CN1261562A - 汽车发动机曲轴箱体的铸造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种汽车发动机曲轴箱体的铸造工艺,主要特点如下:1.根据铸件和底注立浇的特点将外型和内芯分解成多个砂块,各砂块均用冷硬树脂砂制作;2.将各砂块积木拼搭式组装并粘合成一体再用夹具夹紧即形成铸型,在铸型四周围砂扎紧即可浇注;3.在铸型顶部设置溢口;4.熔炼时加入含铈稀土合金。此种工艺能避免砂芯移位、变形、断裂,便于排气除渣,还能省去造型机与砂箱,减少用砂量,有利于提高铸件合格率和降低成本。

Description

汽车发动机曲轴箱体的铸造工艺

本发明属于汽车发动机曲轴箱体(又称缸体)的铸造工艺。

汽车发动机曲轴箱体结构复杂且壁薄、强度要求高，因此铸造难度较大。从引进的铸造生产线分析及国内的生产现状调查，目前普遍采用的铸造工艺为：从缸筒中心线水平分型、卧式浇注，普通粘土砂造外型、树脂砂制芯；夹具下芯、合箱成型；熔炼铁水、浇注铸型。此种铸造工艺尽管较为成熟，但却存在以下缺点：1.由于铁水先填充箱体位于下砂箱底部一侧，再填充箱体位于上砂箱一侧，因此气体、渣、浮砂等上浮于箱体一侧，易于使箱体产生气孔、渣孔、夹砂等缺陷而报废；2.浇注时，铸型中的砂芯、特别是水套芯在铁水浮力作用下易错位、变形、甚至断裂，从而导致箱体报废；3.砂芯芯头需加大、加长，必然增大型砂、芯砂的用量；4.砂芯立起组装好后需旋转180°下芯，一是操作不方便，二是易于损坏砂芯；5.需大量砂箱和造型机造型，从而增加了成本。

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种底注立浇式的汽车发动机曲轴箱体铸造工艺，此种工艺不仅能减少铸造缺陷、提高箱体铸坯件的合格率，而且能减少投资、降低成本。

本发明的目的是这样实现的：打破传统的造型理论，铸型工艺设计不受分型面及上下箱之分的限制，而是根据铸件和底注立浇的特点构思砂块的形状和数量。

本发明提供的汽车发动机曲轴箱体的铸造工艺虽然同样包括造型制芯、组芯合型、熔炼、浇注和铸件处理工序，但却对造型制芯、组芯合型工序进行了本质的改进：

1.造型制芯

根据铸件和底注立浇的特点将外型和内芯分解成多个砂块，各砂块均设计有组芯合型用的定位装置，各砂块均用冷硬树脂砂制作，这样就使外型和内芯的制作方法相同，只需设计模具，而不再需要造型机和下芯夹具等。

3.组芯合型

将制作好的各砂块积木拼搭式组装并用粘结剂粘合成一体再用夹具夹紧即形成铸型，在铸型四周围砂扎紧即可浇注。与传统工艺相比，没有了复杂的下芯操作，废除了造外型用的砂箱。

为了更好地实现发明目的，本发明提供的铸造工艺还采取了以下技术措施：

1.将形成缸筒和曲轴箱内腔形状的主芯砂块设计成整体结构，且砂块的缸筒部分设计成中空式，以便在浇注前装入铁丸提高冷却速度。

2.在铸型顶部设置溢口，以利于排气，补缩、吸渣。

3.在浇注系统的内浇口设置过滤网，以过滤铁水，减少夹渣。

4.在熔炼时加入含铈稀土合金0.5～0.8％，以净化铁水，缩短石墨长度。

本发明提供的铸造工艺的具体操作由以下的实施例及其附图给出。

图1是本发明所提供的汽车发动机曲轴箱体的铸型外形图；

图2是本发明所提供的汽车发动机曲轴箱体的铸型内部结构图。

图3是主芯的剖视图。

实施例：

本实施例为重庆长安汽车公司所生产的微型汽车用的JL465Q(或JL462Q)发动机的曲轴箱体的铸造工艺。

1.造型制芯

(1)型砂、芯砂制备

外型与内芯均用冷硬树脂砂制作，其配方如下表：

组元	石英砂	呋喃树脂	偶联剂	固化剂
					规格	70-140目	DZF-3C	KH550	苯黄酸
配比	100	为砂的1.5～3％	为树脂的0.2～0.3％	为树脂的30～50％

混砂工艺为：石英砂与固化剂一起混碾2秒钟后加入呋喃树脂与偶联剂一起混碾6秒钟即可出砂使用。

(2)外型内芯的设计与制作

外型设计成四个砂块：小端砂块2、大端砂块7、前砂块(内设直浇道)8、后砂块3各一个，它们形成曲轴箱体的四个侧面；内芯设计成十二个砂块：主芯砂块11一个，水套芯砂块10两个、油道芯砂块12六个、浇道底板砂块1一个、浇口杯砂块5一个、溢口砂块6一个，它们形成曲轴箱体的内部结构与浇注系统。内芯中，主芯11最为复杂，其结构如图3所示，它既要形成缸筒又要形成曲轴箱体的内腔形状，为了提高缸筒的耐磨性，所以将主芯的缸筒部分设计成中空式，以便通过装入铁丸4提高冷却速度来得到高耐磨性所对应的金相组织。上述各砂块均设计有组芯合型用的定位装置。

