CN203508940U - 一种汽缸盖的复合铸造装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种汽缸盖的复合铸造装置，包括用石子埋入砂箱中的砂型，所述砂型是由型芯、上模壳体和下模壳体组成，三者组装为一体而形成的内部空腔构造与汽缸盖铸件构造相应；所述型芯、上模壳体和下模壳体是利用相应的模具将自硬砂加压成型而制得；所述型芯的端面、上模壳体的壁上和下模壳体的壁上相应的设置有通气孔；所述上模壳体上还设置有浇道和冒口。本实用新型克服现有汽缸盖铸造过程中存在的缺点，提高汽缸盖铸件质量和成品率，实现铸模原料循环利用，改善铸造车间作业环境，提高生产效率。

Description

一种汽缸盖的复合铸造装置

技术领域

本实用新型涉及金属材料铸造领域，尤其是一种用于汽缸盖的复合铸造装置。 

背景技术

汽缸盖是汽车发动机的关键部件，对尺寸精度要求高，同时其属于薄壁铸件，因此铸造难度非常大，现有的铸造汽缸盖的方法有消失模铸造、金属型铸造、砂型铸造等，这些都存在缺点。 

消失模铸造是将与汽缸盖尺寸形状相似的泡沫模具表面刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振动造型，在负压下浇注，使泡沫模具气化，液体金属占据泡沫模具位置，凝固冷却后形成汽缸盖的新型铸造方法。消失模铸造存在以下缺点：由于泡沫模具的强度低，对温度的敏感性大，在造型过程中由于外力作用及振动和抽真空的影响，泡沫模具容易变形，最终导致汽缸盖铸件变形；泡沫模具上涂料涂覆不均匀，或者在埋箱造型时形成填砂盲区，盲区处型砂的紧实度较低，涂料层易遭到破坏，在浇铸时会出现粘砂、夹砂等铸造缺陷；铁液浇入砂箱后，泡沫模具在铁水高温下碳化、燃烧、气化，经振动紧实的砂箱透气性不好，使得气化后的气体排除不干净，会导致汽缸盖铸件中的气孔多，且泡沫分解产生的气体不环保；泡沫模具在高温下产生的游离碳会富集在汽缸盖铸件内部或铸件表面上形成积碳，使汽缸盖铸件中的含碳量升高，产生增碳现象，使汽缸盖铸件的机械性能下降而报废。 

金属型铸造是采用耐热合金钢制作铸模，将液体金属浇入金属铸模，以获得铸件的一种铸造方法。金属型铸造存在以下缺点：原料为耐热合金钢，价格昂贵，使得铸造成本高；金属铸模不透气，而且无退让性，易造成汽缸盖铸件浇不足、开裂等缺陷；金属铸模加工复杂，铸造条件苛刻，使得铸造工艺复杂。 

型砂铸造是传统的铸造工艺，目前我国的汽缸盖铸造行业仍在大量使用砂型铸造。砂型铸造是以型砂和芯砂为造型材料制成铸模，液态金属在重力下充填铸模来生产铸件的铸造方法。砂型铸造存在的缺点有：铸造时使用大量的型砂和芯砂，型芯是由石英砂、粉煤灰、膨润土、树脂粘结剂等混合而成，需要人工造型，使得劳动强度大，占用人力多，且环境污染严重，车间环境非常差；每只砂质铸型只能使用一次，使得生产效率低；所得汽缸盖铸件尺寸精细度差，容易出现错箱、砂眼、表面粗糙等，进而影响汽缸盖铸件质量；铸模透气性差，汽缸盖铸件易产生气孔及浇注不均匀，成品率低。 

铸造行业中一直努力解决如下问题：(1)减少铸型砂的使用量，实现铸模原料循环利用，从而改善车间环境，减少污染，降低铸造过程劳动强度；(2)提高铸模的透气性，解决铸件中有气孔，浇注不足等问题；(3)提高铸模的精细度，避免产生填砂盲区等；(4)提高铸件成品率，规范铸造工艺流程，避免人为操作对铸件质量的影响；(5)提高铸造生产效率。 

实用新型内容

本实用新型的需要解决的技术问题是提供一种汽缸盖的复合铸造装置，克服现有汽缸盖铸造过程中存在的缺点，提高汽缸盖铸件质量和成品率，实现铸模原料循环利用，改善铸造车间作业环境，提高生产效率。 

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是： 

一种汽缸盖的复合铸造装置，包括用石灰石的石子埋入砂箱中的砂型，所述砂型是由利用相应的模具将自硬砂加压而制成的型芯、上模壳体和下模壳体组成，所述型芯、上模壳体和下模壳体三者组装为一体后而形成的内部空腔构造与汽缸盖铸件构造相应；所述型芯的端面、上模壳体的壁上和下模壳体的壁上设置有通气孔；所述上模壳体上还设置有通到砂箱内的石子上面的浇道和冒口； 

