CN111957903B - 一种铁模装夹砂型生产球墨铸铁凸轮轴工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁模装夹砂型生产球墨铸铁凸轮轴工艺，采用灰铸铁浇注专用铁模，制作专用浇注架，将专用铁模放置在专用浇注架上，用双侧水平射砂造型机生产覆膜砂砂型，在砂型中放置陶瓷过滤片和玻纤滤网，将左右砂型粘接成完整的砂型，将砂型逐个放在铁模中间，并使砂型准确嵌入铁模的空腔内，将经过球化处理后的铁水，按逐个砂型浇注，铸件分离，采用本发明工艺，大幅提高了生产效率和工艺出品率，降低了工艺成本，消除了产品尺寸、缩松、弯曲、缩孔、夹渣、气孔、砂孔、冷隔、错箱、涨箱不良率，避免了金相组织不合格，避免了机械性能不合格，实现了节能减排，降低了生产成本。

Description

一种铁模装夹砂型生产球墨铸铁凸轮轴工艺

技术领域

本发明涉及一种铁模装夹砂型生产球墨铸铁凸轮轴工艺，具体地说是汽车发动机的球墨铸铁凸轮轴铸造工艺。

背景技术

传统的球墨铸铁汽车凸轮轴铸造工艺有铁模覆砂工艺、壳型埋钢丸工艺、壳型工艺和湿型粘土砂工艺，铁模覆砂工艺即铁模内射砂制壳、浇注，该工艺铁模投入大、无柔性，无法适应多品种中小批量产品的生产，铸造残余应力大，须去应力退火，生产成本高，铸件冷却时砂型无退让性，产品易断裂或产生隐性裂纹，砂型过薄，铁模吸热能力大，铁水降温快，易冷隔、外形不完整、表面易产生渗碳体、金相组织不合格、难加工、铁水流动性差，杂质不易上浮，易产生夹渣、气孔、砂孔，型腔排气不畅，易产生气孔；壳型埋钢丸工艺即壳型制好后埋在钢丸里浇注，该工艺钢丸使用、回收系统投入大，工艺繁杂、控制难度大，劳动强度大、操作困难，溢出的铁水易与大量钢丸黏连，钢丸耗损大，壳型薄，产品易弯曲，钢丸与型砂分离时，产生大量粉尘，造成大气污染；壳型工艺即壳型制好后直接平放浇注，该工艺壳型厚，耗砂量大，冒口大，工艺出品率低，冷却慢，组织粗大，强度和延伸率低，型砂遇高温产生相变，壳型易开裂，产品长度尺寸超差，易弯曲，壳型刚度差，产品易缩松，砂型透气性差，易产生气孔、冷隔，砂型发气量大，造成大气污染；湿型粘土砂工艺：该工艺砂型强度低，产品长度尺寸超差，易弯曲，砂型易开裂，产品变形，外形不完整，砂型透气性差，易产生气孔、冷隔，砂型局部型砂易剥落，易产生砂孔，表面粗糙，砂型定位困难，易错箱、涨箱，砂型吸热能力大，铁水降温快，易冷隔、外形不完整、表面易产生渗碳体，金相组织不合格，难加工，铁水流动性差，杂质不易上浮，易产生夹渣、气孔、砂孔，工艺落后，产品品质无法有效控制。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种铁模装夹砂型生产球墨铸铁凸轮轴工艺，克服现有技术的不足，大幅提高生产效率和工艺出品率，降低了工艺成本，消除产品尺寸、缩松、弯曲、缩孔、夹渣、气孔、砂孔、冷隔、错箱、涨箱不良率，避免金相组织不合格，避免机械性能不合格，实现节能减排，降低生产成本。

为实现上述目的，本发明的铁模装夹砂型生产球墨铸铁凸轮轴工艺，采用灰铸铁浇注专用铁模，制作专用浇注架，将专用铁模放置在专用浇注架上，用双侧水平射砂造型机生产覆膜砂砂型，在砂型中放置陶瓷过滤片和玻纤滤网，将左右砂型粘接成完整的砂型，将砂型逐个放在铁模中间，并使砂型准确嵌入铁模的空腔内，将经过球化处理后的铁水，按逐个砂型浇注，铸件分离，具体生产工艺包括如下步骤：

