CN213379157U - 高强度铝合金集成排气缸盖 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强度铝合金集成排气缸盖，在其缸盖本体的顶部、并在火花塞安装孔上设有冒口，在所述冒口下通过内部冒口依次与螺栓柱、挺杆台相接，在所述冒口的进料口部、并对应于内部冒口的上方处设有截流口。本发明能使铝液在较低的高度平稳地进入金属模具的集成排气腔，确保铝液前沿的氧化膜不会破裂，减少毛坯夹渣及气孔风险，有利于从铸件底部燃烧室到火花塞安装孔顶部的顺序凝固方式成形，设置内部冒口连接螺栓柱及挺杆台，能进行有效补缩，保证了产品性能满足要求。从而提高了缸盖的抗拉强度、屈服强度、延伸率等整体性能，符合高质量、高效率、高性能的总体要求。

Description

高强度铝合金集成排气缸盖

技术领域

本发明涉及一种汽车发动机领域，具体是涉及一种铝合金缸盖及其铸造浇注成型工艺。

背景技术

目前，对于铝合金集成排气缸盖的轮廓为512mm×314mm×141mm，其上下两层水道，水道芯的结构复杂且细长，水道与排气道之间有狭长薄壁，这些对制芯及浇注成型工艺带来技术上挑战。采用金属模具重力底注式铸造工艺的缺点是：从铸件底部(燃烧室)进料，不利于从铸件底部到顶部(冒口)的顺序进行凝固，需要加大冒口体积则此工艺出品率约低12％；从铸件底部进料致温度过高则凝固速率慢，很难满足产品机械性能及燃烧室SDAS要求；因带有浇道致使金属模具结构庞大、浇注时易漏铝，制作及维护成本高，固化时间长、生产效率低，容易产生渣孔、加工后暴露等铸造缺陷，铸造综合料废一般能控制在5％以内。采用金属模具重力顶注式铸造工艺的缺点是：铝液的进浇口位于铸件顶部罩边处，充填金属模具型腔时，由于落差过大造成铝液流动不平稳，发生飞溅、冲砂、卷气现象，容易引起铝液氧化，形成铸件内部二次氧化夹渣、浇口对应铸件的下表面氧化流痕及浇口周边产生大气孔，此铸造工艺铸件质量很难控制。采用金属模具低压铸造式工艺的缺点是：进浇口一般设置在铸件底面燃烧室周边，则凝固速率很慢，难于满足产品机械性能及燃烧室SDAS要求；在低压力下成型水道腔易粘砂而难于清理；砂芯在密闭的模具型腔内受热后而发出的气体不易排出，造成铸件内部气孔；火花塞安装孔与油板交接处壁厚变差较大，且离铸件底部浇冒口较远，则凝固时铸造应力大，往往热处理后出现裂纹现象，故此铸造工艺对缸盖质量很难控制。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明提供一种高强度铝合金集成排气缸盖，其结构简单、工艺简捷，利用倾转铝液方式而在低位平稳进入金属模具型腔，避免二次氧化夹渣及气孔风险；从缸盖顶部冒口处进料，有利于铸件从底部至顶部的顺序进行凝固。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：高强度铝合金集成排气缸盖，包括缸盖本体、凸轮轴安装孔及挺杆台、火花塞安装孔、油嘴安装孔、燃烧室，在该缸盖本体内设有进排气道、上下水套、油道，在所述缸盖本体的顶部、并在火花塞安装孔上设有冒口，在所述冒口下通过内部冒口依次与螺栓柱、挺杆台相接，在所述冒口的进料口部、并对应于内部冒口的上方处设有截流口。

在所述缸盖本体的进排气道的侧边处设置水冷镶块。在所述冒口的外两侧装有夹紧台，所述冒口的顶部设有冒口最低高度刻度线。

采用本发明后，从缸盖的冒口进料，有利于从铸件底部燃烧室到火花塞安装孔顶部的顺序凝固方式成形，设置内部冒口连接螺栓柱及挺杆台，能进行有效补缩，保证了产品性能满足要求。本发明在排气进料模块内设置有水冷镶块，对于17kg毛坯批量连续生产固化时间在250S能长期稳定生产，体现了突破大铸件能够高效率生产优势。铸造综合废料率控制在2.3％以内。由于国六的实施对缸盖性能要求提升，其抗拉强度280Mpa、屈服强度220Mpa、延伸率≥4％、燃烧室SDAS(二次枝晶间距)≤25um；相对原整体性能要求提高15％以上。此铸造工艺在质量水平、生产效率、铸件机械性能上，在铝合金集成排气缸盖铸造领域位于领先水平，符合高质量、高效率、高性能的总体要求。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