外型、内芯的各砂块用模具制作，手工或机器操作均可。

2.组芯合型

将各砂块去除飞边，毛刺与浮砂，然后按工艺设计图组装。组装方式为积木拼搭式，其顺序如下：

(1)将主芯砂块安装在浇道底板砂块上，并在内浇道与主芯之间设置高硅陶瓷纤维过滤网；

(2)将两个水套芯砂块粘合好后套装在主芯座上；

(3)将外型小端砂块与大端砂块分别组合到主芯的两端并检查结合处是否紧密；

(4)将油道芯砂块粘合于主芯上并检查油道芯底与主芯是否有悬空现象；

(5)将外型前砂块与后砂块分别组合到主芯的前后两侧并检查装配线是否吻合；

(6)用铁板、螺栓构成的夹具夹紧组装好的铸型并将铸型运至浇注现场；

(7)在铸型顶部安装溢口砂块与浇口杯，将中空缸筒装满铁丸，在铸型四周围砂扎紧。

组装好后的铸型如图1、图2所示。

3.熔炼与浇注

(1)配料

按以下化学成份配料：C3.2～3.35、Si2.0～2.2、Mn0.6～0.8、p≤0.08、S≤0.05、Cu0.4～0.6、Sn0.07～0.09。

(2)熔炼铁水

采用中频电炉熔炼，当铁水温度升到1500℃时打渣并加入含铈I号稀土合金0.5～0.8％，熔化后打渣出铁水。

(3)浇注

铁水温度降至1400～1410℃时浇注。

4.铸件处理

(1)浇注后6小时、铸件温度降至500℃以下开箱取件。

(2)清砂，去除溢口、浇注系统、飞边、气刺及抛丸，打炉号。

(3)消除内应力退火：升温至580℃～620℃保温两小时随炉冷却到200℃以下出炉，再抛丸去掉氧化皮。

(4)划线检查

(5)试气压：在专用试压机上加两个大气压保持3分钟不漏即为合格。

(6)喷漆入库。

本发明具有以下优点：

1.铁水从浇口杯进入型腔后竖直沿主芯，水套芯和油道芯上升，对各芯不产生浮力故能避免砂芯移位、变形、断裂等现象产生，从而提高了铸坯件的合格率。

2.浇注时产生的气体能从溢口排出，夹渣、浮砂随着铁水从下至上竖直充型集中到溢口，待铸型冷却后去除溢口可获得无渣孔、气孔的铸坯件。

3.主芯的空心缸筒内装满铁丸提高了缸筒壁的冷却速度，从而使缸筒壁的金相组织中增大了珠光体含量并细化了珠光体和石墨片，有利于提高缸筒的耐磨性，延长缸筒的使用寿命。

4.在内浇口处设置过滤网，使进入型腔的铁水无一次夹渣，可减少铸造缺陷，提高铸坯件的合格率。

5.在铁水熔炼出炉前加入含铈稀土合金，既能除气除渣，净化铁水，又能缩短石墨片的长度，有利于铸坯件合格率和机械性能的提高。

6.外型、内芯的工艺设计使组芯合型操作方便，且不需专用夹具与设备。

7.主芯和水套芯在浇注时不受浮力作用，因此芯头设计短，可节约大量树脂砂，降低成本。

9.制作外型不需造型机和砂箱，可减少投资。

Claims (9)

1.一种汽车发动机曲轴箱体的铸造工艺，包括造型制芯、组芯合型、熔炼、浇注和铸件处理工序，其特征在于：

(1)造型制芯

浇注系统为底注立浇式，根据铸件和浇注系统的特点，将外型和内芯分解成多个砂块，各砂块均设计有组芯合型用的定位装置，各砂块均用冷硬树脂砂制作，

(2)组芯合型

将各砂块积木拼搭式组装并用粘结剂粘合成一体再用夹具夹紧即形成铸型，在铸型四周围砂扎紧即可浇注。

2.根据权利要求1所述的汽车发动机曲轴箱体的铸造工艺，其特征在于形成缸筒和曲轴箱体内腔形状的砂块为整体结构，且砂块的缸筒部分设计成中空式，以便在浇注前装入铁丸提高冷却速度。

3.根据权利要求1或2所述的汽车发动机曲轴箱体的铸造工艺，其特征在于溢口设置在铸型顶部。

4.根据权利要求1或2所述的汽车发动机曲轴箱体的铸造工艺，其特征在于浇注系统的内浇口处设置有过滤网。

5.根据权利要求3所述的汽车发动机曲轴箱体的铸造工艺，其特征在于浇注系统的内浇口处设置有过滤网。

6.根据权利要求1或2所述的汽车发动机曲轴箱体的铸造工艺，其特征在于熔炼时加入含铈稀土合金0.5～0.8％。

7.根据权利要求3所述的汽车发动机曲轴箱体的铸造工艺，其特征在于熔炼时加入含铈稀土合金0.5～0.8％。

8.根据权利要求4所述的汽车发动机曲轴箱体的铸造工艺，其特征在于熔炼时加入含铈稀土合金0.5～0.8％。

9.根据权利要求5所述的汽车发动机曲轴箱体的铸造工艺，其特征在于熔炼时加入含铈稀土合金0.5～0.8％。

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