CN115608918A - 一种改善缸体外腔夹砂的铸造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及铸造技术领域，且公开了一种改善缸体外腔夹砂的铸造方法，向缸体铸造砂型中以倾斜的方式进行浇注铁液，直至铁液充满型腔；所述倾斜的方式为以小于12°的倾斜角进行倾倒浇注；所述铸造砂型以紧实率不高于35%的型砂制成；本发明方法能够大幅度的改善缸体外腔夹砂的现象，降低废品率，提高合格率，通过对现有技术的多方面的改进以及对砂型的改善，多举措共同作用，从而能够显著的改善缸体铸件的质量。
Description
技术领域
本发明涉及铸造技术领域，具体为一种改善缸体外腔夹砂的铸造方法。
背景技术
现有技术中通过采用湿型砂造型来进行生产汽车发动机缸体铸件，由于多种原因的交错，使得铸件外腔容易出现夹砂结疤等铸造缺陷，清理难度大，有的铸件因外观不合格会因此进行报废，造成废品率大幅度增加，使得成本居高不下，大幅度的抑制了经济效益。
基于此，我们提出了一种改善缸体外腔夹砂的铸造方法，希冀解决现有技术中的不足之处。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种改善缸体外腔夹砂的铸造方法。
（二）技术方案
为实现上述的目的，本发明提供如下技术方案：
一种改善缸体外腔夹砂的铸造方法，向缸体铸造砂型中以倾斜的方式进行浇注铁液，直至铁液充满型腔；
所述倾斜的方式为以小于12°的倾斜角进行倾倒浇注；
所述铸造砂型以紧实率不高于35%的型砂制成。
作为进一步的技术方案，所述铁液为灰铸铁；
所述灰铸铁规格采用HT230。
作为进一步的技术方案，所述倾斜角优选5-10°。
作为进一步的技术方案：所述型砂紧实率优选33-35%。
作为进一步的技术方案，所述型砂中水分含量不高于3%，型砂中膨润土含量不高于8.2%。
作为进一步的技术方案，所述型砂中水分含量优选2.7-2.9%；
所述型砂中膨润土含量优选7.9-8.1%。
作为进一步的技术方案：所述膨润土为羟基化膨润土。
作为进一步的技术方案：所述羟基化膨润土总阳离子交换量为0.85-0.88meq/g，去离子水中羟基化膨润土的膨胀量为8.12-8.22ｍＬ/ｇ。
（三）有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种改善缸体外腔夹砂的铸造方法，具备以下有益效果：
本发明方法能够大幅度的改善缸体外腔夹砂的现象，降低废品率，提高合格率，通过对现有技术的多方面的改进以及对砂型的改善，多举措共同作用，从而能够显著的改善缸体铸件的质量。
附图说明
图1为对不同铸造砂型含水率对于浇注铸件夹砂结疤率影响图；
图2为不同羟基化膨润土含量对于浇注喷铁液比例的影响图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
一种改善缸体外腔夹砂的铸造方法，向缸体铸造砂型中以倾斜的方式进行浇注铁液，直至铁液充满型腔；
所述倾斜的方式为以小于12°的倾斜角进行倾倒浇注，在进行浇注时，需要让铁液能够平稳，并且迅速的，遮盖住所浇到的平面,能够使得传热更加均匀，能够避免铸造砂型出现局部过热的情况发生，倘若出现局部过热的话，会直接的影响浇注质量，造成铸件缺陷的产生。
浇注的平均时间控制在21s±0.5s，经过大量实验监测，控制在此时间，浇注过程中金属液面上升平稳,排气顺畅,无卷气现象；
在浇注时，需要维持铁液浇注过程中的浇注速度固定，使得铸造型砂中铁液的高度能够稳定快速的上升，从而，能够缩短铸造砂型内上方受到烘烤的时间，避免由于长时间的烘烤造成砂型内顶部快速脱水，而影响到铸件的质量。
通过以小于12°的倾斜角进行倾倒浇注能够有效的避免分散铁液流,有利于砂型的排气,减少铁液对砂型的热幅射和提高铁液的上升速度，进而，能够进一步的改善铸件的铸造质量。
所述铸造砂型以紧实率不高于35%的型砂，采用的铸造型砂制成，型砂的热湿拉强度为3.5-3.8kPa,通过控制型砂的热湿拉强度在3.5-2.8kPa的范围内，能够有效的避免因型砂热湿拉强度不足而导致的夹砂缺陷，同时，又不会产生由于热湿拉强度过大造成型砂回收效率低的问题。
