CN203764892U - 发动机干式缸套机体的铸件模型 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种发动机干式缸套机体的铸件模型，包括白模部分和砂芯，所述白模部分包括外白模和内白模，所述砂芯设置在外白模中，所述砂芯内部具有中空结构，所述内白模设置在所述砂芯的内部中空位置处，所述砂芯由覆膜砂制成，且砂芯外表面均覆设有一层防护膜，所述防护膜和所述内白模、外白模之间均紧密贴合，所述外白模中设置有固定支撑卡，所述固定支撑卡的一端抵住所述砂芯的外壁，所述固定支撑卡的另一端抵住所述干砂和所述外白模结合处，所述砂芯中设置有支撑夹，且支撑夹的中部穿过所述内白模。本实用新型的好效果是解决砂芯的耐变形，耐高温，不偏移的技术问题，同时在支撑、定位方面给予创新，提高了铸件成品的合格率。

Description

发动机干式缸套机体的铸件模型

技术领域

本发明涉及金属部件热加工技术领域，具体涉及一种汽车部件的铸件模型。

背景技术

消失模铸造又称为干砂实型负压铸造，国外称之为EPC，是目前国际上最先进的铸造工艺之一，被誉为铸造史上的一次“革命”，国内外称之为21世纪绿色铸造。目前，消失模铸造技术中制作干式缸套机体时，由于缸套与外壳之间的水套部分的水套部分缝隙有限，常常导致填砂不实，这会导致机体与缸套之间的金属液渗漏，造成废品。申请公布号为CN103212669A的中国发明专利公开了一种发动机汽缸体的消失模铸件模型及其铸造方法，该模型包括：发动机汽缸体下半部分消失模模型；发动机汽缸体上半部分消失模模型 ；以及用于形成发动机汽缸体铸件模型水套部分的砂芯，其一部分装入下半部分消失模模型中，另一部分装入上半部分消失模模型中；其中，发动机汽缸体上半部分消失模模型与发动机汽缸体下半部分消失模模型粘合，形成与发动机汽缸体形状一致的铸件模型。该方法在水套部分装入砂芯，可以有效解决由于干砂填充不实导致机体与缸套之间的金属液泄露进而导致废品的问题。但是浇注时由于金属液的流速较快，砂芯接触到金属液的瞬间会使砂芯变形、发生位移，砂芯的位移往往导致缸体与缸套之间的内部结构与尺寸不够精确，造成废品。由于水套中间无任何连接，制作和浇注时容易出现砂芯变形。

砂芯作为一个重要的部件，在高温液体浇铸时下的粘合性、耐高温性、不变形性的特性要求较高，否则引起对水套部分的填充不实，从而引起金属液泄露，影响产品的质量。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种发动机干式缸套机体的铸件模型，解决砂芯的耐变形，耐高温，不偏移的技术问题，同时在支撑、定位方面给技术创新，大大提高了铸件成品的合格率。

本发明为了实现上述目的，采用的技术解决方案是：

一种发动机干式缸套机体的铸件模型，其特征在于，包括白模部分和砂芯，所述白模部分包括外白模和内白模，所述砂芯设置在外白模中，所述砂芯内部具有中空结构，所述内白模设置在所述砂芯的内部中空位置处，所述砂芯由覆膜砂制成，且砂芯外表面均覆设有一层防护膜，所述防护膜和所述内白模、外白模之间均紧密贴合，所述外白模中设置有固定支撑卡，所述固定支撑卡的一端抵住所述砂芯的外壁，所述固定支撑卡的另一端抵住所述干砂和所述外白模结合处，所述砂芯中设置有支撑夹，且支撑夹的中部穿过所述内白模，所述固定支撑卡和支撑夹均呈“工”字形，所述“工”字的二端为圆盘或椭圆盘状，所述“工”字的中间连接件为细杆状，所述防护膜包括有如下质量比的组分材料：粘接剂15％～25％、软化减容剂30％～450％和干燥剂35％～40％，其中所述粘接剂为有机树脂或无机胶粘剂，所述软化减容剂为脂肪酸酯或脂肪酸，所述干燥剂为酯、酮、醇、烃类溶剂的一种或几种的混合物。

