CN110976780A - 一种涡壳砂芯的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涡壳砂芯的制作方法，属于涡壳铸造技术领域，砂芯由以下重量份数的组分制备：二氧化硅原砂40‑56份、陶粒砂30‑42份、洛铁矿砂20‑25份、聚乙烯树脂1‑2份、固化剂1.7份、硬脂酸钙1.0‑1.3份。本发明提供一种涡壳砂芯的制作方法，解决了内部结构复杂的涡壳不能开模制作的难题，并且使该类涡壳加工基准面无毛刺，保证了加工精度，提供了产品质量。

Description

一种涡壳砂芯的制作方法

技术领域

本发明属于涡壳铸造技术领域，具体涉及一种涡壳砂芯的制作方法。

背景技术

随着科学技术的发展，极大地促进了发动机行业的发展和提高，相应的也使与发动机相配套使用的增压器涡壳也不断的更新和得以较快的发展。高镍类涡轮增加器在发动机上的装配使用，使汽车废气循环充分利用，尾气排放大大降低，起到了省油减排的作用，响应了国家提出环保降能的号召。

但由于此类涡壳内部结构复杂，砂型铸造使之精度难以保证，需要一种新的设计方法来解决此制作困难，使其稳定生产且尺寸精确高的要求。

授权公告号为CN106180577B的专利公开了一种双涡流涡壳砂芯无缝组合工艺。制芯；组装砂芯，对上砂芯和下砂芯要连接处的尖角处进行电极清角，且连接处涂抹一层粘合剂，上砂芯扣合在下砂芯上面，上砂芯和下砂芯在一起放置在辅助工装上夹持1-2分钟，粘结剂固化，使上砂芯和下砂芯之间缝隙为0.1mm；浸泡砂芯，把粘合在一起的砂芯放置在涂料搅拌桶内进行浸泡，涂料的波美度达到30-60之间；烘干，把浸泡后的砂芯进行烘干操作，通过烘干炉，烘干时间根据产品结构而定，一般16分钟，完成砂芯工艺过程。

授权公告号为CN105458182B的专利公开了一种涡壳的铸造方法，包括以下步骤：1)制芯；将砂芯模具安装到射芯机上，通电加热模具，砂芯模具型腔固化一层覆膜砂，开模得到砂芯；2)组芯；将砂芯和涡道壳芯组合粘接；3)烘烤壳芯：将刷好涂料的壳芯放入烘窑；4)熔化精炼：将原料加入熔化保温炉，通电熔化，5)模具准备；6)浇注：将壳芯下进模具，合模后，倾转浇注；7)切割清理：切割铸件浇冒口，并打磨清理铸件毛刺及披缝。

上述两种方法，解决的是双流道涡轮增压壳体隔板钻芯缺陷、高镍材质和耐热钢涡壳大法兰面上的缩松缩孔及渣孔缺陷，不能解决内部结构复杂的涡壳不能开模制作的难题，加工精度有待提高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种涡壳砂芯的制作方法，解决了内部结构复杂的涡壳不能开模制作的难题，并且使该类涡壳加工基准面无毛刺，保证了加工精度，提供了产品质量。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种涡壳砂芯的制作方法，砂芯由以下重量份数的组分制备：二氧化硅原砂40-56份、陶粒砂30-42份、洛铁矿砂20-25份、聚乙烯树脂1-2份、固化剂1.7份、硬脂酸钙 1.0-1.3份。

