CN114309489A - 一种薄壁型直列四缸汽油机缸体水套无芯撑制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种薄壁型直列四缸汽油机缸体水套无芯撑制作工艺，其包括以下步骤：S1)水套砂芯制作：将含有30％宝珠砂、1.65～1.85％树脂且AFS粒度为57～62mm的覆膜砂投入到热芯制芯机中；将芯盒升温至210～230℃，然后将所述覆膜砂射入芯盒中，烧制140～160秒，制得水套芯；S2)将各部件砂芯组装在一起形成整套缸体砂芯；S3)利用自动浇注机以1430～1450℃的铁水温度浇注到所述整套缸体砂芯内的浇注系统中，浇注充型时间控制在12～14秒内完成。本发明通过热芯覆模砂配比的优化与改进，提高了砂芯的强度，采用低温长时制芯降低了砂芯变形量，保证砂芯能承受1430～1450℃铁水冲击13秒，使之达到无芯撑下偏差在1.0mm以内，满足了薄壁型直列四缸汽油机缸体的制作要求。
Description
【技术领域】
本发明属于砂芯制造工艺技术领域，特别是涉及一种薄壁型直列四缸汽油机缸体水套无芯撑制作工艺。
【背景技术】
直列四缸汽油机缸体作为发动机的主要架构乘载发动机缸盖、岐管、油底壳、飞轮等部件，各家发动机设计者为了提高发动机性能并降低生产成本，新一代的发动机采用了轻薄、一体化的设计并提高铸造公差精度要求，尽可能地降低发动机重量提高机械性能，因此在缸体最薄的水套外壁已减薄到3.0～4.5mm的壁厚，发动机承受燃烧爆炸的缸孔也降低至7.2～8.8mm。这样的更改对于铸造工艺造成了两大难度：
1)湿砂模铸造产品无法确保所有产品表面全无缺陷，为了防止泄漏，通常与客户会设定允许公差标准，一般设定为最大铸造缺陷深度不能高于壁厚的33％，因此壁厚减薄使铸造缺陷的容忍度降低。壁厚降低会造成铸造冷却速度加快，进而容易形成气孔、渣孔缺陷，为解决这类问题。现有的铸造工艺通常采用提高浇铸温度、提高铁水流量快速充型的方式来克服，但这也会导致砂芯需要承受更大的温度与更大的冲击力，现有的砂芯在如此高温度和如此大的充型冲击力下容易导致变形或断裂。
2)公差降低代表对于过程能力要求的提高，结合在水套以及缸筒部位的要求对应制尺寸保证方式则体现在水套芯上，传统技术为保证尺寸，除了提高砂芯强度外还会加上水套芯撑，并且依据产品需求可能在水套内部、水套外部都可能使用，芯撑的使用除了增加成本也容易无法与铁水完全融合，易导致泄漏。
因此，有必要提供一种新的薄壁型直列四缸汽油机缸体水套无芯撑制作工艺来解决上述问题。
【发明内容】
本发明的主要目的在于提供一种薄壁型直列四缸汽油机缸体水套无芯撑制作工艺，大大提高了砂芯的强度，降低了热芯变形量，保障制作出的薄壁型水套能够满足质量要求。
本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种薄壁型直列四缸汽油机缸体水套无芯撑制作工艺，其包括以下步骤：
S1)水套砂芯制作：将含有30％宝珠砂、1.65～1.85％树脂且AFS粒度为57～62mm的覆膜砂投入到热芯制芯机中；将芯盒升温至210～230℃，然后将所述覆膜砂射入芯盒中，烧制140～160秒，制得水套芯，开模顶出水套芯放置到平台上降温；
S2)采用铸造工艺制作出四个缸筒主芯以及配套芯；
其中，所述配套芯根据产品的结构可包括风扇侧板、飞轮侧板、枕芯、第一油道以及第二油道；
S3)将各部件砂芯组装在一起形成整套缸体砂芯100；
S4)设定好每模浇注所需铁水重量，利用自动浇注机以1430～1450℃的铁水温度浇注到所述整套缸体砂芯内的浇注系统中，浇注充型时间控制在12～14秒内完成；
S5)浇注完成后保持缸体在线上保温2.5～4.0小时，然后退模下线。
进一步的，所述浇注系统的充型方式为双层入水充型，且下入水:中入水＝38:62。