进一步，所述固定支撑卡为偶数个，且沿内白模的轴线方向对称布置，所述固定支撑卡为带有铁磁性的金属材质制成，所述固定支撑卡朝外的一端指向所述横向定位芯头，所述固定支撑卡和支撑夹均是同一方向设置，且为交错等距离布置。

进一步，所述述砂芯上还设置芯头，所述芯头穿过外白模的工艺孔，所述芯头为偶数条，且为横向和纵向成对称设置，所述砂芯的形状模拟发动机干式机体水套部分的形状，所述外白模模拟发动机干式机体部分的形状，所述内白模模拟发动机干式缸套部分的形状。

本发明能够产生的有益效果：

（1）采用预制覆膜砂芯，提前镶入白模中，解决了由于干砂填充不实导致机体与缸套之间的水套部分的金属液泄露进而导致废品的问题，同时砂芯的防护膜独特的组分配比，有效地达到了砂芯要求的粘合性、耐高温性、耐变形的目的；

（2）覆膜砂芯上设置定位芯头，在砂箱中定位芯头深入干砂中固定覆膜砂芯，浇注金属液时，由于覆膜砂芯变为干砂的时间晚于白模被气化的时间，使得浇注时砂芯不会发生晃动或漂浮等位移现象，提高产品的质量和成品率；

（3）支撑夹安装在砂芯中间无任何连接的部分，且与内白模组装后将位于内白模的相邻气缸的连接缝隙处，不会对缸套的形状造成挤压变形；在铸造干式缸套机体时，在外镶入固定支撑卡；而且固定支撑卡成对间隔设置，且以定位芯头作为受力点，加强了稳固性；固定支撑卡和支撑夹等距间隔同向设置，保证了受力的均匀性；固定支撑卡和支撑夹的实际可有效防止浇注时砂芯发生漂移的现象，并有效解决砂芯用与外壳的尺寸精度问题，从而大大提高产品的合格率；

（4）定位芯头分为横向和纵向二类，分别在四个方向砂芯产生作用力，形成了对砂芯稳定平衡的受力环境，进一步防止浇注时砂芯发生漂移的问题，有助于提高产品合格率。

（5）砂芯的防护膜的制备过程的二次涂覆和烘烤工艺，以及温度和时间的独特设定，保证率的防护膜对在砂芯浇铸环境的苛刻要求，最终保证产品的较高合格率。

（6）固定支撑卡和支撑夹选择材质与铸件成品（金属液）的材质相同，由此浇注完成后，固定支撑卡留在消失模铸件中成为一体，无须清理，操作简单有效。利用发动机干式缸套机体本身的工艺孔设置定位芯头，无须另设孔，操作简单。

附图说明

附图1为本发明的整体的结构示意图。

附图2为支撑夹的结构示意图。

附图3为固定支撑卡的结构示意图。

其中：

1.覆膜砂芯；21.外平行部；22.垂直部；23.内平行部；3.外白模；4.横向定位芯头；5.干砂部分；6.内白模；71.垂直部；72.平行部、8覆膜砂芯的中空部分；9. 纵向定位芯头、11砂箱。

具体实施方式

以下结合附图1-3对本发明的实施过程予以阐述：

如图1、所示，本发明提供一种发动机干式缸套机体的铸件模型，包括白模部分和砂芯，所述白模部分包括外白模和内白模，所述砂芯设置在外白模中，所述砂芯内部具有中空结构，所述内白模设置在所述砂芯的内部中空位置处，所述砂芯由覆膜砂制成，且砂芯外表面均覆设有一层防护膜，所述防护膜和所述内白模、外白模之间均紧密贴合，所述外白模中设置有固定支撑卡，所述固定支撑卡的一端抵住所述砂芯的外壁，所述固定支撑卡的另一端抵住所述干砂和所述外白模结合处，所述砂芯中设置有支撑夹，且支撑夹的中部穿过所述内白模。