所述铁液为灰铸铁；
所述灰铸铁规格采用HT230。
所述倾斜角优选5-10°，通过以5-10°的倾斜角进行浇注，能够缩短铁液流程，进而能够降低热损失，促进提高了铁液的充型效率，能够形成顺序凝固，从而能够有效地抑制了铸造应力产生，降低了铸件裂纹倾向，大幅减少了欠铸和冷隔缺陷。
所述型砂紧实率优选33-35%。
所述型砂中水分含量不高于3%，型砂中膨润土含量不高于8.2%。
所述型砂中水分含量优选2.7-2.9%；
所述型砂中膨润土含量优选7.9-8.1%。
所述膨润土为羟基化膨润土，其中，羟基化膨润土制备方法为：将膨润土按1:10质量比例添加到去离子水中，调节温度至85℃，保温搅拌30min，得到混合浆液，采用0.5mol/L的氢氧化钠溶液调节混合浆液的pH至10.2，继续搅拌30min，然后再添加盐酸多巴胺，盐酸多巴胺与膨润土质量比为1:5；继续反应5小时，然后进行高速离心分离，干燥，得到改性膨润土，将改性膨润土按1:15质量比例添加到质量分数为30%的甘油溶液中，在氮气气氛保护下，调节温度至130℃，保温搅拌40min，然后再添加二乙烯三胺，继续搅拌反应4小时，二乙烯三胺添加量为甘油溶液质量的2.5%，然后进行离心分离，水洗，在60℃的干燥箱中进行干燥10小时，自然冷却至室温，即可。
所述羟基化膨润土总阳离子交换量为0.78-0.84meq/g，在去离子水中羟基化膨润土的膨胀量为8.12-8.22ｍＬ/ｇ。
本发明通过引入的羟基化膨润土的作用不仅能够将松散的砂粒粘结在一起，从而能够使得铸造砂型保持一定的强度，适当的可塑性和韧性，同时，能够对水分具有更强的吸附作用，避免在浇注过程中由于温度快速升高，造成的水分大量快速流失而影响铸件质量的问题；本发明制备的羟基化膨润土内具有三层结构复网层晶体，晶体间能够通过分子键结合，更容易渗入水分，对水分产生较强的吸附能力，吸水后产生体积具有一定的膨胀，从而产生优异的粘结能力。
在进行浇注后，接近铁液的型砂中的膨润土由于高温失去大部分结晶层间水分，但晶体结构保持正常。
型砂参数如下：
粒度：80目；
紧实率：33-35%；
湿压强度：0.12-0.14MPa；
羟基化膨润土：7.9-8.1%；
含泥量：10-12%；
烧灼减量：2.5-3%；
水分：2.7-2.9%；
根据缸体的尺寸和形状利用型砂制备上型砂芯和相应的下型砂芯，将上型砂芯与相应的下型砂芯进行组装到一起，组成铸造砂型；调整浇包浇注角度，使浇包内的铁液流入铸造砂型内，从而完成浇注作业，再进行冷却，脱模，即可。
其中，浇注后，冷却的方式可以采用风冷、水冷或其它冷却方式进行。
以下为具体实施例：
实施例1
以5°的倾斜角进行浇注，浇注的平均时间控制在21s±0.5s，铸造砂型以紧实率33%的型砂，采用的铸造型砂制成，型砂的热湿拉强度为3.6kPa。铁液为灰铸铁；所述灰铸铁规格采用HT230。膨润土为羟基化膨润土，其中，羟基化膨润土制备方法为：将膨润土按1:10质量比例添加到去离子水中，调节温度至85℃，保温搅拌30min，得到混合浆液，采用0.5mol/L的氢氧化钠溶液调节混合浆液的pH至10.2，继续搅拌30min，然后再添加盐酸多巴胺，盐酸多巴胺与膨润土质量比为1:5；继续反应5小时，然后进行高速离心分离，干燥，得到改性膨润土，将改性膨润土按1:15质量比例添加到质量分数为30%的甘油溶液中，在氮气气氛保护下，调节温度至130℃，保温搅拌40min，然后再添加二乙烯三胺，继续搅拌反应4小时，二乙烯三胺添加量为甘油溶液质量的2.5%，然后进行离心分离，水洗，在60℃的干燥箱中进行干燥10小时，自然冷却至室温，即可。羟基化膨润土总阳离子交换量为0.78meq/g，在去离子水中羟基化膨润土的膨胀量为8.14ｍＬ/ｇ。
型砂参数如下：
粒度：80目；
紧实率：33%；
湿压强度：0.12MPa；
羟基化膨润土：7.9%；
含泥量：10%；
烧灼减量：2.6%；
水分：2.7%；
