CN109719255B - 一种发动机飞轮壳潮模砂内置功能化覆膜砂芯铸造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机飞轮壳潮模砂内置功能化覆膜砂芯铸造工艺，该工艺通过发动机飞轮壳潮模砂内置功能化覆膜砂芯铸造模具实现，模具包括上型板模、下型板模及浇注系统，上型板模上设有与上型板模对应的上型块，下型板模上设有与下型板模对应的下型块，上型板模与下型板模通过湿型砂造型对合形成模腔，浇注系统与模腔连通，模腔内设置有热芯盒制成的与模腔相匹配的覆膜砂芯，该铸造工艺，包括以下步骤：（1）制芯‑（2）造型‑（3）将合好的上下型箱用箱卡锁紧‑（4）熔炼浇注‑（5）打磨；该铸造工艺简单易行，降低了工人的劳动强度，提高了制芯的效率，减少了铸件砂孔缺陷，提高了铸件表面质量，大幅度降低了铸造成本。

Description

一种发动机飞轮壳潮模砂内置功能化覆膜砂芯铸造工艺

技术领域

本发明涉及一种覆膜砂砂芯铸造工艺，具体涉及一种发动机飞轮壳潮模砂内置功能化覆膜砂芯铸造工艺。

背景技术

重卡发动机飞轮壳，材质为HT250铜铬合金铸件，一般选用树脂砂或潮模砂铸造工艺；在树脂砂和潮模砂这二种工艺中，树脂砂因其制造成本高，上量速度慢，不作为大批量生产首选工艺；所以潮模砂铸造工艺就成为绝大部分铸造企业所采用；

目前我企业生产中国重汽德国曼发动机飞轮壳，也同样采用了潮模砂工艺，148流水线大批量生产模式；通过实践，铸件内腔用潮模砂自带，因潮模砂高温铁水长时间充刷，出现砂孔缺陷的比额较大，且铸件表面质量也差，无法满足客户质量要求；所以我们现在选用潮模砂覆膜砂内置芯的复合工艺；也就是在铸件内腔下置覆膜砂成型砂芯来保证铸件的表面质量；可目前这种工艺方式存在三大问题，第一，制芯和造型工序劳动强度大，用工成本高；现在我们每只铸件内置覆膜砂芯单重21公斤，覆膜砂制芯时高温状态下一个人难以完成，所以配置二人合作完成；第二、同样在造型时，将21公斤覆膜砂型下到型腔内，一个人作业也无法完成，用二人配合下芯，由于内腔芯与潮模砂外型间隙只有5-6毫米，配合略微不到位，就会出现处砂，铸件出现大面积砂孔；第三、覆膜砂芯占铸件总成本比较高，我们测算成本为910.8元/T(覆膜砂材料成本加制芯工资），因此，研发一种能克服以上缺陷的发动机飞轮壳潮模砂内置功能化覆膜砂芯铸造工艺成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术存在的缺点，提出一种发动机飞轮壳潮模砂内置功能化覆膜砂芯铸造工艺，该铸造工艺简单易行，降低了工人的劳动强度，提高了制芯的效率，减少了铸件砂孔缺陷，提高了铸件表面质量，大幅度降低了铸造成本。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：

一种发动机飞轮壳潮模砂内置功能化覆膜砂芯铸造工艺，该工艺通过发动机飞轮壳潮模砂内置功能化覆膜砂芯铸造模具实现，模具包括上型板模、下型板模及浇注系统，上型板模上设有与上型板模对应的上型块，下型板模上设有与下型板模对应的下型块，上型板模与下型板模通过湿型砂造型对合形成模腔，浇注系统与模腔连通，模腔内设置有热芯盒制成的与模腔相匹配的覆膜砂芯，其中：

