CN1211481A - 柴油机缸套的铸造方法及专用筒体 - Google Patents
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Abstract
柴油机缸套的铸造方法及专用筒体,特别适宜工作面为内孔,对内孔有特殊要求零件的制作。缸套型模中放入由专用筒体制成的筒体泥芯,并将工作面放在型模的底部。铁水迅速从浇口由上向下,并从带横浇口的分型面进入型腔,再从下向上灌满型腔,浇注后迅速放水入筒体泥芯内腔,待水沸腾后,不断持续加水保持原水位。此方法将传统的从外到内的冷却方向,改变成由内到外,使缸套内壁结晶致密,硬度均匀,不存在任何铸造缺陷,提高了耐磨性、生产安全、成品率高、投资少、降低了生产成本。
Description
本发明涉及一种铸造方法，特别适宜工作面为内孔，对内孔又有特殊技术要求的柴油机缸套的铸造方法及专用筒体。
缸套是柴油机的关键零件，因此对其有较高的技术要求，首先应具有耐磨性和致密性，并要求缸套的水腔部分和爆炸腔内壁分别要承受0.4MPa、10.5MPa压力和历时5分钟不漏水的水压试验，并要求铸件硬度HB在200～260°，上、下内壁硬度差不超过±30°。而缸套的主要工作面是在爆炸室，是在缸套的内孔处，因此对内孔要求更高，铸件不得有任何铸造缺陷，否则铸件就得报废。
现生产缸套铸件的常规方法有两种，较为先进的是离心浇注，但因材料需选用硼铸铁或各种合金铸铁，但硼铸铁容易产生偏折，并在最后凝固处产生偏折，而其冷却方向是从外向内，内孔最后冷却因此容易产生偏折。同时又因离心力的作用，使非金属氧化物，夹渣都吸附在缸套的内孔上，内孔经加工后，就出现了不同程度的铸造缺陷，如夹渣、氧化物、白斑等现象。
还有一种砂型铸造的缸套，铁水浇入砂型后处于静止状态，就不会产生偏折，但其冷却方向仍是从外到内孔，因而内孔结晶粗大，降低硬度，影响耐磨性。同时为了使铸件达到顺序凝固的目的，只好将缸套的最厚部分即主要部分爆炸腔放在顶部，并加大顶部冒口，采用雨淋浇注，使氧化物、夹渣等杂质都吸附在铸件的内外壁上。
上述两种铸造方法都很难达到缸套内孔所要具备的技术条件，因此铸件的报废率较大、生产成本高，给企业造成很大的经济损失。
本发明的目的在于提供一种柴油机缸套的铸造方法及专用筒体，用此方法浇注的缸套其内壁结晶致密、硬度均匀、不存在任何铸造缺陷，提高了耐磨性，适用于大量连续生产，并能充分利用回炉铁，生产安全、成品率高、降低了生产成本。
本发明是这样实现的：柴油机缸套的铸造方法它包括下列步骤：
a．按铸造规范制作带横浇口分型面的外模型砂箱、定位泥芯，浇口泥芯。
b．制作筒体泥芯，在专用筒体外涂覆10～100mm的树脂自硬砂，并将型砂捣实后，在其外表面上涂料制成筒体泥芯待用。树脂自硬砂由以新砂重量100为单位，配以1.25～1.45％的呋喃树脂及占树脂30～60％的磺酸类作固化剂，占树脂0.2～0.3％的硅烷混合搅拌成。
c．将待用的筒体泥芯吊入底箱上，外表面依次套入1个或1个以上带有横浇口分型面的型砂箱，并用长螺钉将各型砂箱连接成整体的缸套型模，并放上定位泥芯，浇管上有与型砂箱上横浇口分型面相应数量的横浇口，并相互对准。
d．从浇管端的直浇口由上向下浇入温度为1300～1400℃的铁水，铁水主要通过最下面的一个横浇口分型面进入型模，并从下向上灌满型腔，同时铁水也经各横浇口分型面上的内浇口进入型腔，进行浇注。
e．浇注后，迅速放水到筒体泥芯中间空腔内，直到限位块处，待水沸腾后，并不断加水保持原水位。
f．浇注25～35小时后再开箱取出铸件。
专用筒体为长筒体，外壁上有均布的并间断焊接固定的加强筋，上端在冒口位置下端处的内壁上固定带通孔的限位块，上端内壁还固定带通孔的吊环，底部固定底板，底板直径与筒体泥芯直径相等。