根据缸体的尺寸和形状利用型砂制备上型砂芯和相应的下型砂芯，将上型砂芯与相应的下型砂芯进行组装到一起，组成铸造砂型；调整浇包浇注角度，使浇包内的铁液流入铸造砂型内，从而完成浇注作业，再进行冷却，脱模，即可。其中，浇注后，冷却的方式可以采用风冷、水冷或其它冷却方式进行。
实施例2
以8°的倾斜角进行浇注，浇注的平均时间控制在21s±0.5s，铸造砂型以紧实率34%的型砂，采用的铸造型砂制成，型砂的热湿拉强度为3.7kPa。铁液为灰铸铁；所述灰铸铁规格采用HT230。膨润土为羟基化膨润土，其中，羟基化膨润土制备方法为：将膨润土按1:10质量比例添加到去离子水中，调节温度至85℃，保温搅拌30min，得到混合浆液，采用0.5mol/L的氢氧化钠溶液调节混合浆液的pH至10.2，继续搅拌30min，然后再添加盐酸多巴胺，盐酸多巴胺与膨润土质量比为1:5；继续反应5小时，然后进行高速离心分离，干燥，得到改性膨润土，将改性膨润土按1:15质量比例添加到质量分数为30%的甘油溶液中，在氮气气氛保护下，调节温度至130℃，保温搅拌40min，然后再添加二乙烯三胺，继续搅拌反应4小时，二乙烯三胺添加量为甘油溶液质量的2.5%，然后进行离心分离，水洗，在60℃的干燥箱中进行干燥10小时，自然冷却至室温，即可。羟基化膨润土总阳离子交换量为0.80meq/g，在去离子水中羟基化膨润土的膨胀量为8.16ｍＬ/ｇ。
型砂参数如下：
粒度：80目；
紧实率：34%；
湿压强度：0.13MPa；
羟基化膨润土：8.0%；
含泥量：11%；
烧灼减量：2.8%；
水分：2.8%；
根据缸体的尺寸和形状利用型砂制备上型砂芯和相应的下型砂芯，将上型砂芯与相应的下型砂芯进行组装到一起，组成铸造砂型；调整浇包浇注角度，使浇包内的铁液流入铸造砂型内，从而完成浇注作业，再进行冷却，脱模，即可。其中，浇注后，冷却的方式可以采用风冷、水冷或其它冷却方式进行。
实施例3
以7°的倾斜角进行浇注，浇注的平均时间控制在21s±0.5s，铸造砂型以紧实率35%的型砂，采用的铸造型砂制成，型砂的热湿拉强度为3.5kPa。铁液为灰铸铁；所述灰铸铁规格采用HT230。膨润土为羟基化膨润土，其中，羟基化膨润土制备方法为：将膨润土按1:10质量比例添加到去离子水中，调节温度至85℃，保温搅拌30min，得到混合浆液，采用0.5mol/L的氢氧化钠溶液调节混合浆液的pH至10.2，继续搅拌30min，然后再添加盐酸多巴胺，盐酸多巴胺与膨润土质量比为1:5；继续反应5小时，然后进行高速离心分离，干燥，得到改性膨润土，将改性膨润土按1:15质量比例添加到质量分数为30%的甘油溶液中，在氮气气氛保护下，调节温度至130℃，保温搅拌40min，然后再添加二乙烯三胺，继续搅拌反应4小时，二乙烯三胺添加量为甘油溶液质量的2.5%，然后进行离心分离，水洗，在60℃的干燥箱中进行干燥10小时，自然冷却至室温，即可。羟基化膨润土总阳离子交换量为0.84meq/g，在去离子水中羟基化膨润土的膨胀量为8.20ｍＬ/ｇ。
型砂参数如下：
粒度：80目；
紧实率：35%；
湿压强度：0.14MPa；
羟基化膨润土：7.9%；
含泥量：11%；
烧灼减量：2.8%；
水分：2.7%；
根据缸体的尺寸和形状利用型砂制备上型砂芯和相应的下型砂芯，将上型砂芯与相应的下型砂芯进行组装到一起，组成铸造砂型；调整浇包浇注角度，使浇包内的铁液流入铸造砂型内，从而完成浇注作业，再进行冷却，脱模，即可。其中，浇注后，冷却的方式可以采用风冷、水冷或其它冷却方式进行。
实施例4
以10°的倾斜角进行浇注，浇注的平均时间控制在21s±0.5s，铸造砂型以紧实率35%的型砂，采用的铸造型砂制成，型砂的热湿拉强度为3.8kPa。铁液为灰铸铁；所述灰铸铁规格采用HT230。膨润土为羟基化膨润土，其中，羟基化膨润土制备方法为：将膨润土按1:10质量比例添加到去离子水中，调节温度至85℃，保温搅拌30min，得到混合浆液，采用0.5mol/L的氢氧化钠溶液调节混合浆液的pH至10.2，继续搅拌30min，然后再添加盐酸多巴胺，盐酸多巴胺与膨润土质量比为1:5；继续反应5小时，然后进行高速离心分离，干燥，得到改性膨润土，将改性膨润土按1:15质量比例添加到质量分数为30%的甘油溶液中，在氮气气氛保护下，调节温度至130℃，保温搅拌40min，然后再添加二乙烯三胺，继续搅拌反应4小时，二乙烯三胺添加量为甘油溶液质量的2.5%，然后进行离心分离，水洗，在60℃的干燥箱中进行干燥10小时，自然冷却至室温，即可。羟基化膨润土总阳离子交换量为0.82meq/g，在去离子水中羟基化膨润土的膨胀量为8.22ｍＬ/ｇ。
