一種缸蓋澆鑄模具及澆鑄方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了屬于汽車零部件領(lǐng)域的一種缸蓋澆鑄模具，包括第一邊模、第二邊模、底模、第一端模和第二端模圍成的金屬型模，以及內(nèi)置于所述金屬型模的型腔中的內(nèi)腔砂芯，所述第一端模的頂部設(shè)置澆口杯，所述第一邊模內(nèi)置與所述澆口杯連通的橫澆道，所述橫澆道的底部設(shè)有若干連通所述金屬型模的型腔的縫隙式內(nèi)澆口，所述內(nèi)腔砂芯的頂面設(shè)有頂部溢流冒口，所述第二邊模的頂部設(shè)有側(cè)邊溢流冒口。其技術(shù)效果是避免了缸蓋產(chǎn)生縮松、針孔、氣孔、冷隔等鑄造缺陷，也有利于鋁硅合金熔液冷卻成為鑄件后，降低清理鑄件上的澆口和冒口的勞動(dòng)強(qiáng)度。本發(fā)明還公開(kāi)了汽車零部件領(lǐng)域的一種缸蓋澆鑄方法，其屬于頂注式重力澆鑄充型工藝。
【專利說(shuō)明】一種缸蓋澆鑄模具及澆鑄方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車零部件領(lǐng)域的一種缸蓋澆鑄模具及澆鑄方法。
【背景技術(shù)】
[0002]缸蓋是轎車發(fā)動(dòng)機(jī)中最復(fù)雜關(guān)鍵部件，其外輪廓為約為340mmX 270mmX 119mm長(zhǎng)方形體。客戶對(duì)鋁合金缸蓋尺寸要求精度高、外觀平整、輪廓清晰完整；內(nèi)部組織致密，無(wú)氣孔、縮松等鑄造缺陷；要求缸蓋的材質(zhì)為鋁硅合金，材料對(duì)應(yīng)的抗拉強(qiáng)度大于235N/mm2，延伸率≥1;并且要求在2bar空氣壓力下無(wú)泄漏；又由于缸蓋均勻壁厚在4-5_區(qū)間，但存在多處孤立厚大結(jié)構(gòu)；因此鑄造難度較大。目前國(guó)內(nèi)外普遍是采用底注式重力鑄造工藝進(jìn)行生產(chǎn)，這種工藝存在以下缺點(diǎn):1)鑄件消耗鋁液量大；2)鑄件鋁液溫度與凝固溫度梯度相反，易產(chǎn)生縮松；3)澆鑄系統(tǒng)較復(fù)雜；4)鑄件清理困難；5)生產(chǎn)效率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種缸蓋澆鑄模具，其能夠避免缸蓋產(chǎn)生縮松、針孔、氣孔、冷隔等鑄造缺陷，使缸蓋的組織致密度高，質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高；同時(shí)使?jié)茶T過(guò)程中鋁硅合金熔液利用率高，輔助材料消耗少。此外，本發(fā)明還提供了一種缸蓋澆鑄方法。
[0004]實(shí)現(xiàn)上述目的的一種技術(shù)方案是:一種缸蓋燒鑄模具，包括由第一邊模、第二邊模、底模、第一端模和第二端模圍成的金屬型模，以及內(nèi)置于所述金屬型模的型腔中的內(nèi)腔砂芯，所述第一端模的頂部設(shè)有澆口杯，所述第一邊模內(nèi)置與所述澆口杯連通的橫澆道，所述橫澆道的底部設(shè)有若干連通所述金屬型模的型腔的縫隙式內(nèi)澆口，所述內(nèi)腔砂芯的頂面設(shè)有頂部溢流冒口，所述第二邊模的頂部設(shè)有側(cè)邊溢流冒口。
[0005]進(jìn)一步的，所述內(nèi)腔砂芯是由固定在所述底模頂面上的水套砂芯，位于所述水套砂芯頂面的進(jìn)氣砂芯、排氣砂芯和油道砂芯，以及位于所述進(jìn)氣砂芯、所述排氣砂芯和所述油道砂芯頂面的冒口砂芯組成的，所述冒口砂芯的頂面即為所述內(nèi)腔砂芯的頂面。
