CN111719058A - 汽车中冷器气室生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及汽车零部件制造的技术领域，尤其是涉及一种汽车中冷器气室生产工艺，其包括制芯、修整砂芯、配料、熔炼、精炼、浇铸、毛坯处理、毛坯试漏、机械加工、清洗烘干和包装入库。本发明具有除气和除渣效果更好，精炼得到的铝液中氢气和杂质含量更低，浇铸得到的中冷器具有足够的强度和气密性的效果。

Description

汽车中冷器气室生产工艺
技术领域
本发明涉及汽车零部件制造的技术领域，尤其是涉及一种汽车中冷器气室生产工艺。
背景技术
中冷器是涡轮增压的配套件，用来降低增压后的高温空气温度以降低发动机的热负荷，提高进气量，进而增加发动机的功率。因为中冷器呈中空结构，且中冷器的内腔是异形腔，所以现有的中冷器大多借助砂芯和模具，由铝液浇铸成型。采用这种方式加工得到的中冷器具有快速批量成型和成品高度一致的优点。
公布号为CN110076299A的中国专利公开了一种砂芯轮毂加工工艺，包括原料检验，原料熔炼，精炼除气、除渣，添加合金元素，对铝液进行检测，重力铸造，割浇口、去毛刺，固溶处理，校正处理，时效处理，硬度检测，机械加工并检测，前处理，涂装，压装、跳动测试、包装、入库。其中，精炼除气、除渣的具体过程如下：首选加入占铝液重量的0.2～0.4%的精炼剂，精炼时间为10～20分钟至液面没有气泡冒出为止，采用钟罩收集氢气，再加入占铝液重量的0.2～0.4%的清渣剂，采用扒渣勺将铝液表面的浮渣扒除干净。
这种砂芯轮毂加工工艺通过大量的砂芯将轮毂的中鼓、筋条等部位掏空，使轮毂变为壳体，从而缩减轮毂重量，同时起到节约材料的效果。上述砂芯轮毂的主要加工步骤与中冷器的主要加工步骤基本一致，原理也大致相同。但是与轮毂相比，中冷器对强度和气密性的要求更高，而上述砂芯轮毂加工工艺中精炼除气、除渣的操作过程较为简单，精炼得到的铝液纯度不足，存在较多氢气和杂质，浇铸得到的中冷器无法达到强度和气密性的要求。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种汽车中冷器气室生产工艺，其具有除气和除渣效果更好，精炼得到的铝液中氢气和杂质含量更低，浇铸得到的中冷器具有足够的强度和气密性的效果。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种汽车中冷器气室生产工艺，包括
S1：制芯；
S2：修整砂芯；
S3：配料；
S4：熔炼；
S5：精炼，先向保温炉内的铝液中加入质量分数为0.2～0.5%的铝锶变质剂，然后加入200～400g的除渣剂，再利用除气机对铝液进行除气操作，除气机的氮气流量为7～15L/min，氮气压力为0.3～0.5MPa，除气时间为300s，除气时保温炉内铝液的温度控制在700～750℃，除气过程中，用扒渣勺撇净铝液表面的铝渣；
S6：浇铸；
S7：毛坯处理；
S8：毛坯试漏；
S9：机械加工；
S10：清洗烘干；
S11：包装入库。
通过采用上述技术方案，在精炼过程中，严格控制铝锶变质剂的质量比、除渣机的用量、氮气、氮气压力、除气时间和铝液温度，除气和除渣效果更好，精炼得到的铝液中氢气和杂质含量更低，浇铸得到的中冷器具有足够的强度和气密性。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：在S10中，首先进行喷淋清洗，清洗液的温度为45～60℃，清洗液中清洗剂的体积分数为2～3%，清洗液的pH为8～11，过滤精度为100μm，清洗时间为1～3min，然后进行超声清洗，清洗液的温度为45～60℃，清洗液中清洗剂的体积分数为2～3%,清洗液的pH为8～11，超声波强度为0.5～1W/cm2,过滤精度为10μm，清洗时间为6～8min，再进行清水喷淋，清水温度为45～60℃，过滤精度为5μm，冲洗时间为1～3min，水压为1～3Kgf/cm2，再进行清水鼓泡，过滤精度为5μm，清洗时间为1～3min，气压为4～6Kgf/cm2，再进行纯水喷淋，清水温度为45～60℃，过滤精度为5μm，清洗时间为1～3min，水压为3～5Kgf/cm2，再进行风切，过滤精度为10um,时间为1～3min,风量为3000～4000m3/h,再进行循环热风烘干，温度为70～100℃，时间为5～7min,过滤精度为5μm，再利用风扇将铸件冷却，时间为1min,风量为100～300m3/h，最后使铸件自然干燥。
