集成缸蓋的快速鑄造及成形方法與流程
2023-10-11 21:44:09 2
本發明涉及缸蓋鑄造領域，特別涉及一種集成缸蓋的快速鑄造及成形方法。
背景技術：
柴油機缸蓋是整個柴油機的核心部件。集成缸蓋是柴油機技術發展的產物，所謂集成缸蓋是集成了傳統的柴油機缸蓋部分和傳統機體水套部分的缸蓋。因其具有整體性好、升功率高等優勢而逐步問世。柴油機缸蓋一般採用砂型鑄造生產，集成缸蓋因集成了傳統機體部分，在傳統的鑄造工藝上多出了一個缸孔水套砂芯，而且缸孔水套芯與傳統缸蓋之間往往是通過一些上水孔砂芯連接，底部一般懸空，這種結構不僅增加了砂芯組裝的難度，而且對於一些工藝孔較少的缸孔水套芯，其排氣問題根本無法解決。如何開發出新的快速成形鑄造技術成了集成缸蓋能否順利開發及正常生產的瓶頸所在。
按照傳統的砂型鑄造方法及砂芯成形方法，雖然也能完成集成缸蓋的開發及生產。但這種鑄造及砂芯成形方法還是存在很明顯的缺點的，主要表現在：
1、缸孔水套芯單獨組芯，組芯時支撐部位較少，且底部懸空，組芯困難；
2、缸孔水套芯單獨組芯，缸孔水套芯砂芯強度低，易斷裂且砂芯容易變形彎曲，澆注時在兩個不同砂芯結合部位一般會產生披鋒，且無法清理，導致缸孔水套芯上水孔位置與傳統缸蓋相連的位置只能局部鑄通或根本無法鑄通，影響集成缸蓋的水流場，從而影響冷卻效果，嚴重時會造成整機報廢；
3、缸孔水套芯單獨組芯，砂芯在澆鑄時產生的氣體只能從缸蓋前後兩側面僅有的兩個工藝孔芯頭排出，砂芯排氣不及時不通暢，造成出現氣孔等鑄造缺陷，成品率低下；
4、缸孔水套芯和傳統缸蓋部分分別單獨制芯，制芯效率低下。
公開於該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域一般技術人員所公知的現有技術。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種步驟簡單合理的集成缸蓋的快速鑄造及成形方法，該集成缸蓋的快速鑄造及成形方法能提高缸孔水套芯砂芯的強度，便於組芯，而且能保證澆注時缸孔水套芯上水孔位置與傳統缸蓋相連的位置能鑄通，從而保證集成缸蓋的水流場暢通，提升冷卻效果；集成砂芯相比於單個制芯，可以大大提升制芯的效率；在集成砂芯上巧妙的設計有砂芯掏空結構，不僅可以提升制芯效率，還便於引排缸孔水套部分砂芯的氣，保證排氣順暢，提升鑄件澆注成品率。
為實現上述目的，本發明提供了一種集成缸蓋的快速鑄造及成形方法，鑄造工藝採用立式澆注，該快速鑄造及成形方法採用的砂芯包括：缸孔水套芯與缸蓋砂芯集成在一起的集成砂芯，該集成砂芯的缸孔水套芯與缸蓋砂芯的連接處設置有砂芯掏空槽。
優選地，上述技術方案中，集成砂芯採用快速成形雷射燒結技術製作。
優選地，上述技術方案中，砂芯掏空槽具有工藝孔。
與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：該集成缸蓋的快速鑄造及成形方法將傳統機體缸孔水套芯與缸蓋部分砂芯設計成集成砂芯，能提高缸孔水套芯砂芯的強度，便於組芯，而且能保證澆注時缸孔水套芯上水孔位置與傳統缸蓋相連的位置能鑄通，從而保證集成缸蓋的水流場暢通，提升冷卻效果；集成砂芯相比於單個制芯，可以大大提升制芯的效率；在集成砂芯上巧妙的設計有砂芯掏空結構，不僅可以提升制芯效率，還便於引排缸孔水套部分砂芯的氣，保證排氣順暢，提升鑄件澆注成品率。
附圖說明
圖1是本發明的集成缸蓋的快速鑄造及成形方法的鑄造示意圖。
圖2是本發明的集成缸蓋的快速鑄造及成形方法的砂芯示意圖。
圖3是本發明的集成缸蓋的快速鑄造及成形方法的第七砂芯示意圖。
圖4是本發明的集成缸蓋的快速鑄造及成形方法的砂芯掏空結構鏤空示意圖
具體實施方式
下面結合附圖，對本發明的具體實施方式進行詳細描述，但應當理解本發明的保護範圍並不受具體實施方式的限制。
除非另有其它明確表示，否則在整個說明書和權利要求書中，術語「包括」或其變換如「包含」或「包括有」等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而並未排除其它元件或其它組成部分。