[0006]進(jìn)一步的，所述橫澆道的截面形狀為梯形。
[0007]實(shí)現(xiàn)上述目的的另一種技術(shù)方案是:一種缸蓋澆鑄方法，包括下列步驟:
[0008]內(nèi)腔砂芯制備步驟:制備水套砂芯、進(jìn)氣砂芯、排氣砂芯、油道砂芯和冒口砂芯；
[0009]下芯步驟:在底模的頂面安裝所述水套砂芯、所述水套砂芯的頂面安裝所述進(jìn)氣砂芯、所述排氣砂芯和所述油道砂芯，所述進(jìn)氣砂芯、所述排氣砂芯和所述油道砂芯的頂面安裝所述冒口砂芯，所述水套砂芯、所述進(jìn)氣砂芯、所述排氣砂芯、所述油道砂芯和所述冒口砂芯組成內(nèi)腔砂芯；
[0010]合模步驟:第一邊模、第二邊模、第一端模、第二端模和底模合圍成金屬型模，所述內(nèi)腔砂芯位于所述金屬型模的型腔中；
[0011] 澆鑄步驟:將鋁硅合金熔液澆入位于所述第一端模頂部的澆口杯，并使鋁硅合金熔液通過(guò)位于所述第一邊模內(nèi)的橫澆道，以及位于所述橫澆道的底部的縫隙式內(nèi)澆口，進(jìn)入所述金屬型模的型腔；
[0012]冷卻步驟:鋁硅合金熔液在金屬型模的型腔中冷卻凝固成為鑄件；
[0013]開(kāi)模步驟:拆卸金屬型模取出所述鑄件、去除所述鑄件內(nèi)的內(nèi)腔砂芯，去除所述鑄件上澆口和冒口，得到缸蓋。
[0014]進(jìn)一步的，合模步驟前，將第一邊模、第二邊模、底模、第一端模和第二端模在200 - 350°C下預(yù)熱。
[0015]進(jìn)一步的，內(nèi)腔砂芯制備步驟中，所述水套砂芯、所述冒口砂芯和所述油道砂芯是用冷芯盒法制備的，所述進(jìn)氣砂芯和所述排氣砂芯是用熱芯盒法制備的。
[0016]進(jìn)一步的，澆鑄步驟中，鋁硅合金熔液的溫度為700?730°C。
[0017]進(jìn)一步的，冷卻步驟中，在所述澆口杯、所述內(nèi)腔砂芯頂面的頂部溢流冒口和所述第二邊模頂部的側(cè)邊溢流冒口處進(jìn)行補(bǔ)澆鑄。
[0018]采用了本發(fā)明的的裝置一種缸蓋澆鑄模具的技術(shù)方案，即第一端模的頂部設(shè)置澆口杯，第一邊模內(nèi)置與所述澆口杯連通的橫澆道，所述橫澆道的底部設(shè)有若干連通所述金屬型模的型腔的縫隙式內(nèi)澆口，內(nèi)腔砂芯的頂面設(shè)置頂部溢流冒口，所述第二邊模的頂部設(shè)置側(cè)邊溢流冒口的技術(shù)方案。其技術(shù)效果是:澆鑄時(shí)，澆口杯、頂部溢流冒口和側(cè)邊溢流冒口處，鋁硅合金熔液的溫度最高，制得的缸蓋致密度高，避免了缸蓋產(chǎn)生縮松、針孔、氣孔、冷隔等鑄造缺陷，也有利于鋁硅合金熔液冷卻成為鑄件后，降低清理鑄件上的澆口和冒口的勞動(dòng)強(qiáng)度。本發(fā)明還公開(kāi)了汽車零部件領(lǐng)域的一種缸蓋澆鑄方法，其屬于頂注式重力澆鑄方法。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明的一種缸蓋澆鑄模具的金屬型模立體結(jié)構(gòu)分拆示意圖。
[0020]圖2為本發(fā)明的一種缸蓋澆鑄模具的第一邊模、第二邊模和底模安裝俯視圖。
[0021]圖3為本發(fā)明的一種缸蓋澆鑄模具的第一邊模剖視圖。
[0022]圖4為本發(fā)明的一種缸蓋澆鑄模具A平面的剖視圖。
[0023]圖5為本發(fā)明的一種缸蓋澆鑄模具中澆鑄系統(tǒng)的剖視圖。
[0024]圖6為本發(fā)明的一種缸蓋澆鑄模具中澆鑄系統(tǒng)的俯視圖。