热芯盒包括相互对合的热芯盒定模及热芯盒动模，热芯盒定模和热芯盒动模之间形成成型汽车发动机飞轮壳潮模砂内置覆膜砂芯的型腔，其中：

热芯盒动模上设有一组动模支撑脚，热芯盒动模表面对称设有两个第一定位杆孔，热芯盒动模表面还均布四个第一复位杆孔；

热芯盒定模的四角分别向外延伸形成定位块，定位块上设有腰形定位孔，热芯盒定模的表面对称设有两个与第一定位杆孔相适配的第二定位杆孔，热芯盒定模的表面还设有数个射芯孔，热芯盒定模的表面对应位置均布四个与第一复位杆孔相适配的第二复位杆孔；

热芯盒动模相对设置于热芯盒定模上，通过定位杆穿过第一定位杆孔及第二定位杆孔将热芯盒动模与热芯盒定模组装定位，热芯盒定模及热芯盒动模的侧壁上还分别设有用于安装加热管的热芯盒加热管孔；

该发动机飞轮壳潮模砂内置功能化覆膜砂芯铸造工艺，具体包括以下步骤：

（1）制芯

根据待铸造产品的形状加工一套覆膜砂芯热芯盒，利用热芯盒及射芯机加工制作出覆膜砂芯，具体为：

（a）将热芯盒定模安装在射芯机的固定端上，将热芯盒动模安装在射芯机的移动缸工作平面上，射芯机的移动缸头向射芯机的固定端移动，带动热芯盒动模向热芯盒定模移动，实现合模；

（b）射芯机从射芯孔向热芯盒定模及热芯盒动模相互对合形成的型腔内射砂，射砂压力控制在0.5-0.8Mpa,射砂时间控制在15-25秒，覆膜砂芯初步成型；

（c）在热芯盒定模及热芯盒动模的侧壁上的热芯盒加热管孔中安装加热管，加热热芯盒，加热到210-250度的，固化时间控制在25-30秒，固化成型；

（d）固化成型后，射芯机的移动缸头向远离射芯机的固定端的方向移动，带动热芯盒动模和热芯盒定模分离，实现开模，得到成型的覆膜砂芯；

（2）造型

根据飞轮壳铸件尺寸制作上型板模、下型板模，根据上、下型板模尺寸留有配套砂箱空间对应制作潮模砂型腔，具体为：

取上型板模、下型板模及配套的砂箱；

砂箱通过定位销设置于上型板模上，加入潮模砂，震实压紧，脱开上型板模及砂箱，形成潮模砂上型腔；

砂箱通过定位销设置于下型板模上，加入潮模砂，震实压紧，脱开下型板模及砂箱，形成潮模砂下型腔；

将潮模砂下型腔放水平，把制作好的覆膜砂芯放置到潮模砂下型腔内，再将以砂箱为载体的潮模砂上型腔用合型定位销为基准与以砂箱为载体的潮模砂下型腔合型到位形成铸型腔；

（3）将合好的潮模砂上下型腔用箱卡锁紧；

（4）熔炼浇注

将铸型置于浇注区，原料熔炼，通过浇注系统向铸型中注入铁液，浇注成型，冷却落砂分离；

（5）打磨

浇注成型后，取出铸件，对铸件进行抛丸处理打磨处理即可得铸件。

本发明进一步限定的技术方案为：

前述发动机飞轮壳潮模砂内置功能化覆膜砂芯铸造工艺中，上型板模根据覆膜砂芯的外部形状设计出凹凸吻合的曲线面。

技术效果，本发明去除部分由潮模砂替换，把原工艺模具平盖箱重新设计为潮模砂吊砂，用本发明的上型板模替代非功能覆膜砂芯外形模，成型的上型板模根据覆膜砂芯的外部形状设计出凹凸吻合的曲线面，起到对内置功能化砂芯的定位和压制，以保证砂芯在型腔的稳定性，这样保证了改进后的内置覆膜砂芯不但起到原工艺覆膜砂芯耐高温辐射和耐冲刷功能，又不会因为去除砂芯非功能部位，导致定位精度影响，保证了铸件的尺寸精度等级。