本实用新型的进一步改进在于：所述上模壳体和下模壳体的外表面形状随汽缸盖铸件的外表形状加厚而成，上模壳体和下模壳体的厚度不小于5mm； 

本实用新型的进一步改进在于：所述上模壳体和下模壳体的厚度为8mm～20mm； 

本实用新型的进一步改进在于：所述通气孔的孔径为1mm～4.5mm； 

本实用新型的进一步改进在于：所述石子的粒度大于通气孔的孔径，石子的粒度为5mm～8mm。 

由于采用了上述技术方案，本实用新型所取得的技术进步在于： 

采用本实用新型所述的一种汽缸盖的复合铸造装置，可以减少自硬砂(即型砂)的使用量。传统采用砂型铸造方法或消失模铸造方法铸造汽缸盖的过程中需要使用大量铸型砂来制作铸模，以保证铸模的尺寸稳定性，通常模型厚度约为200mm，即型腔外面的型砂的厚度不小于200mm；本实用新型依照汽缸盖铸件具体形状，将汽缸盖砂型铸模分为型芯、上模壳体和下模壳体三部分，并可以像制造型芯一样使用金属模具通过机械加压制作上模壳体、下模壳体，上模壳体、下模壳体的壁厚为5mm以上时即可保证上下模壳体的足够强度和较好的尺寸稳定性，当上模壳体、下模壳体的壁厚为8mm～20mm时，效果最好，采用此种方法可以极大减少了型砂的使用量，从而减少树脂等粘结剂的使用量。同时，上模壳体和下模壳体的壁厚较薄，在浇注钢水时，型砂的整体温度会很高，在钢水高温作用下，树脂等粘结剂会完全燃烧气化分解，避免因不完全分解而散出有害气体，因此可以改善铸造车间环境，减少了粉尘、烟尘污染。 

本实用新型所述的一种汽缸盖的复合铸造装置整体透气性较好，在砂箱中用石子代替原有砂型铸造的型砂，对模压成型的砂型进行压模处理，由于石子的粒度大小远远大于型砂，压实后石子间存在较大的间隙，并且上、下模壳体的厚度较薄，通气孔较短，从上模壳体、下模壳体壁上设置的通气孔排出气体，可以顺利的排到砂箱的外面，这些措施能显著改善砂箱的透气性，在铸造过程中能使砂型内腔中的气体和热量的散失速率加快，保证了汽缸盖铸件的冷却速度，提高汽缸盖铸件的质量。 

本实用新型所述的一种汽缸盖的复合铸造装置可以提高汽缸盖铸件的成品 率，传统砂型铸造或消失模铸造过程中，通常需要经过埋砂造型、起模等步骤，制作工艺复杂，所得模具也会出现瑕疵，进而影响铸件成品率，本实用新型采用冲压模具制作砂型上模、砂型下模和砂型芯模，所得铸模组件标准，组装方便，可减少人为因素对铸件质量的影响。 

本实用新型所述的一种汽缸盖的复合铸造装置可以提高汽缸盖铸造生产效率，由于通过机械加工形式采用模具压制上模壳体、下模壳体和型芯，可以批量专业生产上模壳体、下模壳体和型芯，然后组装成砂型，在浇注钢水前将组装好的砂型埋于石子中即可，可以代替传统的用模型进行埋砂造型的工作，使此工序不再有过高的技术含量，可以大大缩短造型时间，造型现场的生产效率可以提高200％以上。并且，由于石子颗粒较大，其不会产生尘土，也避免了原来型砂中的煤粉飞扬的污染情况。采用本实用新型的技术方案后，铸造车间可以向其它冷加工车间一样，干净整洁。 

本实用新型所述的一种汽缸盖的复合铸造装置所用的铸造原料可以循环利用，拆模后将石英砂和石子分离，石英砂和石子均可循环利用。本实用新型采用的石子为石灰石，即使在浇注过程中，钢水会将石子粘接成块，也可以将被钢水粘连的石子作为炼铁过程中的造渣剂使用，可将被钢水粘连的石子填入炼铁炉，实现对溢出钢水和石子的回收利用。 

本实用新型所述的一种汽缸盖的复合铸造装置采用的石子的粒度应大于上模壳体、下模壳体上的通气孔的孔径，以防止石子进入型腔中，造成铸件夹砂的缺陷。但石子的粒度最好在5～8mm为宜，直径在5～8mm颗粒不但透气好，而且在砂箱中的填充量较大，能够将砂型压实。 

由以上可知，本实用新型能够解决现有汽缸盖铸造中存在的诸多问题，特别是在改善汽缸盖铸件质量，提高汽缸盖铸件成品率，改善铸造环境及实现原料循环利用等方面都具有显著的进步。 

附图说明

图1是本实用新型合箱后的砂箱示意图。 

其中：1、型芯，2、上模壳体，3、下模壳体，4、石子，5、砂箱，6、通气孔，7、浇道，8、冒口。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明。 

本实用新型所述的一种汽缸盖的复合铸造装置包括用石子4埋入砂箱5中的砂型，石子4的材质是石灰石，砂型是由型芯1、上模壳体2和下模壳体3组成，三者组装为一体而形成的内部空腔构造与汽缸盖铸件构造相应；型芯1、上模壳体2、下模壳体3是利用相应的模具将自硬砂加压成型而制得；型芯1的端面、上模壳体2的壁上和下模壳体3的壁上相应的设置有通气孔6；上模壳体2上还设置有浇道7和冒口8，浇道7和冒口8通到砂箱5内的石子4的上面。 