采用预制覆膜砂芯，提前镶入白模中，解决了由于干砂填充不实导致机体与缸套之间的水套部分的金属液泄露进而导致废品的问题。

安装在砂芯中间无任何连接的部分，且与内白模组装后将位于内白模的相邻气缸的连接缝隙处，不会对缸套的形状造成挤压变形；在铸造干式缸套机体时，在外镶入固定支撑卡；而且固定支撑卡成对间隔设置，且以定位芯头作为受力点，加强了稳固性；固定支撑卡和支撑夹等距间隔同向设置，保证了受力的均匀性。固定支撑卡和支撑夹的实际可有效防止浇注时砂芯发生漂移的现象，并有效解决砂芯用与外壳的尺寸精度问题，从而大大提高产品的合格率；

所述防护膜包括有如下质量比的组分材料：粘接剂15％～25％、软化减容剂30％～450％和干燥剂35％～40％，其中所述粘接剂为有机树脂或无机胶粘剂，所述软化减容剂为脂肪酸酯或脂肪酸，所述干燥剂为酯、酮、醇、烃类溶剂的一种或几种的混合物；砂芯的防护膜独特的组分配比，有效地达到了砂芯要求的粘合性、耐高温性、耐变形的目的；

所述固定支撑卡和支撑夹呈“工”字形，所述“工”字的二端为圆盘或椭圆盘状（保证较大的受力面积），所述“工”字的中间连接件为细杆状（如图2-3）。所述固定支撑卡和支撑夹由金属材料制成，包括一个垂直部71、两个平行部72，两个平行部分别固定在垂直部71的两端；平行部埋设在覆膜砂芯1中；垂直部的两端埋设在覆膜砂芯1中，其中间暴露在空气中。平行部72为圆板形，两个平行部72焊接在垂直部71的两端。

述固定支撑卡由金属材料制成，包括一个垂直部22、外平行部21、内平行部23，两个平行部分别固定在垂直部22的两端；该固定支撑卡埋设在外白模3内，将铸件模型放入砂箱并填入干砂后，外平行部21与外白模3外侧的干砂接触，内平行部23与覆膜砂芯1接触。

所述述砂芯上还设置芯头，所述芯头穿过外白模的工艺孔，所述芯头为偶数条，且为横向和纵向成对称设置，延伸出外白模后，形成横向定位芯头（4）和纵向定位芯头（9），图1示出呈对称的8条横向定位芯头（4）和纵向定位芯头（9），它们给予砂芯一个平衡的支持作用。覆膜砂芯上设置芯头，在砂箱中横向和纵向定位芯头深入干砂中固定覆膜砂芯，浇注金属液时，由于覆膜砂芯变为干砂的时间晚于白模被气化的时间，使得浇注时砂芯不会发生晃动或漂浮等位移现象，提高产品的质量和成品率；定位芯头分为横向和纵向二类，分别在四个方向对砂芯产生作用力，形成了对砂芯稳定平衡的受力环境，进一步防止浇注时砂芯发生漂移的问题，有助于提高产品合格率。而且覆膜砂芯变为干砂后可以从芯头通道泄出。