1、用灰铸铁浇注专用铁模：

采用灰铸铁浇注方式生产的专用铁模，以圆弧固定砂型避免横向形变，铁模两端边缘设置限位块，以固定砂型避免纵向形变，确保球墨铸铁共晶膨胀时砂型不变形，确保凸轮轴材质的致密性；

2、制作专用浇注架：

采用角钢和槽钢，按照铁模的长、宽、高和铁模的数量，对应的设置浇注架的长、宽、高，采用焊接方式或螺栓方式，纵向、横向固定连接，在浇注架两端设置紧固螺杆和螺套或设置气/液压紧固装置；

3、将专用铁模放置在专用浇注架上：

将专用铁模按固定数量，相同方向整齐放置在专用浇注架上；

4、用双侧水平射砂造型机生产覆膜砂砂型：

采用双侧水平射砂造型机生产球墨铸铁凸轮轴覆膜砂的砂型，砂型两端边缘对应铁模两端限位块，砂型内为球墨铸铁凸轮轴型腔，砂型外面为弧形凹凸面对应铁模的凹凸面限位块6；

5、在砂型中放置陶瓷过滤片和玻纤滤网：

在砂型的前端型腔内放置前后双重陶瓷过滤片和玻纤过滤网，以过滤铁水中的杂质；

6、将左右砂型粘接成完整的砂型：

在放置陶瓷过滤片和玻纤滤网的砂型特定位置，涂上专用粘结剂，再将左、右砂型对应粘接并压合、定型，制成球墨铸铁凸轮轴砂型；

7、将砂型逐个放在铁模中间，并使砂型准确嵌入铁模的空腔内：

将砂型置于铁模中，使砂型外面的弧形凹凸面嵌入铁模的弧形凹凸面内，砂型前端与铁模前端的前边缘限位块紧密接触，砂型后部的边缘与铁模后部边缘限位块紧密接触，最终使整个砂型均置于铁模限位的对应位置；

用手工使砂型与铁模预压紧，再用浇注架端部四支螺杆大力锁紧砂型和铁模，或用气压紧固装置大力锁紧砂型和铁模；

8、将经过球化处理后的铁水，按逐个砂型浇注：

将经过球化处理后的铁水，从砂型浇口杯，按逐个砂型浇注，等待冷却成型球墨铸铁凸轮轴；

9、铸件分离：

待浇注的铁水冷却后，松开浇注架上的紧固螺杆或气压装置，使砂型和铁模分离，之后使球墨铸铁凸轮轴铸件与砂型分离，再将铸件与浇注系统分离，制得球墨铸铁凸轮轴产品毛坯。

本发明的铁模装夹砂型生产球墨铸铁凸轮轴工艺与现有技术相比具有如下优异效果。

1、与铁模覆砂工艺相比：

本发明工艺中使用的铁模是通用型，可以应用于绝大多数规格的球墨铸铁凸轮轴；铸件收缩时，型砂已经溃散，可以自由收缩，残余应力极小，无须退火；铸件自由收缩，不会产生裂纹；砂型不会过薄，铁模与砂型之间有明显空隙，铁模吸热能力有所降低，铁水降温不会过快，不易冷隔、外形完整、表面不易产生渗碳体，金相组织合格，易加工，铁水流动性好，杂质易上浮，不易产生夹渣、气孔、砂孔，型腔排气顺畅，不易产生气孔。

2、与壳型埋钢丸工艺相比：

本发明工艺中没有使用钢丸，而是使用铁模，可以长期使用，不会损坏，没有耗损；工艺简单，控制容易；劳动强度低，操作容易；溢出的铁水，可以全部回收再利用，没有耗损；壳型虽然较薄，但有铁模限制砂型的外形，产品不易弯曲；铁模与型砂分离时，不会产生大量粉尘，不会污染大气。

3、与壳型工艺相比：

本发明工艺中采用的砂型壳型较薄，耗砂量小；每模3件产品共用1个冒口，工艺出品率高；铁模有吸热作用，冷却快，组织致密，强度和延伸率高；壳型外形全由铁模限制，产品长度尺寸不会超差，不会弯曲；壳型外形全由铁模限制，刚度好，在共晶膨胀时可以阻止其膨胀，在随后的收缩时能够达到自补缩效果，产品不会缩松；砂型较薄，砂型与铁模间有明显空隙，透气性好，不易产生气孔、冷隔，壳型较薄，砂型发气量小，对大气污染小。

