CN109530622A - 一种发动机铸缸体薄壁水套砂芯 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发动机铸缸体薄壁水套砂芯，所述缸体水套砂芯包括本体，在本体上有相邻的第一芯头和第二芯头，所述缸体水套砂芯的中心孔位置设置有环形芯头，所述环形芯头设置在砂芯中心孔底部位置，所述本体上的第一芯头和第二芯头外部设置有L形芯头，且L形芯头将第一芯头和第二芯头连接在一起。所述发动机铸缸体薄壁水套砂芯制备方法，按照质量份采用100%的宝珠砂冷芯法制备。本发明所述水套砂芯，带有环形芯头可对水套芯底部的中空区域进行有效填充；L形芯头不仅增加局部砂芯结构强度，还对砂芯的本体起到保护作用。通过近期生产统计，合格率由原来的95%提高到100%，实施效果显著。
Description
技术领域
本发明属于铸造技术领域，尤其是涉及到一种发动机铸缸体薄壁水套砂芯。
背景技术
随着国家油耗法规的日益严格，为满足国家第四阶段油耗目标值（2020年5L/100km），江淮汽车从战略需求的角度上启动了“绿程计划”，其中就包括了“基于发动机的传统节油技术”课题。根据国家法规的要求和公司战略的需求，江淮汽车启动了1.2LTGDI三缸发动机的产品开发项目，拟匹配江淮小/中型乘用车。
如图1所示，为1.2LTGDI汽油机铸缸体水套砂芯结构示意图，其特点有：
（1）砂芯壁厚：5-7mm；
（2）轮廓尺寸：长290mm×宽145mm×高60mm；
（3）整体呈环状、开放式；
（4）分布有7个出砂孔；
（5）轮廓结构起伏大，分型面复杂。
该款缸体的水套砂芯属于典型的薄壁复杂结构，在制备过程中存在成型困难、强度低、易变形/断裂等质量隐患。
现有技术中采用“覆膜砂热芯制备工艺”，该工艺砂芯整体强度高、抗脉纹效果好，但是也存在以下缺陷：1、生产成本高；2、砂芯加热及固化时间长，生产效率较低；3、砂芯发气量大，极易导致气孔缺陷，对型/芯的排气系统设计要求较高。
现有技术中采用“增设芯撑”工艺，，该工艺了增加强度，防止环形砂芯变形，但是也存在以下缺陷：1、芯撑制作成本高，通用性差；2、芯撑随水套芯浸涂后，表面残余涂料易形成缸孔砂眼、皮下气孔等缺陷，需安排专人进行残余涂料的检查及清理，工作繁琐；3、浇注过程中，存在金属芯撑与铸件熔合不良的隐患，对芯撑熔点及浇注问题要求苛刻。
发明内容
本发明正是针对现有技术存在的不足，提出一种发动机缸体浇铸的回油道砂芯。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：
一种发动机铸缸体薄壁水套砂芯，所述缸体水套砂芯包括本体，在本体上有相邻的第一芯头和第二芯头，所述缸体水套砂芯的中心孔位置设置有环形芯头，所述环形芯头设置在砂芯中心孔底部位置，所述本体上的第一芯头和第二芯头外部设置有L形芯头，且L形芯头将第一芯头和第二芯头连接在一起。
作为上述技术方案的改进，所述环形芯头包括第一台阶以及第二台阶，所述第一台阶与水套砂芯直接接触，且第一台阶比第二台阶高。
一种发动机铸缸体薄壁水套砂芯制备方法，按照质量份采用100%的宝珠砂冷芯法制备。
作为上述技术方案的改进，所述宝珠砂大小为40-70目。
本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：
本发明所述水套砂芯，带有环形芯头可对水套芯底部的中空区域进行有效填充，起到状态稳定和结构加强的作用；L形芯头不仅增加局部砂芯结构强度，还对砂芯的本体起到保护作用。此外整体芯头设计，具备较大的平面空间，便于在外模上增设大尺寸排气针，提升排气效果。采用了40-70目的100%宝珠砂冷芯工艺制备水套砂芯，通过近期生产统计，合格率由原来的95%提高到100%，实施效果显著。
附图说明
图1为背景技术中缸体水套砂芯结构示意图；
图2为本发明所述带有环形芯头的缸体水套砂芯结构示意图（局部）；
图3为本发明所述带有L形芯头的缸体水套砂芯结构示意图；
图4采用本发明水套砂芯制备工艺浇铸缸体实物质量趋势表（生产数450件）。
具体实施方式
下面将结合具体的实施例来说明本发明的内容。
如图1所示，为背景技术中缸体水套砂芯结构示意图。所述缸体水套砂芯包括本体10，在本体10上有相邻位置的第一芯头11和第二芯头12。
如图2所示，为本发明所述带有环形芯头的缸体水套砂芯结构示意图。本发明所述缸体水套砂芯，在砂芯中心孔位置设置有环形芯头20，所述环形芯头20设置在砂芯中心孔底部位置，这样加速底部位置的冷却。