图1．本发明浇注示意图(已注成，拿掉型砂箱)
图2．图1的俯视图
图3．筒体结构示意图
下面结合附图对本发明的实施例作进一步描述
本发明以RTA76型柴油机缸套为例，采用HT250 P-V-CU-B合金铸铁，手工造型(此铸造方法以下称水冷法)。
专用筒体(2)为长筒体由钢管制成，在其外壁焊接固定由圆钢制作的、均匀的加强筋(5)，筋间距离50～100mm，为使砂层气体顺利排出，加强筋(5)采用交叉点焊，相隔40～60mm点焊一次，并使焊点成均布的螺旋形。筒体(2)上端，冒口位置下端处的内壁上焊接固定两带通孔的圆环形的限位块(3)上端口处有止口、施工时便于放置罩盖、避免泥砂落入筒体(2)内，上端内壁还焊接固定中间带通孔的吊环(4)供吊装用，底部焊接固定底板(1)(俗称泥芯头)，并使底板(1)直径与筒体泥芯的直径相等。
包括下列步骤：
a．按铸造规范制作外模型砂箱，横浇口分型面3个、定位泥芯4个、浇口泥芯6个。
b．制作筒体泥芯，在专用筒体外涂覆厚25～50mm的树脂自硬砂，并将型砂捣实后，在其外表面第一次涂醇基铸钢涂料，第二次再涂一层醇基石墨涂料。树脂自硬砂由40～70目新砂重量100为单位，配以1.25～1.45％的呋喃树脂及占树脂30～60％的磺酸类作固化剂，占树脂0.2～0.3％的硅烷混合搅拌成。
泥芯要求水份＜0.1～0.2％，含泥量＜0.3％，24小时后能承受1.6～1.8MPa的抗拉强度。
c．将待用的筒体泥芯吊入底箱上，外表面依次套入制作好的3只带有横浇口分型面的型砂箱，并用长螺钉将各型砂箱连接成整体的缸套型模，并放上定位泥芯，3个横浇口分型面上有相同、均布的12个内浇口与外圈环形横浇口相通，而3环形横浇口又分别对准浇管上相应的3层6个横浇口。
d．从浇管端的直浇口由上向下浇入温度为1340～1360℃的铁水，铁水主要通过最下面的一个横浇口分型面进入型模，并从下向上灌满型腔，同时铁水也经各横浇口分型面上的内浇口均匀地进入型腔，进行浇注。
e．浇注后，迅速放水到筒体泥芯中间空腔内，直到限位块(3)处，待水沸腾后，不断加水保持原水位，以达到缸套内孔先冷却的目的。
f．浇注30小时后再开箱取出铸件。
本发明与现有技术相比：1．因采用了在筒体泥芯的内孔中冲水使冷却方向从内到外的水冷法，从而改变了传统铸造方法从外到内的冷却方向，使内孔铁质实、结晶细、耐磨性好、无夹渣，氧化物、白斑等铸造缺陷参照表1。
2．因采用了半封闭多层式浇口、快速同时凝固的方法，使铁水从下而上的平稳浇满，让各种氧化物、夹渣浮在上层冒口处，随冒口一起割掉，因而铸件质量好，上、下、内、外硬度均匀，铁水浇注后处于静止状态，没有偏折现象。
3．将零件的关键部位工作面放在铸件的底部，在冷却过程中使铸件得到自身金属液的补缩、防止缩松从而保证浇注质量。
4．因铸件毛坯质量好、形状准确，因而加工余量小，减少金加工工时，降低成本。
5．离心铸造是在高速、高温中生产，电器设备易损坏、模具易碎开裂，浇注时铁水飞溅很不安全，此水冷法与一般砂型模一样，生产安全。
6．此水冷法适宜大量连续生产，不受铁水牌号限制，可使用本级的回炉铁。
7．此水冷法虽在造型效率上比离心铸造方法要低，但其毛坯加工余量少、金加工时间少，因此总的效率相当，而离心铸造方法需要很多设备投资，同时能源消耗也大。
8．铸造成本低以6300缸套为例参照表2。
耐磨性试验(表1)
| 编号 | 产品名称及铸造方法 | 取样部位 | 磨痕宽度MM |
| 1 | 离心浇注硼缸套 | 中腰缸套内孔6mm | 0.8MM |
| 2 | 水冷砂型硼缸套 | 中腰缸套内孔6mm | 1.2MM |