根據本發明具體實施方式的集成缸蓋的快速鑄造及成形方法針對以上現有的砂型鑄造方法及砂芯成形方法中存在的問題，能夠實現集成缸蓋的快速鑄造，生產出符合產品要求的高性能集成缸蓋。具體包括以下流程：
首先，完成鑄造工藝設計。其中，鑄造工藝採用立式澆注工藝方案，澆注系統1和鑄件毛坯2的設置關係如圖1所示；如圖2所示，砂芯包括：第一砂芯3、第二砂芯4、第三砂芯5、第四砂芯6、第五砂芯7、第六砂芯8、第七砂芯9、第八砂芯10、第九砂芯11和第十砂芯12。其中，第七砂芯9為缸孔水套芯與缸蓋砂芯的集成砂芯，巧妙的將傳統機體缸孔水套芯與缸蓋部分砂芯設計成集成砂芯，不僅能提高砂芯的強度，便於組芯，而且能保證澆注時缸孔水套芯上水孔位置與傳統缸蓋相連的位置能鑄通，從而保證集成缸蓋的水流場暢通，提升冷卻效果；相比於單個制芯，制芯效率得到大幅提升。
如圖3和圖4所示(圖4為砂芯掏空結構鏤空示意圖)，設計集成砂芯的鑄造工藝時，在集成砂芯(第七砂芯9)的缸孔水套芯15與缸蓋砂芯(傳統缸蓋部分)相連且厚大的部位設置有砂芯掏空槽13，該砂芯掏空槽13具有工藝孔14。砂芯掏空槽13的主要作用有兩個，一個作用是提升集成砂芯雷射燒結成形的效率，另一個是將缸孔水套芯的氣引至集成砂芯頂部，從頂部排出，增加缸孔水套芯的排氣通道，加快砂芯氣體排氣，從而降低因氣孔等鑄造缺陷造成的報廢，提高成品率。
然後，按快速成形工藝方法完成各砂芯的快速成形工藝設計，並完成所有砂芯製作。
其中，第七砂芯9採用快速成形雷射燒結技術製作，其餘砂芯分別按傳統快速成形工藝砂芯方案。第七砂芯9雷射燒結完成後，清理殘砂時，從砂芯掏空結構處的工藝孔14將砂芯掏空結構內的殘砂清理乾淨(一般用吸塵器吸出來)，保證砂芯掏空結構的暢通。
組芯前，將集成砂芯上的工藝孔14用砂填實，保證澆注時鐵水不會從工藝孔流到砂芯掏空結構內，以免阻礙缸孔水套芯部分砂芯的排氣。
快速成形技術已在世界各國各個領域得到廣泛應用。選擇性雷射燒結快速成形技術是快速成形技術中的一種，它是通過相應軟體將砂芯三維輪廓形狀按一定厚度分層，並輸出成形程序文件，而後將成形程序文件上傳到相應雷射燒結快速成形機上，雷射燒結快速成形機按照輸出的三維輪廓形狀逐步掃描，並將散砂硬化得到相應砂芯的一種成形技術。該成形技術需經過雷射燒結、清砂、烘烤等幾個過程。這種成形技術因其掃描的靈活性而廣泛應用於各種砂芯的成形製作，尤其是在複雜砂芯的成形製作上，優勢極為明顯。
最後，按組芯順序組芯，並完成澆注得到符合產品要求的高性能集成缸蓋鑄件毛坯。通過上述方法，不僅能提高缸孔水套芯砂芯的強度，便於組芯，而且能保證澆注時缸孔水套芯上水孔位置與傳統缸蓋相連的位置能鑄通，從而保證集成缸蓋的水流場暢通，提升冷卻效果；集成砂芯相比於單個制芯，可以大大提升制芯的效率；在集成砂芯上巧妙的設計有砂芯掏空結構，不僅可以提升制芯效率，還便於引排缸孔水套部分砂芯的氣，保證排氣順暢，提升鑄件澆注成品率。
綜上，該集成缸蓋的快速鑄造及成形方法將傳統機體缸孔水套芯與缸蓋部分砂芯設計成集成砂芯，能提高缸孔水套芯砂芯的強度，便於組芯，而且能保證澆注時缸孔水套芯上水孔位置與傳統缸蓋相連的位置能鑄通，從而保證集成缸蓋的水流場暢通，提升冷卻效果；集成砂芯相比於單個制芯，可以大大提升制芯的效率；在集成砂芯上巧妙的設計有砂芯掏空結構，不僅可以提升制芯效率，還便於引排缸孔水套部分砂芯的氣，保證排氣順暢，提升鑄件澆注成品率。
前述對本發明的具體示例性實施方案的描述是為了說明和例證的目的。這些描述並非想將本發明限定為所公開的精確形式，並且很顯然，根據上述教導，可以進行很多改變和變化。對示例性實施例進行選擇和描述的目的在於解釋本發明的特定原理及其實際應用，從而使得本領域的技術人員能夠實現並利用本發明的各種不同的示例性實施方案以及各種不同的選擇和改變。本發明的範圍意在由權利要求書及其等同形式所限定。