图1为本发明高强度铝合金集成排气缸盖的结构示意图。

图2为本发明的缸盖本体与浇口杯对接的结构示意图(90度倾转前)。

图3为本发明的缸盖本体与浇口杯对接的结构示意图(90度倾转后)。

图4为本发明的结构示意图(处于冒口补缩状态，局部截面)。

图5为本发明与水冷镶块相接的结构示意图(侧面)。

具体实施方式

如图1至图4所示，本发明高强度铝合金集成排气缸盖，包括缸盖本体1、(双顶置)凸轮轴安装孔15及挺杆台16(处于缸盖本体的中部)、(直排)火花塞安装孔18(处于缸盖本体的上部)、(直喷)油嘴安装孔22、燃烧室13(处于缸盖本体的底部)，在该缸盖本体1内设有进排气道14、上下水套21、(双排高压)油道20(及挺柱)，在所述缸盖本体1的顶部、并在火花塞安装孔18上设有冒口2，在所述冒口2下通过内部冒口10依次与螺栓柱17(凸台状)、挺杆台16相接，在所述冒口2的进料口部9(用于与浇口杯5对接)、并对应于内部冒口的上方处设有截流口19。

如图5所示，在所述缸盖本体1的进排气道14的侧边处(对应于浇注成型工艺所用的金属模具的排气进料模块23内)设置水冷镶块12(其与水冷却器相接)。如图1所示，在所述冒口2的外两侧装有夹紧台4，用于智能自动化浇注的工件(缸盖铸件)抓取。所述冒口2的顶部设有冒口最低高度刻度线3，实现自动化舀铝量的智能控制。

所述高强度铝合金集成排气缸盖所采用的90度倾转式铸造浇注成型工艺为：包括将铝合金液体引入铝合金缸盖成型的金属模具的浇口杯5，所述浇口杯设置于所述金属模具的排气侧的上方。如图2、图3所示，在90度倾转进料前，金属模具的顶部、对应于缸盖铸件顶部的冒口2的进料口部9与浇口杯5对接，浇口杯5内的铝液面高度处于冒口2的根部；开始90度倾转过程中(倾转角度从0度转至90度)，铝液在较低的高度(即落差较小)平稳地进入金属模具的集成排气腔7，确保铝液前沿6的氧化膜不会破裂，减少毛坯夹渣及气孔风险，降低铸件毛坯废品率。

如图2、图3、图4所示，在冒口2的进料口部9设置截流口19(宽度为20-25mm，其中宽度23mm为优选)，以防止浇口杯5的液面氧化膜提前进入金属模具型腔内而浮在冒口顶部。为了预防缸盖的集成排气法兰的热节产生缩松，在该缸盖本体1的设计阶段确保其排气侧罩边8的壁厚为4.5-5.5mm，在铸造时排气侧罩边壁厚走正偏差；所述冒口2下的内部冒口10连接螺栓柱及挺杆台，防止其缩松同时对周边的挺杆台进行补缩；为了预防缸盖的高压油道及其挺柱的热节产生缩松，在该缸盖本体1的设计阶段确保其进气侧罩边11的壁厚为5.0-5.5mm，在铸造时进气侧罩边壁厚走正偏差。如图5所示，在金属模具的排气进料模块23内设置有水冷镶块12(对应于缸盖本体的进排气道的侧边处)，冒口宽度限制在23mm，确保开模时温度在450℃以下。从而满足17kg缸盖毛坯批量连续生产，固化时间在250S，能长期稳定生产，体现了突破大铸件能够高效率生产优势。

Claims (3)

1.高强度铝合金集成排气缸盖，包括缸盖本体、凸轮轴安装孔及挺杆台、火花塞安装孔、油嘴安装孔、燃烧室，在该缸盖本体内设有进排气道、上下水套、油道，其特征在于：在所述缸盖本体的顶部、并在火花塞安装孔上设有冒口，在所述冒口下通过内部冒口依次与螺栓柱、挺杆台相接，在所述冒口的进料口部、并对应于内部冒口的上方处设有截流口。

2.根据权利要求1所述的高强度铝合金集成排气缸盖，其特征在于：在所述缸盖本体的进排气道的侧边处设置水冷镶块。

3.根据权利要求1或2所述的高强度铝合金集成排气缸盖，其特征在于：在所述冒口的外两侧装有夹紧台，所述冒口的顶部设有冒口最低高度刻度线。

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