抗腐蚀能力，这都对缸体的制造提出了较高的要求。
发明内容
发明目的：为解决现有技术的缺陷，现提供一种重型柴油发动机缸体的铸造工艺，采用高强度复杂薄壁型合金灰铸铁铸造技术，使得铸件本体尤其是厚达20mm以上的部位，抗拉强度可达到235MPa以上。
技术方案：本发明所述的一种重型柴油发动机缸体的铸造工艺，包括如下步骤：
步骤一、砂芯制备
1.1、混砂，将加热到20~40℃的原砂及20~30℃树脂投入混砂机内混合40~80s，其中树脂添加量为原砂的2.1~2.3%；
1.2、制芯，将步骤1.1的混砂投入到制芯机内，分别制备水腔芯，油气腔芯，回油口芯，其中水腔芯及油气腔型为整体式结构；
1.3、浸涂，通过浸涂机械手将各芯体浸入混料罐内开始浸涂，涂料槽内涂料波美度达22~28,控制砂芯表面涂层均匀；
1.4、烘干，将浸涂完成的组芯放入辊道的烘芯托盘内，进入表干炉烘干35~40min，控制炉内温度达150~180℃，使得砂芯残余水分≤0.5%，烘干后涂层无起皮翘裂；
步骤二、合芯，将制备的各个砂芯进行组装，并检查是否存在异常；
步骤三、缸体浇筑
3.1、熔炼材料，选用生铁，废钢，硅铁，锰铁，铬铁，钼铁，硫化铁，稀土钙钡，硅锆及低氮增碳剂作为熔炼原材料；
3.1、电炉熔炼，将上述熔炼材料投入10t的电路进行熔炼内，控制炉内温度为1450~1500℃，并通过热分析仪及光谱分析仪实时分析内部成分，使得各成分达到C 3.20~3.35%，Si 1.75~2.1%，Mn 0.55~0.85%，P ≤0.06%，S 0.06~0.10%，Cu 0.6~0.8%，Cr 0.15-0.25%，Mo 0.1~0.2%时，停止熔炼；
3.2、测试，通过强度测试仪对浇筑材料进行机械性能测试，确保抗拉强度sb=280~380MPa
3.3、浇筑，利用浇注机将熔炼材料注入砂芯内进行浇筑，控制出铁温度为1440±10℃，其中孕育开始到浇注结束延续时间≤15 min，浇筑时间为35~45s；
步骤四，后处理
4.1、退火，将浇筑的缸盖置入退火炉内去应力退火，对退火炉内升温3~3.5小时，使得温度达到550~570℃，且保持该温度3.5小时以上，然后降温冷却至350℃以下出炉；
4.2、粗抛，利用抛丸清理机对铸件进行粗抛，选用直径为1.4~1.7mm的钢丸，设定抛丸时间为1~3min，负载电流为50±2A，使得表面粗糙度Ra≤25；
4.3、磨削，利用磨床对缸盖四面尺寸进行处理；
4.4、精抛，利用抛丸清理机对铸件进行精抛，控制负载电流≥45A，使得表面粗糙度Ra≤25；
4.5、检验入库，对铸件的尺寸，壁厚，清洁度及光洁度进行检验，并入库。
作为优选，所述步骤1.2中水腔芯的制备采用MLC50-100制芯机，控制射砂压力3~6bar，射砂时间1~3s，三乙胺预定量40~60ml，胺温85~120℃，排气时间3~5s，层固化时间25~80s，固化压力4~6bar。
作为优选，所述步骤1.2中油气腔芯的制备采用MLC50-100制芯机，控制射砂压力3~6bar，射砂时间1~3s，三乙胺预定量30~50ml，胺温85~120℃，排气时间3~5s，层固化时间25~80s，固化压力4~6bar。
作为优选，所述步骤1.2中回油口芯的制备采用MLC50-100制芯机，控制射砂压力3~6bar，射砂时间1~3s，三乙胺预定量25~50ml，胺温85~120℃，排气时间3~5s，层固化时间25~80s，固化压力4~6bar。
有益效果：本发明所揭示的一种重型柴油发动机缸体的铸造工艺，