前述发动机飞轮壳潮模砂内置功能化覆膜砂芯铸造工艺中，射芯孔为两组，每组射芯孔由8个单独的射芯孔围成一个圆，两组射芯孔围成的圆同圆心。

技术效果，本发明的射口分布设计是根据砂芯形状来确定，主要保证射进去的覆膜砂将砂芯射实，没有死角。

前述发动机飞轮壳潮模砂内置功能化覆膜砂芯铸造工艺中，热芯盒内设置有加强筋。

前述发动机飞轮壳潮模砂内置功能化覆膜砂芯铸造工艺中，覆膜砂芯壁厚最薄处的厚度为12mm。

前述发动机飞轮壳潮模砂内置功能化覆膜砂芯铸造工艺中，覆膜砂芯内部设置6-8根加强筋，加强筋的筋高为10mm。

本发明的有益效果是：

首先我分析发动机飞轮壳潮模砂铸造工艺使用内置覆膜砂芯的作用，主要是由于潮模内型腔在高温铁水热辐射及冲刷时热强度不够，易形成砂孔，夹砂缺陷，流痕等铸造缺陷；主要是浇注过程中的高温区；我们现有浇注工艺采用的是飞轮壳小止口进铁液的底注式铸造工艺，见图（10），高温铁液热辐射区是飞轮壳内腔上表面，见图（11）的功能面部分，高温铁液进型腔由于重力作用逐步把型腔的底部下壁布满，在铁液充型过程中是就会对底部上壁，也就是红色区域面产生热辐射，从而破坏由潮模砂形成红色面的表面强度，由于此处用潮模砂，就会因潮模砂的强度不够出现砂孔，流痕，充砂夹砂等铸件缺陷；所以原工艺设计将飞轮壳铸件内腔使用覆膜砂芯成型做出见图（12）；

其次根据我们多次跟踪现场工艺验证，内置覆膜砂芯真正对高温铁液作用面，确实是覆膜砂内置砂芯图（11）功能面部分；根据这个思路，我们设计出一种汽车发动机飞轮壳潮模砂内置覆膜砂芯功能化铸造工艺，最大限度去除内置覆膜砂非功能面部分，为实现覆膜砂功能化砂芯，我们重新设计出一套覆膜砂热芯盒；见图5、图6、由我们重新设计的一套覆膜砂热芯盒制作出覆膜砂功能化的覆膜砂芯；见图8-9；改进后的覆膜砂芯壁厚最薄处设计厚度为12mm；内部陆根加强筋设计筋高为10mm；见图（9）；去除部分由潮模砂替代；我们把原工艺模具平盖箱重新设计为潮模砂吊砂;见图7，用图7替代非功能覆膜砂芯外型模，成型的潮模砂上型腔的吊砂面与功能化砂芯内腔面吻合，起到对内置功能化砂芯的定位和压制，以保证砂芯在型腔的稳定性；这样保证了改进后的内置砂芯不但起到原工艺覆膜砂砂芯耐高温辐射和耐冲刷功能，又不会因去除砂芯非功能部位，导致定位精度影响，保证了铸件的尺寸精度等级；

由于去除了原工艺覆膜砂砂芯非功能部分，使得新设计的功能化覆膜砂热芯盒制作出来的覆膜砂芯的重量只有9.5公斤，原工艺覆膜砂砂芯21.6公斤，单件降低了10.1公斤；该工艺克服双人制芯，造型双人下芯，的用工浪费；同时降低操作人员的劳动强度；更重要的是，制芯效率大幅提高；造型下芯节拍有所缩短，提高了劳动生产率，也降低了造型不良率；还大大降低生产成本；该工艺生产出的铸件内外表面质量也较原工艺生产出来的铸件表面质量提升一个档次。