4、与湿型粘土砂工艺相比：

本发明工艺的壳型外形全由铁模限制，产品长度尺寸不会超差，不会弯曲；壳型外形全由铁模限制，产品不会变形；砂型较薄，砂型与铁模间有明显空隙，透气性好，不易产生气孔、冷隔；砂型的型砂不易剥落，不会产生砂孔，表面平整；砂型定位准确，不会错箱、涨箱；铁模吸热能力比湿型粘土砂小，铁水降温相对较慢；不易冷隔、外形完整、表面不易产生渗碳体，金相组织合格，易加工，铁水流动性好，杂质易上浮，不易产生夹渣、气孔、砂孔，型腔排气顺畅，不易产生气孔；产品品质可以有效控制。

附图说明

图1为本发明铁模装夹砂型生产球墨铸铁凸轮轴工艺的铁模、砂型和浇注架装配示意图。

其中：1、为铁模，2、为砂型，3、为浇注架，4、为浇口杯，5为限位块，6为凹凸面限位块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的铁模装夹砂型生产球墨铸铁凸轮轴工艺做进一步的详细说明。

本发明的铁模装夹砂型生产球墨铸铁凸轮轴工艺，采用灰铸铁浇注专用铁模，制作专用浇注架，将专用铁模放置在专用浇注架上，用双侧水平射砂造型机生产覆膜砂砂型，在砂型中放置陶瓷过滤片和玻纤滤网，将左右砂型粘接成完整的砂型，将砂型逐个放在铁模中间，并使砂型准确嵌入铁模的空腔内，将经过球化处理后的铁水，按逐个砂型浇注，铸件分离，具体生产工艺包括如下步骤：

1、用灰铸铁浇注专用铁模：

如图1所示，采用灰铸铁浇注方式生产专用铁模1，以圆弧固定砂型2避免横向形变，铁模1两端边缘设置限位块5，以固定砂型2避免纵向形变，确保球墨铸铁共晶膨胀时砂型2不变形，确保凸轮轴材质的致密性；

2、制作专用浇注架：

图1所示的浇注架3采用角钢和槽钢，按照铁模1的长、宽、高和铁模1的数量，对应的设置浇注架3的长、宽、高，采用焊接方式或螺栓方式，纵向、横向固定连接，在浇注架3两端设置紧固螺杆和螺套或设置气/液压紧固装置；

3、将专用铁模放置在专用浇注架上：

将专用铁模1按固定数量，相同方向整齐放置在专用浇注架3上；

4、用双侧水平射砂造型机生产覆膜砂砂型：

图1所示的置入砂型2的铁模1置于浇注架3上，砂型2采用双侧水平射砂造型机生产球墨铸铁凸轮轴覆膜砂砂型，砂型2两端边缘对应铁模1两端的限位块5，砂型2内为球墨铸铁凸轮轴型腔，砂型2外面为弧形凹凸面对应铁模1的凹凸面限位块6；

5、在砂型中放置陶瓷过滤片和玻纤滤网：

在砂型2的前端型腔内放置前后双重陶瓷过滤片和玻纤过滤网，以过滤铁水中的杂质；

6、将左右砂型粘接成完整的砂型：

图1所示的置入砂型2的铁模1置于浇注架3上，在放置陶瓷过滤片和玻纤滤网的砂型特定位置，涂上专用粘结剂，再将左、右砂型装配件对应粘接并压合、定型，制成球墨铸铁凸轮轴砂型2；

7、将砂型逐个放在铁模中间，并使砂型准确嵌入铁模的空腔内：

将砂型2置于铁模1中，使砂型2外面的弧形凹凸面嵌入铁模1的弧形凹凸面内，砂型1前端与铁模1前端的前边缘限位块5紧密接触，砂型2后部的边缘与铁模1后部边缘限位块5紧密接触，最终使整个砂型2均置于铁模1限位的对应位置；