| 3 | 普通砂型硼缸套 | 中腰缸套内孔7mm | 1.5MM |
| 4 | 离心浇注铜铬合金缸套 | 中腰缸套内孔6mm | 1.7MM |
上海材料研究所测定
以6300缸套为例 经济效益比较(每只)(表2)
| 项 目 | 水冷缸套 | 离心缸套 | 普通砂型缸套 |
| 铸件毛重连冒口 | 200Kg | 220Kg | 275Kg |
| 铸件成本 | 1000元 | 1100元 | 1375元 |
| 废品率 | ＜10％ | ＞16.2％ | ＞15％ |
| 铸件表面质量 | 较好 | 较差 | 一般 |
| 铸件偏折 | 没有偏折 | 局部有偏折 | 没有偏折 |
| (磨痕宽度)耐磨性试验 | 1.2mm较好 | 0.8mm较好 | 1.5mm一般 |
| 硬度HB | 本体平均值为224 | 本体平均值为225 | 本体平均值为200 |
| 活塞环磨损 | 一般 | 较大 | 较低 |
| 造型功效 | 一般 | 较好 | 一般 |
| 切削功效 | 较好 | 一般 | 较差 |
| 金属切削余量 | 车屑量为65Kg | 车屑量为101Kg | 屑量为171Kg |
| 车刀磨损 | 较好 | 较差 | 一般 |
Claims (5)
1．一种柴油机缸套的铸造方法，其特征在于它包括下列步骤：
a．按铸造规范制作带横浇口分型面的型砂箱、定位泥芯、浇口泥芯；
b．制作筒体泥芯，在专用筒体外涂覆10～100mm的树脂自硬砂，并将型砂捣实后，在其外表面上涂料制成筒体泥芯待用，树脂自硬砂由以新砂重量100为单位，配以1.25～1.45％的呋喃树脂及占树脂30～60％的磺酸类作固化剂，占树脂0.2～0.3％的硅烷混合搅拌成；
c．将待用的筒体泥芯吊入底箱上，外表面依次套入1个或1个以上带有横浇口分型面的型砂箱，并用长螺钉将各型砂箱连接成整体的缸套型模，并放上定位泥芯，浇管上有与型砂箱上横浇口分型面相应数量的横浇口，并相互对准；
d．从浇管端的直浇口由上向下浇入温度为1300～1400℃的铁水，铁水主要通过最下面的一个横浇口分型面进入型模，并从下向上灌满型腔，同时铁水也经各横浇口分型面上的内浇口进入型腔，进行浇注；
e．浇注后，迅速放水到筒体泥芯中间空腔内，直到限位块处，待水沸腾后，不断加水保持原水位；
f．浇注25～35小时后再开箱取出铸件；
2．根据权利要求1所述的铸造方法，其特征在于专用筒体(2)外涂覆25～50mm由40～70目的新砂制成的树脂自硬砂后，在其外表面第一次涂醇基铸钢涂料，第二次再涂一层醇基石墨涂料，泥芯要求水份＜0.1～0.2％，含泥量＜0.3％,24小时后能承受1.6～1.8MPa抗拉强度。
3．根据权利要求1所述的铸造方法，其特征在于铁水浇铸温度为1340～1360℃，待用的筒体泥芯吊入底箱上，外表面依次套入制作好的3只带有横浇口分型面的型砂箱，并用长螺钉将各型砂箱连接成整体的缸套型模，并放上定位泥芯，3个横浇口分型面上有相同、均布的12个内浇口与外圈环形横浇口相通，而3环形横浇口又分别对准浇管上相应的3层6个横浇口。
4．一种用于权利要求1所述方法的专用筒体，其特征在于专用筒体(2)为长筒体，外壁上有均布的并间断焊接固定的加强筋(5)，上端在冒口位置下端处的内壁上，固定带通孔的限位块(3)，上端内壁上还固定带通孔的吊环(4)，底部固定底板(1)，底板(1)直径与筒体泥芯直径相等。
5．根据权利要求4所述的专用筒体，其特征在于筒体(2)外壁上焊接间距为50～100mm由圆钢制作的加强筋(5)，加强筋(5)采用交叉点焊，相隔40～60mm点焊一次，并使焊点成均布的螺旋形。
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