型砂参数如下：
粒度：80目；
紧实率：35%；
湿压强度：0.14MPa；
羟基化膨润土：8.1%；
含泥量：12%；
烧灼减量：3%；
水分：2.9%；
根据缸体的尺寸和形状利用型砂制备上型砂芯和相应的下型砂芯，将上型砂芯与相应的下型砂芯进行组装到一起，组成铸造砂型；调整浇包浇注角度，使浇包内的铁液流入铸造砂型内，从而完成浇注作业，再进行冷却，脱模，即可。其中，浇注后，冷却的方式可以采用风冷、水冷或其它冷却方式进行。
试验：
采用实施例方法进行浇注150次，记录夹砂结疤数，统计夹砂结疤率；
表1
由表1可以看出，本发明浇注方法能够大幅度的降低夹砂结疤率。
以实施例1为为浇注方法，对不同铸造砂型含水率，对于浇注铸件夹砂结疤率影响，如图1，由图1可以看出，不同含水率的铸造砂型进行浇注后，铸件夹砂结疤明显不同，在2.7-2.9%范围含水率，能够大幅度的降低夹砂结疤率，从而提高铸件的合格率和质量。
浇注喷铁液也称水爆炸，本发明方法能够有效的降低浇注喷铁液的现象，从而改善铸件的质量，以实施例1为浇注方法，图2为不同羟基化膨润土含量对于浇注喷铁液比例的影响。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种改善缸体外腔夹砂的铸造方法，其特征在于，向缸体铸造砂型中以倾斜的方式进行浇注铁液，直至铁液充满型腔；
所述倾斜的方式为以小于12°的倾斜角进行倾倒浇注；
所述铸造砂型以紧实率不高于35%的型砂砂制成。
2.根据权利要求1所述的一种改善缸体外腔夹砂的铸造方法，其特征在于，所述铁液为灰铸铁；
所述灰铸铁规格采用HT230。
3.根据权利要求1所述的一种改善缸体外腔夹砂的铸造方法，其特征在于，所述倾斜角优选5-10°。
4.根据权利要求1所述的一种改善缸体外腔夹砂的铸造方法，其特征在于：所述型砂紧实率优选33-35%。
5.根据权利要求4所述的一种改善缸体外腔夹砂的铸造方法，其特征在于，所述型砂中水分含量不高于3%，型砂中膨润土含量不高于8.2%。
6.根据权利要求5所述的一种改善缸体外腔夹砂的铸造方法，其特征在于，所述型砂中水分含量优选2.7-2.9%；
所述型砂中膨润土含量优选7.9-8.1%。
7.根据权利要求6所述的一种改善缸体外腔夹砂的铸造方法，其特征在于：所述膨润土为羟基化膨润土。
8.根据权利要求7所述的一种改善缸体外腔夹砂的铸造方法，其特征在于：所述羟基化膨润土总阳离子交换量为0.85-0.88meq/g，去离子水中羟基化膨润土的膨胀量为8.12-8.22ｍＬ/ｇ。
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| CN107008850A (zh) * | 2017-04-25 | 2017-08-04 | 黄石东贝铸造有限公司 | 一种可以防止气缸座铸件粘砂的型砂 |
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2022
- 2022-11-01 CN CN202211354005.5A patent/CN115608918A/zh active Pending
Patent Citations (6)
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 刘育国等: "缸体外腔夹砂缺陷的原因及对策", 第十七届中国铸造协会年会论文集, 23 May 2021 (2021-05-23), pages 1 - 18 * |
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