用手工使砂型2与铁模1预压紧，再用浇注架3端部四支螺杆大力锁紧砂型2和铁模1，或用气压紧固装置大力锁紧砂型2和铁模1；

8、将经过球化处理后的铁水，按逐个砂型浇注：

将经过球化处理后的铁水，从砂型2的浇口杯4中，按逐个砂型2浇注，而后冷却成型为球墨铸铁凸轮轴；

9、铸件分离：

待浇注的铁水冷却后，松开浇注架3上的紧固螺杆或气压装置，使砂型2和铁模1分离，之后使球墨铸铁凸轮轴铸件与砂型2分离，再将铸件与浇注系统分离，制得球墨铸铁凸轮轴产品毛坯。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明以及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (1)

1.一种铁模装夹砂型生产球墨铸铁凸轮轴工艺，其特征在于采用灰铸铁浇注专用铁模，制作专用浇注架，将专用铁模放置在专用浇注架上，用双侧水平射砂造型机生产覆膜砂砂型，在砂型中放置陶瓷过滤片和玻纤滤网，将左右砂型粘接成完整的砂型，将砂型逐个放在铁模中间，并使砂型准确嵌入铁模的空腔内，将经过球化处理后的铁水，按逐个砂型浇注，铸件分离，具体生产工艺包括如下步骤：

A、用灰铸铁浇注专用铁模：

采用灰铸铁浇注方式生产专用铁模(1)，以圆弧固定砂型(2)避免横向形变，铁模(1)两端边缘设置限位块(5)，以固定砂型(2)避免纵向形变，确保球墨铸铁共晶膨胀时砂型(2)不变形，确保凸轮轴材质的致密性；

B、制作专用浇注架：

采用角钢和槽钢，按照铁模(1)的长、宽、高和数量，对应的设置浇注架(3)的长、宽、高，采用焊接方式或螺栓方式，纵向、横向固定连接，在浇注架(3)两端设置紧固螺杆和螺套或设置气压紧固装置；

C、将专用铁模放置在专用浇注架上：

将专用铁模(1)按固定数量，相同方向整齐放置在专用浇注架(3)上；

D、用双侧水平射砂造型机生产覆膜砂砂型：

采用双侧水平射砂造型机生产球墨铸铁凸轮轴覆膜砂的砂型(2)，砂型(2)两端边缘对应铁模(1)两端的限位块(5)，砂型(2)内为球墨铸铁凸轮轴型腔，砂型(2)外面为弧形凹凸面对应铁模(1)的凹凸面限位块(6)；

E、在砂型中放置陶瓷过滤片和玻纤滤网：

在砂型(2)的前端型腔内放置前后双重陶瓷过滤片和玻纤过滤网，以过滤铁水中的杂质；

F、将左右砂型粘接成完整的砂型：

在放置陶瓷过滤片和玻纤滤网的砂型(2)特定位置，涂上专用粘结剂，再将左、右砂型装配件对应粘接并压合、定型，制成球墨铸铁凸轮轴砂型(2)；

G、将砂型逐个放在铁模中间，并使砂型准确嵌入铁模的空腔内：

将砂型(2)置于铁模(1)中，使砂型(2)外面的弧形凹凸面嵌入铁模(1)的弧形凹凸面内，砂型(2)前端与铁模(1)前端的前边缘限位块(5)紧密接触，砂型(2)后部的边缘与铁模(1)后部边缘限位块(5)紧密接触，最终使整个砂型(2)均置于铁模(1)限位的对应位置；用手工使砂型(2)与铁模(1)预压紧，再用浇注架(3)端部四支螺杆大力锁紧砂型(2)和铁模(1)，或用气压紧固装置大力锁紧砂型(2)和铁模(1)；

H、将经过球化处理后的铁水，按逐个砂型浇注：

将经过球化处理后的铁水，从砂型(2)的浇口杯(4)中，按逐个砂型(2)浇注，等待冷却成型为球墨铸铁凸轮轴；

I、铸件分离：

待浇注的铁水冷却后，松开浇注架(3)上的紧固螺杆或气压装置，使砂型(2)和铁模(1)分离，之后使球墨铸铁凸轮轴铸件与砂型(2)分离，再将铸件与浇注系统分离，制得球墨铸铁凸轮轴产品毛坯。

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