进一步的，所述砂芯由固化剂在220-240℃的温度下，闭合加热60-90秒与其它组分凝固而形成。

进一步的，所述固化剂为质量分数为40%~50%的乌洛托品水溶液。

进一步的，所述涡壳内部结构由砂芯Ⅰ、砂芯Ⅱ和砂芯Ⅲ组合而成。

进一步的，所述砂芯Ⅰ和砂芯Ⅱ交界的部位为砂芯分界区域Ⅰ，所述砂芯Ⅱ和砂芯Ⅲ交界的部位为砂芯分界区域Ⅱ，加工基准平面设置在所述砂芯分界区域Ⅰ内。

进一步的，所述砂芯Ⅰ和砂芯Ⅱ上设置多个定位结构。

进一步的，涡壳舌头区域设置定位结构。

随着汽车市场的迅速增长，在能源危机和环境保护的双重压力下，当代汽车发动机涡轮增压技术的迅猛发展与涡轮增压器制造技术的发展互相作用，促进了涡轮增压器行业的迅速发展。增压器技术的每一次进步，都会带来显著的经济和社会效益。涡壳是增压器中重要的组成部件，因其结构复杂、壁薄，所以铸造技术难度高是其铸造工艺的基本特点。一直以来，砂芯的设计及制作时主要存在以下缺陷：壁厚不合理、加强筋不合理、壳芯刚性不够等，本领域的技术人员对这些缺陷研究的比较多。如，公开号为CN108015236A的专利文献公开了一种增压器涡壳双流道砂芯粘接后用于压紧固化的装置。双流道砂芯是左右两片分开制芯，尔后再用胶水粘接成整体下芯。当砂芯的粘接面涂上胶水后，一般对压紧的压力及时间都是任意的，使粘接面的紧密程度不易保证接触紧密均匀，在下芯时就必须对砂芯头修磨方能放入型腔，部分外形尺寸也会受到影响。通过利用气缸带动的浮动压紧装置，对放入有和砂芯外形相同的凹成型面托座中的涂上胶水粘接的砂芯进行压紧，不仅压紧力均匀，压紧时间也可控制，使双流道砂芯的外形和下芯质量都得到保证。公开号为CN108555254A的专利文献公开了一种包裹型砂芯定位结构，其结构包括上型砂、下型砂、转动轴、回流散热结构、型腔、封壳、底座、砂芯，上型砂、下型砂相贴合，下型砂外面包裹着一层封壳，下型砂中间设有底座，底座上贴合着砂芯，砂芯和上型砂、下型砂之间的空间为型腔，主要采用可拆分型的型芯座，并且分型面之间设有插销的合并结构，当铸液进入型腔时，砂芯由于退让性会发生变化，中间的通气孔中进入高温气体，并顺着底座底部的导流结构进入回流结构中，再经过手动启动转动启动结构、往复推动结构，带动抽吸结构抽吸往复气体不断回流实现铸液降温以及排出气体，避免砂芯退让性差，无法排出气体，产生气泡，影响铸件效果。但是未能解决涡壳结构复杂，加工基准面产生的毛刺现象，影响铸件的精度。

本发明的有益效果是：

为了保证内腔砂芯表面光滑，尺寸精度高，强度高。经多次研究试验，发明一种新配比的覆膜砂。此配方：以固定比例的陶粒砂和洛铁矿砂作为原辅材料，再配合合适比例的聚乙烯树脂 ，固化剂和硬脂酸钙等用热芯盒制芯。

此配比覆膜砂呈干型，流动性好，可做复杂的芯子；芯子容易做成中空，重量轻，节省砂；高温强度好，可不上涂料，铸件表面光洁；不吸湿，利于存放；溃散性好，利于清砂。

通过这种配方混合成的砂，固化剂在220-240的温度下，闭合加热60-90秒的时间下凝固而形成的砂芯，结构性能好，强度高，外表光滑，无疏松，无结疤，适合涡壳类高精度产品的砂芯制作。

涡壳内部结构由砂芯Ⅰ、砂芯Ⅱ和砂芯Ⅲ组合而成，其中砂芯Ⅰ和砂芯Ⅱ的组合铸造难免会产生批缝毛刺，毛刺的位置在加工基准平面，影响加工精度和质量。为了解决批缝毛刺，结合加工余量和加工位置，将砂芯的分界线选择在砂芯分界区域内Ⅰ的位置，使铸件内部加工基准面无飞边毛刺。