通过采用上述技术方案，依次对铸件进行喷淋清洗、超声清洗、清水喷淋、清水鼓泡、吹水喷淋、风切、循环热风烘干和冷却，再将铸件自然晾干，能够将铸件内外表面的余砂和铝屑清理干净。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：在S3中，向熔炼炉中同时加入回炉料和铝锭，且铝锭的比例不小于60%。
通过采用上述技术方案，回炉料大多为纯度较高的铝块，将其放入熔炼炉进行熔炼回用，可以有效地控制成本，充分利用资源；控制铝锭的比例不小于60%，能够保证熔化出来的铝液的质量，避免出现铝液中杂质过多的情况。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：在S3中，当炉体未加热时，先放入回炉料，然后放入铝锭，当炉体内有铝液时，先放入预先烘透的铝锭，且铝锭数量不小于10根，然后放入回炉料。
通过采用上述技术方案，对于冷炉而言，回炉料和铝锭在受热熔化的过程中会不可避免地被氧化，先放入的回炉料先于铝锭熔化，将铝锭包裹在内，可以对铝锭进行一定程度的保护；对于热炉而言，放入预先烘透的铝锭，能够避免炉体内原有铝液的热量被迅速吸走，降低对原有铝液质量的影响。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：在S1中，制芯设备采用壳芯机，且壳芯机动模的温度为255～285℃，壳芯机定模的温度为250～280℃，射芯气压为0.3～0.6MPa，射砂时间为6s，排气时间为6s，结壳时间为15s，振动时间为10s，固化时间为35s。
通过采用上述技术方案，严格控制动模温度、定模温度、射芯气压、射砂时间和排气时间等因素，最终固化得到的砂芯具有恰当的厚度，一方面能够保证其结构强度，另一方面能够尽可能地减少对覆膜砂的消耗，控制成本。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：在S6中，除气结束后将铝液转入铝液池，用浇勺从铝液池内舀出铝液，并将铝液倒入浇注机上的铝液承接槽，然后翻转浇注机，使铝液从铝液承接槽流入模具的型腔内并固化。
通过采用上述技术方案，翻转浇注机后，铝液承接槽内的铝液流入型腔，固化得到的铸件上部和下部高度一致，避免出现铸件上部缩松、缩孔的情况。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：在S7中，将浇铸成型的铸件从浇注机上取下，利用气镐清理砂芯，然后利用锯床切除浇口和冒口处的绝大部分铝，再利用砂带机打磨浇口、冒口以及毛坯表面的飞边和毛刺，再利用喷砂机对铸件进行抛光，再利用清洗机对铸件进行清洗，最后将铸件放入清洗池中，洗去铸件表面的清洗液泡沫。
通过采用上述技术方案，经过清砂、切割、打磨、抛光和简单清洗后，铸件基本加工完成，方便操作人员将其收集和转移至下一工序，收集和转移过程中掉落的砂粒和铝屑等垃圾极少，对工作环境的污染较小。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：在S4中，回炉料和铝锭受热熔化，当铝液温度加热到700～730℃时，开始铲锅，将坩埚壁上的铝渣清理干净。