所述砂芯的形状模拟发动机干式机体水套部分的形状，所述外白模模拟发动机干式机体部分的形状，所述内白模模拟发动机干式缸套部分的形状。

所述固定支撑卡为偶数个，且沿内白模的轴线方向对称布置，所述固定支撑卡为带有铁磁性的金属材质制成，所述固定支撑卡朝外的一端指向所述横向定位芯头。

所述固定支撑卡和支撑夹均是同一方向设置，且为交错等距离布置。

白模材质一般为 EPS 和 EPMMA （或 STMMA）

本发明还提供一种铸造发动机干式缸套机体的方法，包括如下步骤：

A、预处理阶段，准备白模部分和砂芯部分，

其中白模部分为可粘合德外白模和内白模二部分，且白模部分模拟发动机干式缸体部分形状，通过模具制作出含有固定支撑卡的外白模，制备外白模时，在制备白模的模具内相应位置放置固定支撑卡，在模具外侧设置磁铁吸住该固定支撑卡，然后加入原料进行制备（所述固定支撑卡为带有铁磁性的金属材质，所述磁铁与固定支撑卡的数目一一对应）。

其中砂芯部分形状模拟发动机干式缸套水套部分的形状，将支撑夹放置在制作砂芯的模具中，将覆膜砂注入模具中，且外覆一层防护膜，得到含有支撑夹的砂芯；

B、装配阶段， 

在砂箱中从内到外依次放置，内白模、砂芯、外白模和干砂部分，其中，依据横向定位芯头的位置，调整所述砂芯在外白模的中心位置处，在外白模上设置工艺孔、进液口、出液口，将横向和纵向芯头穿过外白模的工艺孔后，形成所述横向定位芯头和纵向定位芯头置于干砂中，最后将干砂振动压实，

C．浇铸阶段

在抽真空状态下浇注金属液，内、外白模泡沫模型气化消失，金属液置换白模，原来在内、外白模中的固定支撑卡和支撑夹留在金属液中，金属液经过冷却过程后成型，得到固化的缸套机体坯件；

固定支撑卡和支撑夹选择材质与铸件成品（金属液）的材质相同，由此浇注完成后，固定支撑卡留在消失模铸件中成为一体，无须清理，操作简单有效。利用发动机干式缸套机体本身的工艺孔设置定位芯头，无须另设孔，操作简单；

D．成品阶段

砂芯的防护膜在高温下消失，变成干砂，从工艺孔、进液口、出液口中漏出，得到缸套机体的坯件，清理毛刺后，得到成品。

在步骤A中，砂芯的防护膜的制作过程包括，将质量比为粘接剂15％～25％、软化减容剂30％～50％和干燥剂35％～40％的混合液，（其中所述粘接剂为有机树脂或无机胶粘剂，所述软化减容剂为脂肪酸酯或脂肪酸，所述干燥剂为酯、酮、醇、烃类溶剂的一种或几种的混合物）；在砂芯外表面涂覆0.3-0.4mm厚度，经过5-10分钟，温度为80-120度下烘干，再在砂芯外表面涂覆0.8-0.9mm厚度，经过15-20分钟，温度为80-120度下烘干。砂芯的防护膜的制备过程的二次涂覆和烘烤工艺，以及温度和时间的独特区间设定，保证了的防护膜适应对在砂芯浇铸环境的苛刻要求（耐变形和耐高温），最终保证产品的合格率。

在步骤C中在抽真空状态为0.04-0.05mp，金属液冷却是指在20-40度状态，时间为30-50分钟。此条件下的真空条件有助于保证金属液一个优势的压力，浇铸充分无空隙，且减少了气泡产生；冷却有效解决铸件的黑斑和颜色不均匀的问题。

由于干式缸套机体的机体有一个供水循环用的内置的中空水套，用于给发动机降温，因此该中空水套在普通法填砂的时候干砂几乎不可能填充实，也就是中空水套无法按照消失模铸件模型的既定形状形成，造成废品。为了解决填砂不实造成的废品，本发明在铸件模型上进行了改进，首先将白模从中空水套上分成内、外两部分，内白模为一体的，可以插入覆膜砂芯1的内部空间，与覆膜砂芯1的内壁紧密的靠在一起，外白模3与覆膜砂芯1的外壁紧密的靠在一起，各部分采用常规胶粘形式将内白模、外白模二部分粘在一起，在浇注铁水后覆膜砂芯1变成散落的干砂，可以从预留的进、出水口和预留的工艺孔倒出，形成了覆膜砂芯1形状的中空水套空间，只要根据中空水套的形状制作覆膜砂芯1的形状，就可以解决填砂不实造成废品的问题了。工艺孔在产品出货时可以用水堵抹上胶塞住。