通过对熔炼材料中增添铜锆钼锡等微合金来增强组织，使得逐渐本体抗拉强度可以达到235MPa以上，尤其是轴承档位部厚达50mm以上部位，确保其抗拉强度，使其满足高强度要求；
对于水腔和油气腔砂芯采用整体式结构，可以有效减少内腔的披缝和铁夹砂等缺陷，并提高生产效率，而且保证内腔清洁度和尺寸稳定性。
具体实施方式
下面将结合本发明的内容，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。
本发明所揭示的一种重型柴油发动机缸体的铸造工艺，具体包括如下步骤：
步骤一、砂芯制备
1.1、混砂，将加热到20~40℃的原砂及20~30℃树脂投入混砂机内混合40~80s，其中树脂添加量为原砂的2.1~2.3%；
1.2、制芯，将步骤1.1的混砂投入到制芯机内，分别制备水腔芯，油气腔芯，回油口芯，其中水腔芯及油气腔型为整体式结构，具体制芯控制参数为：
水腔芯的制备采用MLC50-100制芯机，控制射砂压力3~6bar，射砂时间1~3s，三乙胺预定量40~60ml，胺温85~120℃，排气时间3~5s，层固化时间25~80s，固化压力4~6bar。
油气腔芯的制备采用MLC50-100制芯机，控制射砂压力3~6bar，射砂时间1~3s，三乙胺预定量30~50ml，胺温85~120℃，排气时间3~5s，层固化时间25~80s，固化压力4~6bar。
回油口芯的制备采用MLC50-100制芯机，控制射砂压力3~6bar，射砂时间1~3s，三乙胺预定量25~50ml，胺温85~120℃，排气时间3~5s，层固化时间25~80s，固化压力4~6bar；
1.3、浸涂，通过浸涂机械手将各芯体浸入混料罐内开始浸涂，涂料槽内涂料波美度达22~28，控制砂芯表面涂层均匀；
1.4、烘干，将浸涂完成的组芯放入辊道的烘芯托盘内，进入表干炉烘干35~40min，控制炉内温度达150~180℃，使得砂芯残余水分≤0.5%，烘干后涂层无起皮翘裂；
步骤二、合芯，利用ABB机器人，合芯定位机构配合夹具实现各个芯体的组装，并结合图纸检查位置尺寸是否存在异常；
步骤三、浇筑
3.1、熔炼材料，选用生铁，废钢，硅铁，锰铁，铬铁，钼铁，硫化铁，稀土钙钡，硅锆及低氮增碳剂作为熔炼原材料；
3.1、电炉熔炼，将上述熔炼材料投入10t的电路进行熔炼内，控制炉内温度为1450~1500℃，并通过热分析仪及光谱分析仪实时分析内部成分，使得各成分达到C 3.20~3.35%，Si 1.75~2.1%，Mn 0.55~0.85%，P ≤0.06%，S 0.06~0.10%，Cu 0.6~0.8%，Cr 0.15-0.25%，Mo 0.1~0.2%时，停止熔炼；
3.2、测试，通过强度测试仪对浇筑材料进行机械性能测试，确保抗拉强度sb=280~380MPa
3.3、浇筑，利用浇注机将熔炼材料注入砂芯内进行浇筑，控制出铁温度为1440±10℃，其中孕育开始到浇注结束延续时间≤15 min，浇筑时间为35~45s；
步骤四，后处理
4.1、退火，将浇筑的缸盖置入退火炉内去应力退火，对退火炉内升温3~3.5小时，使得温度达到550~570℃，且保持该温度3.5小时以上，然后降温冷却至350℃以下出炉；
4.2、粗抛，利用抛丸清理机对铸件进行粗抛，选用直径为1.4~1.7mm的钢丸，设定抛丸时间为1~3min，负载电流为50±2A，使得表面粗糙度Ra≤25；
4.3、磨削，利用磨床对缸盖四面尺寸进行处理；
4.4、精抛，利用抛丸清理机对铸件进行精抛，控制负载电流≥45A，使得表面粗糙度Ra≤25；
4.5、检验入库，对铸件的尺寸，壁厚，清洁度及光洁度进行检验，并入库。