通过采用上述技术方案，清除坩埚壁上的铝渣，使铝液能够更好地受热，从而能够顺利到达出炉温度。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1.除气和除渣效果更好，精炼得到的铝液中氢气和杂质含量更低，浇铸得到的中冷器具有足够的强度和气密性；
2.铸件逐次经过喷淋清洗、超声清洗、清水喷淋、清水鼓泡、吹水喷淋、风切、循环热风烘干和自然晾干，其内外表面的余砂和铝屑得到充分清理；
3.配料时放入回炉料，能够将切割下来的浇口和冒口以及废铸件中的铝重新利用，控制成本。
附图说明
图1是实施例的整体流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例：
参照图1，为本发明公开的一种汽车中冷器气室生产工艺，包括以下步骤：
S1，制芯。利用壳芯机制备砂芯，壳芯机动模的温度为270℃，壳芯机定模的温度为265℃，射芯气压为0.4MPa，射砂时间为6s，排气时间为6s，结壳时间为15s，振动时间为10s，固化时间为35s，最终制得的砂芯壁厚不小于5mm。
S2，修整砂芯。将砂芯内腔内固化的砂粒倒空，然后利用锉刀去除飞边和毛刺，并铲平射砂口。
S3，配料。向熔炼炉中加入回炉料和铝锭，且铝锭的比例不小于60%。
当炉体未加热时，先放入回炉料，然后放入铝锭。当炉体内有铝液时，先放入预先烘透的铝锭，且铝锭数量不小于10根，然后放入回炉料，最后补齐剩余的铝锭。
S4，熔炼。熔炼炉升温，回炉料和铝锭受热熔化。当铝液温度加热到715℃时，开始铲锅，将坩埚壁上的铝渣清理干净。当铝液加热到755℃时，将铝液转入保温炉。
S5，精炼。先向保温炉内的铝液中加入质量分数为0.3%的铝锶变质剂，然后加入300g的除渣剂，再利用除气机对铝液进行除气操作。
除气过程中，除气机的氮气流量为12L/min，氮气压力为0.4MPa，除气时间为300s，除保温炉内铝液的温度则控制在725℃。
开始除气后，操作人员需要用扒渣勺撇去铝液表面的铝渣。待除气结束，铝渣也被撇净，铝液方可投入使用。
S6，浇铸。除气结束后将铝液转入铝液池，将铝液池内的铝液温度维持在705℃，浇注机上模具的温度则不低于200℃。用浇勺从铝液池内舀出铝液，并将铝液倒入浇注机上的铝液承接槽，然后翻转浇注机，使铝液从铝液承接槽流入模具的型腔内。翻转时间为15s，固化时间不少于120s。
S7，毛坯处理。将浇铸成型的铸件从浇注机上取下，经过冷却后，利用气镐清理砂芯，并敲打浇口和冒口，加快砂芯的粉碎和剥离。接下来利用锯床切除浇口和冒口处的绝大部分铝，留下厚度为0.5～5mm的加工余量，再利用砂带机打磨浇口、冒口以及毛坯表面的飞边和毛刺，再利用喷砂机对铸件进行抛光，再利用清洗机对铸件进行清洗，最后将铸件放入清洗池中，洗去铸件表面的清洗液泡沫。
利用清洗机清洗时，清洗液中清洗剂的体积分数为3.5%，清洗液的温度不低于60℃，清洗时间为4min。
S8：毛坯试漏。
将铸件的敞口面贴合在试漏底板上，用压板配合夹具将毛坯压住，将铸件上其它管口封堵，然后向铸件内部腔室注入空气。铸件内部腔室压力为0.3Kgf/cm2，持续时间60s，其中30s为水下观察时间。
S9：机械加工。
用铣刀、钻头等工具在铸件上加工孔、法兰和定位基准等结构。
S10，清洗烘干。
首先对铸件进行喷淋清洗，清洗液的温度为50℃，清洗液中清洗剂的体积分数为2.5%，清洗液的pH为10，过滤精度为100μm，清洗时间为2min。
然后对铸件进行超声清洗，清洗液的温度为50℃，清洗液中清洗剂的体积分数为2.5%,清洗液的pH为10，超声波强度为0.75W/cm2,过滤精度为10μm，清洗时间为7min。
然后对铸件进行清水喷淋，清水温度为50℃，过滤精度为5μm，冲洗时间为2min，水压为2Kgf/cm2。
然后对铸件进行清水鼓泡，过滤精度为5μm，清洗时间为2min，气压为5Kgf/cm2。
然后对铸件进行纯水喷淋，清水温度为50℃，过滤精度为5μm，清洗时间为2min，水压为4Kgf/cm2。