进一步的，所述整套缸体砂芯内的浇注系统包括浇口杯、自所述浇口杯底部向下延伸的直浇道、自所述直浇道底部左右对称向两侧水平延伸出去的中横浇道与下横浇道、自所述中横浇道前后对称向两侧水平延伸出去的若干中间轴承座横浇道、与所述中间轴承座横浇道衔接的且上下对称设置的上轴承座内浇口与下轴承座内浇口、自所述下横浇道前后对称向两侧水平延伸出去的若干两侧轴承座横浇道、以及缸体成型腔，所述缸体成型腔的入水来自所述中横浇道上的若干所述上轴承座内浇口与所述下轴承座内浇口、以及所述下横浇道上的若干所述两侧轴承座横浇道。
进一步的，所述下横浇道与所述中横浇道的入水比为38:62。
进一步的，所述中横浇道与所述下横浇道的分道处设置有滤网片。
与现有技术相比，本发明一种薄壁型直列四缸汽油机缸体水套无芯撑制作工艺的有益效果在于：通过热芯覆模砂配比的优化与改进，提高了砂芯的强度、低温长时制芯降低了砂芯变形量，保证砂芯能承受1430～1450℃铁水冲击13秒，使之达到无芯撑下偏差在1.0mm以内，满足了薄壁型直列四缸汽油机缸体的制作要求。
【附图说明】
图1为本发明实施例中去掉缸体成型腔的浇注系统主视图；
图2为本发明实施例中去掉缸体成型腔的浇注系统侧视图；
图3为本发明实施例中浇注系统的完整侧视图；
图中数字表示：
100-整套缸体砂芯；
1-浇口杯；2-直浇道；3-中横浇道；4-下横浇道；5-中间轴承座横浇道；6-上轴承座内浇口；7-下轴承座内浇口；8-两侧轴承座横浇道；9-缸体成型腔；10-滤网片。
【具体实施方式】
实施例一：
请参照图1-图3，本实施例薄壁型直列四缸汽油机缸体水套无芯撑制作工艺，其包括以下步骤：
S1)水套砂芯制作：将含有30％宝珠砂、1.65～1.85％树脂且AFS粒度为57～62mm的覆膜砂投入到热芯制芯机中；将芯盒升温至210～230℃，然后将所述覆膜砂射入芯盒中，烧制140～160秒，制得水套芯，开模顶出水套芯放置到平台上降温；
S2)采用铸造工艺制作出四个缸筒主芯以及配套芯；
其中，所述配套芯根据产品的结构可包括风扇侧板、飞轮侧板、枕芯、第一油道以及第二油道；
S3)将各部件砂芯组装在一起形成整套缸体砂芯100；
S4)设定好每模浇注所需铁水重量，利用自动浇注机以1430～1450℃的铁水温度浇注到整套缸体砂芯100中，整套缸体砂芯100内部形成有缸体浇注系统，浇注充型时间控制在13秒内完成；
S5)浇注完成后保持缸体在线上保温3小时，然后退模下线。
浇注过程中自动浇注机根据铁水液面自动控制流量和重量。
当铁液进入浇注系统后通过直浇道进入横浇道等最终注满型腔，整个过程中铁液以双层入水充型，且下入水:中入水＝38:62，并通过浇铸系统的结构涉及使之能在13秒内完成充型。
整套缸体砂芯100内的浇注系统包括浇口杯1、自浇口杯1底部向下延伸的直浇道2、自直浇道2底部左右对称向两侧水平延伸出去的中横浇道3与下横浇道4、自中横浇道3前后对称向两侧水平延伸出去的若干中间轴承座横浇道5、与中间轴承座横浇道5衔接的且上下对称设置的上轴承座内浇口6与下轴承座内浇口7、自下横浇道4前后对称向两侧水平延伸出去的若干两侧轴承座横浇道8、以及缸体成型腔9，缸体成型腔9的入水来自中横浇道3上的若干上轴承座内浇口6与下轴承座内浇口7、以及下横浇道4上的若干两侧轴承座横浇道8。所述中横浇道3与所述下横浇道4的分道处设置有滤网片10。
下横浇道4与中横浇道3的入水比为38:62。
本实施例主要所要解决的问题有两个：
第一：提高砂芯强度。提高砂芯强度主要从树脂和砂粒两方面入手。
树脂含量的提高虽然能明显提高强度，但对于浇铸后的发气量也会显着提升，为了保障提高强度的同时控制浇铸后的发气量，在覆膜砂中控制树脂的含量在1.65～1.85％占比范围内；若添加过多虽然提高了强度，但发气量提升，容易造成铸件气孔缺陷；若添加过少发气量虽然降低了但是砂芯强度不够；将树脂的含量控制在1.65～1.85％范围内，可以使得砂芯发气量控制在对应3.0～4.5mm壁厚凝固前能够承受最大发气量。