与传统工艺相比，本发明的铸造工艺具有以下优点：

（1）降低了制芯工序和造型工序劳动强度；

（2）解决企业劳动力不足的问题；

（3）提高了制芯工作效率，每班产量提高30%；

（4）造型效率提高10%；

（5）直接成本（人工和覆膜砂）每吨节约426元，我公司每年节约直接成本116.77万元。

附图说明

图1为本发明实施例中热芯盒的结构示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为图1的仰视图；

图4为本发明实施例中热芯盒的装配结构示意图；

图5为本发明实施例中热芯盒定模的具体结构示意图；

图6为本发明实施例中热芯盒动模的具体结构示意图；

图7为本发明实施例中上型板模的结构示意图；

图8为本发明实施例中覆膜砂芯的结构示意图；

图9为本发明实施例中覆膜砂芯另一种展示图；

图10为现有浇注工艺采用的飞轮壳底注式铸造示意图；

图11为现有浇注工艺中覆膜砂芯作业面功能面结构示意图；

图12为现有浇注工艺中飞轮壳铸件内腔使用的覆膜砂芯结构示意图；

图中：1-动模支撑脚，2-热芯盒动模，21-第一定位杆孔，22-第一复位杆孔，3-热芯盒定模，31-定位块，32-腰形定位孔，33-第二定位杆孔，34-射芯孔，35-第二复位杆孔，4-热芯盒加热管孔，5-上型板模，6-覆膜砂芯，61-加强筋。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供一种发动机飞轮壳潮模砂内置功能化覆膜砂芯铸造工艺，如图1-9所示该工艺通过发动机飞轮壳潮模砂内置功能化覆膜砂芯铸造模具实现，模具包括上型板模5、下型板模及浇注系统，上型板模5上设有与上型板模对应的上型块，下型板模上设有与下型板模对应的下型块，上型板模与下型板模通过湿型砂造型对合形成模腔，浇注系统与模腔连通，模腔内设置有热芯盒制成的与模腔相匹配的覆膜砂芯6，其中：

热芯盒包括相互对合的热芯盒定模3及热芯盒动模2，热芯盒定模3和热芯盒动模2之间形成成型汽车发动机飞轮壳潮模砂内置覆膜砂芯的型腔，其中：

热芯盒动模2上设有一组动模支撑脚1，热芯盒动模2表面对称设有两个第一定位杆孔21，热芯盒动模2表面还均布四个第一复位杆孔22；

热芯盒定模3的四角分别向外延伸形成定位块31，定位块31上设有腰形定位孔32，热芯盒定模3的表面对称设有两个与第一定位杆孔21相适配的第二定位杆孔33，热芯盒定模3的表面还设有数个射芯孔34，热芯盒定模3的表面对应位置均布四个与第一复位杆孔22相适配的第二复位杆孔35；

热芯盒动模2相对设置于热芯盒定模3上，通过定位杆穿过第一定位杆孔21及第二定位杆孔33将热芯盒动模2与热芯盒定模3组装定位，热芯盒定模3及热芯盒动模2的侧壁上还分别设有用于安装加热管的热芯盒加热管孔4；

该发动机飞轮壳潮模砂内置功能化覆膜砂芯铸造工艺，具体包括以下步骤：

（1）制芯

根据待铸造产品的形状加工一套覆膜砂芯热芯盒，利用热芯盒及射芯机加工制作出覆膜砂芯，具体为：

（a）将热芯盒定模安装在射芯机的固定端上，将热芯盒动模安装在射芯机的移动缸工作平面上，射芯机的移动缸头向射芯机的固定端移动，带动热芯盒动模向热芯盒定模移动，实现合模；