然后对铸件进行风切，过滤精度为10um,时间为2min,风量为3500m3/h。
然后对铸件进行循环热风烘干，温度为85℃，时间为6min,过滤精度为5μm。
然后对铸件利用风扇将铸件冷却，时间为1min,风量为200m3/h。
最后使铸件自然干燥。
S11，包装入库。用纸箱对铸件进行封装，然后用托盘盛放，储存至仓库内。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种汽车中冷器气室生产工艺，其特征在于：包括
S1：制芯；
S2：修整砂芯；
S3：配料；
S4：熔炼；
S5：精炼，先向保温炉内的铝液中加入质量分数为0.2～0.5%的铝锶变质剂，然后加入200～400g的除渣剂，再利用除气机对铝液进行除气操作，除气机的氮气流量为7～15L/min，氮气压力为0.3～0.5MPa，除气时间为300s，除气时保温炉内铝液的温度控制在700～750℃，除气过程中，用扒渣勺撇净铝液表面的铝渣；
S6：浇铸；
S7：毛坯处理；
S8：毛坯试漏；
S9：机械加工；
S10：清洗烘干；
S11：包装入库。
2.根据权利要求1所述的一种汽车中冷器气室生产工艺，其特征在于：在S10中，首先进行喷淋清洗，清洗液的温度为45～60℃，清洗液中清洗剂的体积分数为2～3%，清洗液的pH为8～11，过滤精度为100μm，清洗时间为1～3min，然后进行超声清洗，清洗液的温度为45～60℃，清洗液中清洗剂的体积分数为2～3%,清洗液的pH为8～11，超声波强度为0.5～1W/cm2,过滤精度为10μm，清洗时间为6～8min，再进行清水喷淋，清水温度为45～60℃，过滤精度为5μm，冲洗时间为1～3min，水压为1～3Kgf/cm2，再进行清水鼓泡，过滤精度为5μm，清洗时间为1～3min，气压为4～6Kgf/cm2，再进行纯水喷淋，清水温度为45～60℃，过滤精度为5μm，清洗时间为1～3min，水压为3～5Kgf/cm2，再进行风切，过滤精度为10um,时间为1～3min,风量为3000～4000m3/h,再进行循环热风烘干，温度为70～100℃，时间为5～7min,过滤精度为5μm，再利用风扇将铸件冷却，时间为1min,风量为100～300m3/h，最后使铸件自然干燥。
3.根据权利要求1所述的一种汽车中冷器气室生产工艺，其特征在于：在S3中，向熔炼炉中同时加入回炉料和铝锭，且铝锭的比例不小于60%。
4.根据权利要求3所述的一种汽车中冷器气室生产工艺，其特征在于：在S3中，当炉体未加热时，先放入回炉料，然后放入铝锭，当炉体内有铝液时，先放入预先烘透的铝锭，且铝锭数量不小于10根，然后放入回炉料。
5.根据权利要求1所述的一种汽车中冷器气室生产工艺，其特征在于：在S1中，制芯设备采用壳芯机，且壳芯机动模的温度为255～285℃，壳芯机定模的温度为250～280℃，射芯气压为0.3～0.6MPa，射砂时间为6s，排气时间为6s，结壳时间为15s，振动时间为10s，固化时间为35s。
6.根据权利要求1所述的一种汽车中冷器气室生产工艺，其特征在于：在S6中，除气结束后将铝液转入铝液池，用浇勺从铝液池内舀出铝液，并将铝液倒入浇注机上的铝液承接槽，然后翻转浇注机，使铝液从铝液承接槽流入模具的型腔内并固化。
7.根据权利要求1所述的一种汽车中冷器气室生产工艺，其特征在于：在S7中，将浇铸成型的铸件从浇注机上取下，利用气镐清理砂芯，然后利用锯床切除浇口和冒口处的绝大部分铝，再利用砂带机打磨浇口、冒口以及毛坯表面的飞边和毛刺，再利用喷砂机对铸件进行抛光，再利用清洗机对铸件进行清洗，最后将铸件放入清洗池中，洗去铸件表面的清洗液泡沫。
8.根据权利要求1所述的一种汽车中冷器气室生产工艺，其特征在于：在S4中，回炉料和铝锭受热熔化，当铝液温度加热到700～730℃时，开始铲锅，将坩埚壁上的铝渣清理干净。
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