所述环形芯头20包括第一台阶21以及第二台阶22，所述第一台阶21与水套砂芯直接接触，且第一台阶21比第二台阶22高。由于第一台阶21与水套砂芯直接接触，其温度更高，因此需要更大面积散热，因此采用阶梯状的环形芯头20不仅降低制造成本，更加有效利用其结构进行散热。本发明所述带有环形芯头，可对水套芯底部的中空区域进行有效填充，起到状态稳定和结构加强的作用。
如图3所示，为本发明所述带有L形芯头的缸体水套砂芯结构示意图。本发明所述缸体水套砂芯，在本体10上有相邻位置的第一芯头11和第二芯头12，在第一芯头11和第二芯头12外部设置有L形芯头30，且L形芯头30将第一芯头11和第二芯头12连接在一起。L形芯头30不仅增加局部砂芯结构强度，还对砂芯的本体10起到保护作用。此外整体芯头设计，具备较大的平面空间，便于在外模上增设大尺寸排气针，提升排气效果。
本发明所述缸体水套砂芯，其制备工艺如下：
本发明所述缸体水套砂芯，拟采用宝珠砂或硅砂进行造型，
| 种 类 | PH值 | 耐火度（℃） | 堆密度（t/m3） | 热膨胀率 | 形状 |
| 硅 砂 | 7—8 | 1400-1700 | 1.4—1.5 | 1.5 | 尖角形 |
| 宝珠砂 | 7.6 | ＞1800 | 1.9—2.0 | 0.13 | 球形 |
通过如上的性能参数对比表可知，宝珠砂具备较高的耐火度和非常小的热膨胀率，可有效减小薄壁水套砂芯的高温形变量，抑制脉纹的生成，对提升铸件内腔尺寸精度和清洁度均提供了可靠保障。此外，球形宝珠砂与尖角形硅砂相比，同等体积的情况下具备更小的表面积，这样对冷芯工艺树脂额消耗量也相对更低。
生产实践中，为了尽可能的降低制作成本，我们按照质量份比例先后采用了100%硅砂、50%宝珠砂+50%硅砂、80%宝珠砂+20%硅砂、100%宝珠砂的冷芯法制备工艺。相关性能对比如下。
| 实施例 | 种类（质量份） | 砂芯强度 | 树脂加入量 | 内腔状态 |
| 实施例1 | 100%硅砂 | 1.0-1.2MPa | 1.0:1.0 | 片状脉纹、局部存在块状烧结，无法清理 |
| 实施例2 | 50%宝珠砂+50%硅砂 | 1.5-2.0MPa | 0.8:0.8 | 片状脉纹、局部存在小面积烧结，清理困难 |
| 实施例3 | 80%宝珠砂+20%硅砂 | 2.2-2.6MPa | 0.75:0.75 | 线状脉纹、局部轻微烧结，人工定点清理 |
| 实施例4 | 100%宝珠砂 | 2.5-2.8MPa | 0.75:0.75 | 轻微脉纹（高度＜0.5mm），清理方便 |
通过如上实践对比，在综合考虑生产成本及返工成本的情况下，我们采用了40-70目的100%宝珠砂冷芯工艺进行1.2LTGDI铸缸体水套砂芯的制备。
| 对比项 | 现有热芯工艺 | 现有冷芯工艺 | 本发明 |
| 是否需加热 | 需要 | 不需要 | 不需要 |
| 是否需要芯撑 | 需要 | 需要 | 不需要 |
| 芯撑处砂芯疏松隐患 | 存在 | 存在 | 无 |
| 芯撑熔合不良隐患 | 存在 | 存在 | 无 |
| 充型流动性 | 良 | 差 | 优 |
| 砂芯整体强度 | 较高 | 较低 | 高 |
| 制备成本 | 高 | 较高 | 适中 |
| 废芯率 | 3%-5% | 5%-10% | ＜3% |
| 内腔质量 | 良 | 差 | 优 |
| 气孔隐患 | 高 | 中 | 低 |
以上内容是结合具体的实施例对本发明所作的详细说明，不能认定本发明具体实施仅限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明保护的范围。
Claims (4)
1.一种发动机铸缸体薄壁水套砂芯，所述缸体水套砂芯包括本体（10），在本体（10）上有相邻的第一芯头（11）和第二芯头（12），其特征是，所述缸体水套砂芯的中心孔位置设置有环形芯头（20），所述环形芯头（20）设置在砂芯中心孔底部位置，所述本体（10）上的第一芯头（11）和第二芯头（12）外部设置有L形芯头（30），且L形芯头（30）将第一芯头（11）和第二芯头（12）连接在一起。
2.如权利要求1所述的一种发动机铸缸体薄壁水套砂芯，其特征是，所述环形芯头（20）包括第一台阶（21）以及第二台阶（22），所述第一台阶（21）与水套砂芯直接接触，且第一台阶（21）比第二台阶（22）高。
3.如权利要求1或2所述的一种发动机铸缸体薄壁水套砂芯制备方法，其特征是，按照质量份采用100%的宝珠砂冷芯法制备。
4.如权利要求3所述的一种发动机铸缸体薄壁水套砂芯制备方法，其特征是，所述宝珠砂大小为40-70目。
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