（b）射芯机从射芯孔向热芯盒定模及热芯盒动模相互对合形成的型腔内射砂，射砂压力控制在0.5-0.8Mpa,射砂时间控制在15-25秒，覆膜砂芯初步成型；

（c）在热芯盒定模及热芯盒动模的侧壁上的热芯盒加热管孔中安装加热管，加热热芯盒，加热到210-250度的，固化时间控制在25-30秒，固化成型；

（d）固化成型后，射芯机的移动缸头向远离射芯机的固定端的方向移动，带动热芯盒动模和热芯盒定模分离，实现开模，得到成型的覆膜砂芯；

（2）造型

根据飞轮壳铸件尺寸制作上型板模、下型板模，根据上、下型板模尺寸留有配套砂箱空间对应制作潮模砂型腔，具体为：

取上型板模、下型板模及配套的砂箱；

砂箱通过定位销设置于上型板模上，加入潮模砂，震实压紧，脱开上型板模及砂箱，形成潮模砂上型腔；

砂箱通过定位销设置于下型板模上，加入潮模砂，震实压紧，脱开下型板模及砂箱，形成潮模砂下型腔；

将潮模砂下型腔放水平，把制作好的覆膜砂芯放置到潮模砂下型腔内，再将以砂箱为载体的潮模砂上型腔用合型定位销为基准与以砂箱为载体的潮模砂下型腔合型到位形成铸型腔；

（3）将合好的潮模砂上下型腔用箱卡锁紧；

（4）熔炼浇注

将铸型置于浇注区，原料熔炼，通过浇注系统向铸型中注入铁液，浇注成型，冷却落砂分离；

（5）打磨

浇注成型后，取出铸件，对铸件进行抛丸处理打磨处理即可得铸件。

在本实施例中，上型板模根据覆膜砂芯的外部形状设计出凹凸吻合的曲线面；射芯孔34为两组，每组射芯孔由8个单独的射芯孔围成一个圆，两组射芯孔围成的圆同圆心；热芯盒内在铸造产品易变形部位设置有加强筋61。

热芯盒加工出的覆膜砂芯壁厚最薄处的厚度为12mm；覆膜砂芯内部设置6-8根加强筋，加强筋的筋高为10mm。

本发明的设计方案最大限度去除内置覆膜砂非功能面部分，为实现覆膜砂功能化砂芯，我们重新设计出一套覆膜砂热芯盒；见图5、图6、由我们重新设计的一套覆膜砂热芯盒制作出覆膜砂功能化的覆膜砂芯；见图8-9；改进后的覆膜砂芯壁厚最薄处设计厚度为12mm；内部陆根加强筋设计筋高为10mm；见图（9）；去除部分由潮模砂替代；我们把原工艺模具平盖箱重新设计为潮模砂吊砂;见图7，用图7替代非功能覆膜砂芯外型模，成型的潮模砂上型腔的吊砂面与功能化砂芯内腔面吻合，起到对内置功能化砂芯的定位和压制，以保证砂芯在型腔的稳定性；这样保证了改进后的内置砂芯不但起到原工艺覆膜砂砂芯耐高温辐射和耐冲刷功能，又不会因去除砂芯非功能部位，导致定位精度影响，保证了铸件的尺寸精度等级；

由于去除了原工艺覆膜砂砂芯非功能部分，使得新设计的功能化覆膜砂热芯盒制作出来的覆膜砂芯的重量只有9.5公斤，原工艺覆膜砂砂芯21.6公斤，单件降低了10.1公斤；该工艺克服双人制芯，造型双人下芯，的用工浪费；同时降低操作人员的劳动强度；更重要的是，制芯效率大幅提高；造型下芯节拍有所缩短，提高了劳动生产率，也降低了造型不良率；还大大降低生产成本；该工艺生产出的铸件内外表面质量也较原工艺生产出来的铸件表面质量提升一个档次。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种发动机飞轮壳潮模砂内置功能化覆膜砂芯铸造工艺，该工艺通过发动机飞轮壳潮模砂内置功能化覆膜砂芯铸造模具实现，所述模具包括上型板模（5）、下型板模及浇注系统，其特征在于：所述上型板模（5）上设有与上型板模对应的上型块，所述下型板模上设有与下型板模对应的下型块，所述上型板模与下型板模通过湿型砂造型对合形成模腔，所述浇注系统与模腔连通，所述模腔内设置有热芯盒制成的与模腔相匹配的覆膜砂芯（6），其中：

所述热芯盒包括相互对合的热芯盒定模（3）及热芯盒动模（2），所述热芯盒定模（3）和热芯盒动模（2）之间形成成型汽车发动机飞轮壳潮模砂内置覆膜砂芯的型腔，其中：

所述热芯盒动模（2）上设有一组动模支撑脚（1），所述热芯盒动模（2）表面对称设有两个第一定位杆孔（21），所述热芯盒动模（2）表面还均布四个第一复位杆孔（22）；