具体制作如以下步骤所示： 

步骤1、模具设计，压模制作，依照汽缸盖铸件具体形状，按照铸造工艺要求，将汽缸盖的铸模分解为型芯1、上模壳体2和下模壳体3，并依照型芯1、上模壳体2和下模壳体3的具体形状，设计制作能够压制出相应于型芯1、上模壳体2和下模壳体3的各种上下模具。型芯1的上下模具应保证与铸件的孔洞相应，上模壳体2和下模壳体3的上下模具出保证与铸件的外形相同外，还要保证压制出来的上模壳体2和下模壳体3的壁厚均匀，能够保证上模壳体2和下模壳体3具有足够的机械强度，以防转运和组装过程中上模壳体2和下模壳体3碎裂。上模壳体2和下模壳体3的壁厚应不小于5mm，通常设计为8mm～20mm，最好为8～10mm。 

步骤2、将石英砂和树脂粘结剂混合均匀后加入冲压模具中，使用压力机压制作型芯1、上模壳体2和下模壳体3，在型芯1端面上、上模壳体2的壁上和下模壳体3的壁上根据工艺需要设置通气孔6，通气孔6的孔径通常为1mm～4.5mm。型芯1可以使用芯砂为原料，上模壳体2和下模壳体3可以使用型砂(也称为自硬砂)为原料。 

步骤3、组型：分别根据铸造工艺要求，将型芯1、上模壳体2和下模壳体 3进行预处理后，将型芯1、上模壳体2和下模壳体3组装成砂型；砂型的上模2壳体和下模壳体3扣合后，由型芯1、上模壳体2和下模壳体3三者组装为一体而形成的内部空腔构造与汽缸盖铸件构造相应。 

步骤4、合箱：将砂箱5放到一平台上或者造型生产线的运输车上，在砂箱5内部先铺设一层石灰石材质的石子4，再将组装好的包括型芯1、上模壳体2和下模壳体3的砂型放在砂箱5中底层石子4的上面，在上模壳体2的上面安装浇道7、浇口杯、冒口8等浇注系统，然后再向砂箱5中加入石子4并振实，以使砂型被石子4牢固的埋在砂箱5中。使用的石子4为石灰石，石子4粒径范围5mm～20mm，可以根据铸件的大小而定，但最好使用5～8mm的石灰石。这样既能保证对铸模进行良好的支撑固定，石子4间的间隙也能保证良好的透气性。 

步骤5、浇注成型，将熔炼好的钢水浇入砂型中，待铸件冷却成型后即可拆箱。 

步骤6、原料回收，拆箱时可用筛分设备将石英砂与石子4分离后回收，石英砂送往压制上下模壳体的车间制作上模壳体2、下模壳体3，石子4送往合箱车间，被溢出的铁水粘接成块的石子送往炼铁炉中作造渣剂。 

本实用新型所述的一种汽缸盖的复合铸造装置，其特点为：一是采用模具压制型芯、上模壳体和下模壳体，再将三者组装成砂型，三者组装为一体而形成的内部空腔构造与汽缸盖铸件构造相应；二是采用石子将型砂埋入砂箱。由于该复合铸造装置具有上述特点，使得在采用本实用新型铸造汽缸盖时，克服现有汽缸盖铸造过程中存在的缺点，提高汽缸盖铸件质量和成品率，实现铸模原料循环利用，改善铸造车间作业环境，提高生产效率。 

Claims (5)

1.一种汽缸盖的复合铸造装置，其特征在于：包括用石灰石的石子(4)埋入砂箱(5)中的砂型，所述砂型是由利用相应的模具将自硬砂加压而制成的型芯(1)、上模壳体(2)和下模壳体(3)组成，所述型芯(1)、上模壳体(2)和下模壳体(3)三者组装为一体后而形成的内部空腔构造与汽缸盖铸件构造相应；所述型芯(1)的端面、上模壳体(2)的壁上和下模壳体(3)的壁上设置有通气孔(6)；所述上模壳体(2)上还设置有通到砂箱(5)内的石子(4)上面的浇道(7)和冒口(8)。 

2.根据权利要求1所述的一种汽缸盖的复合铸造装置，其特征在于：所述上模壳体(2)和下模壳体(3)的外表面形状随汽缸盖铸件的外表形状加厚而成，上模壳体(2)和下模壳体(3)的厚度不小于5mm。 

3.根据权利要求2所述的一种汽缸盖的复合铸造装置，其特征在于：所述上模壳体(2)和下模壳体(3)的厚度为8mm～20mm。 

4.根据权利要求1所述的一种汽缸盖的复合铸造装置，其特征在于：所述通气孔(6)的孔径为1mm～4.5mm。 

5.根据权利要求1所述的一种汽缸盖的复合铸造装置，其特征在于：所述石子(4)的粒度大于通气孔(6)的孔径，石子(4)的粒度为5mm～8mm。