本发明砂芯Ⅰ和砂芯Ⅱ组合，确定一个合理的砂芯定位位置，使砂芯组合后不变形，无裂纹。定位槽内设置挤胶槽，方便组芯时挤胶，并且有效的避免了胶溢出到加工基准面上。舌头位置属于较薄区域，砂芯在此区域易产生裂纹，断痕。 定位选在此区域，既加强了此位置砂芯的 强度，又起到定位作用。

说明书附图

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明涡壳内部结构的示意图。

图2是本发明砂芯Ⅰ的结构示意图。

图3是本发明砂芯Ⅱ的俯视图。

图4是本发明砂芯Ⅱ的结构示意图。

图5是本发明砂芯Ⅰ和砂芯Ⅱ相结合的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明附图1-5，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种涡壳砂芯的制作方法，砂芯由以下重量份数的组分制备：二氧化硅原砂40份、陶粒砂30份、洛铁矿砂20份、聚乙烯树脂1份、固化剂1.7份、硬脂酸钙 1.0份。

所述砂芯由固化剂在220℃的温度下，闭合加热90秒与其它组分凝固而形成。

所述固化剂为质量分数为40%的乌洛托品水溶液。

实施例2

一种涡壳砂芯的制作方法，砂芯由以下重量份数的组分制备：二氧化硅原砂44份、陶粒砂33份、洛铁矿砂22份、聚乙烯树脂1.2份、固化剂1.7份、硬脂酸钙 1.1份。

所述砂芯由固化剂在230℃的温度下，闭合加热80秒与其它组分凝固而形成。

所述固化剂为质量分数为42%的乌洛托品水溶液。

实施例3

一种涡壳砂芯的制作方法，砂芯由以下重量份数的组分制备：二氧化硅原砂48份、陶粒砂36份、洛铁矿砂23份、聚乙烯树脂1.5份、固化剂1.7份、硬脂酸钙 1.2份。

所述砂芯由固化剂在220℃的温度下，闭合加热70秒与其它组分凝固而形成。

所述固化剂为质量分数为45%的乌洛托品水溶液。

实施例4

一种涡壳砂芯的制作方法，砂芯由以下重量份数的组分制备：二氧化硅原砂52份、陶粒砂39份、洛铁矿砂24份、聚乙烯树脂1.8份、固化剂1.7份、硬脂酸钙 1.2份。

所述砂芯由固化剂在240℃的温度下，闭合加热70秒与其它组分凝固而形成。

所述固化剂为质量分数为48%的乌洛托品水溶液。

实施例5

一种涡壳砂芯的制作方法，砂芯由以下重量份数的组分制备：二氧化硅原砂56份、陶粒砂42份、洛铁矿砂25份、聚乙烯树脂2份、固化剂1.7份、硬脂酸钙1.3份。

所述砂芯由固化剂在240℃的温度下，闭合加热60秒与其它组分凝固而形成。

所述固化剂为质量分数为50%的乌洛托品水溶液。

实施例6

一种涡壳砂芯的制作方法，结合实施例1-5中的任意一项，参阅图1，所述涡壳内部结构由砂芯Ⅰ1、砂芯Ⅱ2和砂芯Ⅲ3组合而成。所述砂芯Ⅰ1和砂芯Ⅱ2交界的部位为砂芯分界区域Ⅰ4，所述砂芯Ⅱ2和砂芯Ⅲ3交界的部位为砂芯分界区域Ⅱ5，加工基准平面6设置在所述砂芯分界区域Ⅰ4内。

其中，砂芯Ⅰ1、砂芯Ⅱ2的组合铸造难免会产生批缝毛刺，毛刺的位置在加工基准平面，影响加工精度和质量。为了解决批缝毛刺，结合加工余量和加工位置，将砂芯的分界线选择在图1所示的砂芯分界区域Ⅰ4位置。