所述热芯盒定模（3）的四角分别向外延伸形成定位块（31），所述定位块（31）上设有腰形定位孔（32），所述热芯盒定模（3）的表面对称设有两个与所述第一定位杆孔（21）相适配的第二定位杆孔（33），所述热芯盒定模（3）的表面还设有数个射芯孔（34），所述热芯盒定模（3）的表面对应位置均布四个与所述第一复位杆孔（22）相适配的第二复位杆孔（35）；

所述热芯盒动模（2）相对设置于所述热芯盒定模（3）上，通过定位杆穿过第一定位杆孔（21）及第二定位杆孔（33）将热芯盒动模（2）与热芯盒定模（3）组装定位，所述热芯盒定模（3）及热芯盒动模（2）的侧壁上还分别设有用于安装加热管的热芯盒加热管孔（4）；

该发动机飞轮壳潮模砂内置功能化覆膜砂芯铸造工艺，具体包括以下步骤：

（1）制芯

根据待铸造产品的形状加工一套覆膜砂芯热芯盒，利用热芯盒及射芯机加工制作出覆膜砂芯，具体为：

（a）将热芯盒定模安装在射芯机的固定端上，将热芯盒动模安装在射芯机的移动缸工作平面上，射芯机的移动缸头向射芯机的固定端移动，带动热芯盒动模向热芯盒定模移动，实现合模；

（b）射芯机从射芯孔向热芯盒定模及热芯盒动模相互对合形成的型腔内射砂，射砂压力控制在0.5-0.8Mpa,射砂时间控制在15-25秒，覆膜砂芯初步成型；

（c）在热芯盒定模及热芯盒动模的侧壁上的热芯盒加热管孔中安装加热管，加热热芯盒，加热到210-250度，固化时间控制在25-30秒，固化成型；

（d）固化成型后，射芯机的移动缸头向远离射芯机的固定端的方向移动，带动热芯盒动模和热芯盒定模分离，实现开模，得到成型的覆膜砂芯；

（2）造型

根据飞轮壳铸件尺寸制作上型板模、下型板模，根据上、下型板模尺寸留有配套砂箱空间对应制作潮模砂型腔，具体为：

取上型板模、下型板模及配套的砂箱；

砂箱通过定位销设置于上型板模上，加入潮模砂，震实压紧，脱开上型板模及砂箱，形成潮模砂上型腔；

砂箱通过定位销设置于下型板模上，加入潮模砂，震实压紧，脱开下型板模及砂箱，形成潮模砂下型腔；

将潮模砂下型腔放水平，把制作好的覆膜砂芯放置到潮模砂下型腔内，再将以砂箱为载体的潮模砂上型腔用合型定位销为基准与以砂箱为载体的潮模砂下型腔合型到位形成铸型腔；

（3）将合好的潮模砂上下型腔用箱卡锁紧；

（4）熔炼浇注

将铸型置于浇注区，原料熔炼，通过浇注系统向铸型中注入铁液，浇注成型，冷却落砂分离；

（5）打磨

浇注成型后，取出铸件，对铸件进行抛丸处理打磨处理即可得铸件。

2.根据权利要求1所述的发动机飞轮壳潮模砂内置功能化覆膜砂芯铸造工艺，其特征在于：所述上型板模根据覆膜砂芯的外部形状设计出凹凸吻合的曲线面。

3.根据权利要求1所述的发动机飞轮壳潮模砂内置功能化覆膜砂芯铸造工艺，其特征在于：所述射芯孔（34）为两组，每组射芯孔由8个单独的射芯孔围成一个圆，两组射芯孔围成的圆同圆心。

4.根据权利要求1所述的发动机飞轮壳潮模砂内置功能化覆膜砂芯铸造工艺，其特征在于：所述热芯盒内设置有加强筋（61）。

5.根据权利要求4所述的发动机飞轮壳潮模砂内置功能化覆膜砂芯铸造工艺，其特征在于：所述覆膜砂芯壁厚最薄处的厚度为12mm。

6.根据权利要求4所述的发动机飞轮壳潮模砂内置功能化覆膜砂芯铸造工艺，其特征在于：所述覆膜砂芯内部设置6-8根加强筋，所述加强筋的筋高为10mm。