采用本发明的技术进行铸造中，将该内、外白模、砂芯放入砂箱中，加入干砂振实，抽真空状态下浇注金属液，抽真空状态下浇注金属液，泡沫模型气化消失，金属液置换白模，由于覆膜砂芯变成干砂的时间晚于白模气化的时间，在金属液是液态、覆膜砂芯仍未解体的很短时间内，覆膜砂芯上的两端及侧面的（即是横向和纵向的）定位芯头接触砂箱中的干砂进行固定，防止砂芯的直线位移和转动位移，横向和纵向定位芯头起到严密的定位作用，防止覆膜砂芯位移。且此很短时间内固定支撑卡的外平行部21接触干砂5，使固定支撑卡顶住干砂5，从而对与其内平行部23接触的覆膜砂芯1固定住，可以有效防止在金属液为液体而覆膜砂芯1还未解体的很短的时间段内覆膜砂芯1被金属液冲击发生漂移。当覆膜砂芯1解体时，变成干砂，最后同白模内部填充的干砂一起从工艺孔和进、出水口流出，清理方便。而固定支撑卡被留在铸件内，无须清理。

支撑夹将砂芯的内侧缸孔处支撑稳定。在制作覆膜砂芯1时，将支撑卡放在制作覆膜砂芯1的模具上，射入覆膜砂后，采取涂覆的方式形成带有防护膜的砂芯，支撑卡被镶入覆膜砂芯1中起到固定作用，防止覆膜砂芯1中间无任何连接部分被挤压变形；且在金属液浇注时，支撑卡支撑住覆膜砂芯中间无任何连接部分的两侧将其固定，由于金属液浇入白模气化时，有一段时间砂芯还没有变成干砂，支撑卡在金属液为液体时支撑水套部分，此时支撑卡的存在可帮助承受浇注金属液造成的冲力，防止将砂芯挤压变形。

采用本发明的铸件模型和方法来铸造发动机干式缸套机体，成功率可达70%，远远超过现有技术40-50%的合格率。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种发动机干式缸套机体的铸件模型，其特征在于，包括白模部分和砂芯，所述白模部分包括外白模和内白模，所述砂芯设置在外白模中，所述砂芯内部具有中空结构，所述内白模设置在所述砂芯的内部中空位置处，所述砂芯由覆膜砂制成，且砂芯外表面均覆设有一层防护膜，所述防护膜和所述内白模、外白模之间均紧密贴合，所述外白模中设置有固定支撑卡，所述固定支撑卡的一端抵住所述砂芯的外壁，所述固定支撑卡的另一端抵住干砂和所述外白模结合处，所述砂芯中设置有支撑夹，且支撑夹的中部穿过所述内白模，所述固定支撑卡和支撑夹均呈“工”字形，所述“工”字的二端为圆盘或椭圆盘状，所述“工”字的中间连接件为细杆状。

2.根据权利要求1所述发动机干式缸套机体的铸件模型，其特征在于，所述砂芯上还设置芯头，所述芯头穿过外白模的工艺孔，所述芯头为偶数条，且为横向和纵向成对称设置，所述砂芯的形状模拟发动机干式机体水套部分的形状，所述外白模模拟发动机干式机体部分的形状，所述内白模模拟发动机干式缸套部分的形状。

3.根据权利要求1或2所述发动机干式缸套机体的铸件模型，其特征在于，所述固定支撑卡为偶数个，且沿内白模的轴线方向对称布置，所述固定支撑卡为带有铁磁性的金属材质制成，所述固定支撑卡朝外的一端指向横向定位芯头，所述固定支撑卡和支撑夹均是同一方向设置，且为交错等距离布置。