另外，砂粒的圆整性以及粒度也会对砂芯强度有影响。本实施例通过添加30％的宝珠砂来取代天然硅砂，并控制AFS粒度在57～62mm，并配合上述树脂含量即可达到承受1430～1450℃的铁水而不会断裂，且变形量可控制在1.5mm范围内。
第二：降低水套芯热芯变形量。热芯在浇铸前的变形主要在制芯成型后脱模。因为热芯是通过熔融的树脂黏结砂粒来形成形状的，树脂软化点普遍在95～105℃，刚脱模的砂芯树脂仍处于软化状态，会因为拿取或顶出的过程导致变形，同样的原因也会发生在泡涂表干后。因此结合砂芯结构设计，本实施例控制砂芯烧制温度为210～230℃，烧结时间为140～160秒，采用低温长时制芯法，可有效控制脱模后变形量≤0.5mm。
为了验证本实施例的有效性，按照表1所述工艺参数制备得到砂芯，并对其制备的砂芯的变形量和强度进行了测试。
表1
从表1中的实施例1～3和对比例1～9的检测结果可知，本实施例工艺可以有效的控制水套砂芯的变形量，进而保障了浇铸成型后的水套铸件的变形量控制在1.0mm以内，满足客户的要求。
本实施例薄壁型直列四缸汽油机缸体水套无芯撑制作工艺通过热芯覆模砂配比的优化与改进，提高了砂芯的强度、低温长时制芯降低了砂芯变形量，保证砂芯能承受1430～1450℃铁水冲击13秒，使之达到无芯撑下偏差在1.0mm以内，满足了薄壁型直列四缸汽油机缸体的制作要求。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种薄壁型直列四缸汽油机缸体水套无芯撑制作工艺，其特征在于：其包括以下步骤：
S1)水套砂芯制作：将含有30％宝珠砂、1.65～1.85％树脂且AFS粒度为57～62mm的覆膜砂投入到热芯制芯机中；将芯盒升温至210～230℃，然后将所述覆膜砂射入芯盒中，烧制140～160秒，制得水套芯，开模顶出水套芯放置到平台上降温；
S2)采用铸造工艺制作出四个缸筒主芯以及配套芯；
S3)将各部件砂芯组装在一起形成整套缸体砂芯；
S4)设定好每模浇注所需铁水重量，利用自动浇注机以1430～1450℃的铁水温度浇注到所述整套缸体砂芯内的浇注系统中，浇注充型时间控制在12～14秒内完成；
S5)浇注完成后保持缸体在线上保温2.5～4.0小时，然后退模下线。
2.如权利要求1所述的薄壁型直列四缸汽油机缸体水套无芯撑制作工艺，其特征在于：所述浇注系统的充型方式为双层入水充型，且下入水:中入水＝38:62。
3.如权利要求1所述的薄壁型直列四缸汽油机缸体水套无芯撑制作工艺，其特征在于：所述整套缸体砂芯内的浇注系统包括浇口杯、自所述浇口杯底部向下延伸的直浇道、自所述直浇道底部左右对称向两侧水平延伸出去的中横浇道与下横浇道、自所述中横浇道前后对称向两侧水平延伸出去的若干中间轴承座横浇道、与所述中间轴承座横浇道衔接的且上下对称设置的上轴承座内浇口与下轴承座内浇口、自所述下横浇道前后对称向两侧水平延伸出去的若干两侧轴承座横浇道、以及缸体成型腔，所述缸体成型腔的入水来自所述中横浇道上的若干所述上轴承座内浇口与所述下轴承座内浇口、以及所述下横浇道上的若干所述两侧轴承座横浇道。
4.如权利要求3所述的薄壁型直列四缸汽油机缸体水套无芯撑制作工艺，其特征在于：所述下横浇道与所述中横浇道的入水比为38:62。
5.如权利要求3所述的薄壁型直列四缸汽油机缸体水套无芯撑制作工艺，其特征在于：所述中横浇道与所述下横浇道的分道处设置有滤网片。
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|---|---|---|---|
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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