本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。

Claims (4)

1.一种重型柴油发动机缸体的铸造工艺，其特征在于包括如下步骤：
步骤一、砂芯制备
1.1、混砂，将加热到20~40℃的原砂及20~30℃树脂投入混砂机内混合40~80s，其中树脂添加量为原砂的2.1~2.3%；
1.2、制芯，将步骤1.1的混砂投入到制芯机内，分别制备水腔芯，油气腔芯，回油口芯，其中水腔芯及油气腔型为整体式结构；
1.3、浸涂，通过浸涂机械手将各芯体浸入混料罐内开始浸涂，涂料槽内涂料波美度达22~28,控制砂芯表面涂层均匀；
1.4、烘干，将浸涂完成的组芯放入辊道的烘芯托盘内，进入表干炉烘干35~40min，控制炉内温度达150~180℃，使得砂芯残余水分≤0.5%，烘干后涂层无起皮翘裂；
步骤二、合芯，将制备的各个砂芯进行组装，并检查是否存在异常；
步骤三、缸体浇筑
3.1、熔炼材料，选用生铁，废钢，硅铁，锰铁，铬铁，钼铁，硫化铁，稀土钙钡，硅锆及低氮增碳剂作为熔炼原材料；
3.1、电炉熔炼，将上述熔炼材料投入10t的电路进行熔炼内，控制炉内温度为1450~1500℃，并通过热分析仪及光谱分析仪实时分析内部成分，使得各成分达到C 3.20~3.35%，Si 1.75~2.1%，Mn 0.55~0.85%，P ≤0.06%，S 0.06~0.10%，Cu 0.6~0.8%，Cr 0.15-0.25%，Mo 0.1~0.2%时，停止熔炼；
3.2、测试，通过强度测试仪对浇筑材料进行机械性能测试，确保抗拉强度sb=280~380MPa
3.3、浇筑，利用浇注机将熔炼材料注入砂芯内进行浇筑，控制出铁温度为1440±10℃，其中孕育开始到浇注结束延续时间≤15 min，浇筑时间为35~45s；
步骤四，后处理
4.1、退火，将浇筑的缸盖置入退火炉内去应力退火，对退火炉内升温3~3.5小时，使得温度达到550~570℃，且保持该温度3.5小时以上，然后降温冷却至350℃以下出炉；
4.2、粗抛，利用抛丸清理机对铸件进行粗抛，选用直径为1.4~1.7mm的钢丸，设定抛丸时间为1~3min，负载电流为50±2A，使得表面粗糙度Ra≤25；
4.3、磨削，利用磨床对缸盖四面尺寸进行处理；
4.4、精抛，利用抛丸清理机对铸件进行精抛，控制负载电流≥45A，使得表面粗糙度Ra≤25；
4.5、检验入库，对铸件的尺寸，壁厚，清洁度及光洁度进行检验，并入库。
2.根据权利要求1所述的重型柴油发动机缸体的铸造工艺，其特征在于：所述步骤1.2中水腔芯的制备采用MLC50-100制芯机，控制射砂压力3~6bar，射砂时间1~3s，三乙胺预定量40~60ml，胺温85~120℃，排气时间3~5s，层固化时间25~80s，固化压力4~6bar。
3.根据权利要求1所述的重型柴油发动机缸体的铸造工艺，其特征在于：所述步骤1.2中油气腔芯的制备采用MLC50-100制芯机，控制射砂压力3~6bar，射砂时间1~3s，三乙胺预定量30~50ml，胺温85~120℃，排气时间3~5s，层固化时间25~80s，固化压力4~6bar。
4.根据权利要求1所述的重型柴油发动机缸体的铸造工艺，其特征在于：所述步骤1.2中回油口芯的制备采用MLC50-100制芯机，控制射砂压力3~6bar，射砂时间1~3s，三乙胺预定量25~50ml，胺温85~120℃，排气时间3~5s，层固化时间25~80s，固化压力4~6bar。
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