例如，圆口段加工余量一般在2.2MM，即毛刺的此2.2MM的厚度在加工后不在零件上存在，将砂芯的分界线选择这2.2MM的中间部分，砂芯组合生产的毛刺也就产生在2.2MM的部位，加工后也就不显示毛刺所在，保证了零件的精度。

实施例7

一种涡壳砂芯的制作方法，结合实施例1-5中的任意一项及实施例6，参阅图2-4，所述砂芯Ⅰ1和砂芯Ⅱ2上设置多个定位结构，所述定位结构包括设置在所述砂芯Ⅰ1上的定位槽和设置在所述砂芯Ⅱ2上的定位块。所述定位槽内设置挤胶槽10。涡壳舌头区域11设置定位结构。

本实施例设置三个定位结构，第一定位区7、第二定位区8、第三定位区9内分别设置定位槽，三个定位槽呈120度分布，保证了组合后了平稳度。定位块与定位槽相匹配。定位槽内部设置的挤胶槽10，方便组芯时挤胶，并且有效的避免了胶溢出到加工基准面上。第三定位区9选在涡壳舌头部位，舌头位置属于较薄区域，砂芯在此区域易产生裂纹，断痕。 定位选在此区域，既加强了此位置砂芯的强度，又起到定位作用。

对比例1

本对比例提供一种涡壳砂芯的制作方法，同实施例1，但与实施例1不同的是，本对比例中未添加洛铁矿砂。

对比例2

本对比例提供一种涡壳砂芯的制作方法，同实施例1，但与实施例1不同的是，本对比例中未添加聚乙烯树脂。

对比例3

本对比例提供一种涡壳砂芯的制作方法，同实施例1，但与实施例1不同的是，本对比例中未添加陶粒砂，添加二氧化硅原砂70份。

覆膜砂的性能测试按照JB/T 8583-2008标准执行。

表1实施例1-5与对比例1-3覆膜砂的测试结果

本发明实施例的测试结果全部符合技术要求，综合性能优异，高温强度好，流动性好，可不上涂料，铸件表面光洁；不吸湿，利于存放；溃散性好。对比例1缺少洛铁矿砂，对比例2缺少聚乙烯树脂，对比例3省略陶粒砂，覆膜砂的性能均有所下降。洛铁矿砂和陶粒砂有助于提高覆膜砂的强度和耐火性能。聚乙烯树脂有助于提高覆膜砂的固结强度。说明本发明的配方合理，和工艺适配性好。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种涡壳砂芯的制作方法，其特征在于：砂芯由以下重量份数的组分制备：二氧化硅原砂40-56份、陶粒砂30-42份、洛铁矿砂20-25份、聚乙烯树脂1-2份、固化剂1.7份、硬脂酸钙 1.0-1.3份。

2.如权利要求1所述的一种涡壳砂芯的制作方法，其特征在于：所述砂芯由固化剂在220-240℃的温度下，闭合加热60-90秒与其它组分凝固而形成。

3.如权利要求2所述的一种涡壳砂芯的制作方法，其特征在于：所述固化剂为质量分数为40%~50%的乌洛托品水溶液。

4.如权利要求3所述的一种涡壳砂芯的制作方法，其特征在于：所述涡壳内部结构由砂芯Ⅰ、砂芯Ⅱ和砂芯Ⅲ组合而成。

5.如权利要求4所述的一种涡壳砂芯的制作方法，其特征在于：所述砂芯Ⅰ和砂芯Ⅱ交界的部位为砂芯分界区域Ⅰ，所述砂芯Ⅱ和砂芯Ⅲ交界的部位为砂芯分界区域Ⅱ，加工基准平面设置在所述砂芯分界区域Ⅰ内。

6.如权利要求5所述的一种涡壳砂芯的制作方法，其特征在于：所述砂芯Ⅰ和砂芯Ⅱ上设置多个定位结构。

7.如权利要求6所述的一种涡壳砂芯的制作方法，其特征在于：涡壳舌头区域设置定位结构。

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