[0025]圖7為本發(fā)明的一種缸蓋澆鑄方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]請(qǐng)參閱圖1至圖7，本發(fā)明的發(fā)明人為了能更好地對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行理解，下面通過(guò)具體地實(shí)施例，并結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明:
[0027]請(qǐng)參閱圖1至圖6，本發(fā)明的一種缸蓋澆鑄模具，包括金屬型模I和內(nèi)腔砂芯2兩部分，金屬型模I是由第一邊模11、第二邊模12、第一端模13和第二端模14和底模15所圍成的。
[0028]內(nèi)腔砂芯2內(nèi)置于所述金屬型模I的型腔中，所述內(nèi)腔砂芯2的頂面設(shè)有頂部溢流冒口 211。
[0029]第一端模13的頂部設(shè)置澆口杯131，第一邊模11內(nèi)置橫澆道111。橫澆道111截面形狀為梯形。橫澆道111與澆口杯131連通，橫澆道111的底部設(shè)置若干縫隙式內(nèi)澆口112，縫隙式內(nèi)澆口 112將橫澆道與金屬型模I的型腔連通。同時(shí)第二邊模12的頂部設(shè)有若干與金屬型模I的型腔連通的側(cè)邊溢流冒口 121。
[0030]這樣澆口杯131、橫澆道111，縫隙式內(nèi)澆口 112和內(nèi)腔砂芯2組成了本發(fā)明的一種缸蓋澆鑄模具中的澆鑄系統(tǒng)。
[0031]燒鑄時(shí)，招娃合金熔液從位于第一端模13頂部的燒口杯131燒入,然后招娃合金熔液再經(jīng)過(guò)橫澆道111和縫隙式內(nèi)澆口 112進(jìn)入金屬型模I的型腔。因此澆口杯131、頂部溢流冒口 211和側(cè)邊溢流冒口 121處，鋁硅合金熔液的溫度最高，從而在形成正的凝固溫度梯度，鋁硅合金冷卻成為鑄件過(guò)程中，補(bǔ)縮充分，避免了缸蓋鑄件產(chǎn)生縮松、針孔、氣孔、冷隔等鑄造缺陷；由于頂部溢流冒口 211，側(cè)邊溢流冒121 口和澆口杯131處鋁硅合金熔液溫度始終為最高，頂部溢流冒口 211，側(cè)邊溢流冒121 口和澆口杯131可以減小，這樣節(jié)約了能源，鋁硅合金熔液冷卻成為鑄件后，清理鑄件上的澆口和冒口的勞動(dòng)強(qiáng)度降低。
[0032]本實(shí)施例中內(nèi)腔砂芯2是由固定在所述底模15頂面上的水套砂芯22，位于水套砂芯22頂面的進(jìn)氣砂芯(圖中未顯示)、排氣砂芯(圖中未顯示)和油道砂芯(圖中未顯示)，以及位于所述進(jìn)氣砂芯、所述排氣砂芯和所述油道砂芯頂面的冒口砂芯21組成的，所述冒口砂芯21的頂面即為所述內(nèi)腔砂芯2的頂面，即冒口砂芯21的頂面設(shè)有頂部溢流冒口 211。
[0033]本發(fā)明中，由于澆鑄模具采用金屬型模I加內(nèi)腔砂芯2的結(jié)構(gòu)，相比于全砂型的缸蓋澆鑄模具，在改善了勞動(dòng)環(huán)境條件的同時(shí)，降低了操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率。同時(shí)，由于金屬型模I具有良好的冷卻效果，缸蓋的致密度提高，密封性能改善，機(jī)械性能得到提升，尺寸精度也更高；并且節(jié)省了大量的型砂，節(jié)約了大量能源。型砂包括覆膜砂和原砂。
[0034]本發(fā)明的一種缸蓋澆鑄方法屬于頂注式重力澆鑄充型工藝，本實(shí)施例中，其包括下列步驟:
[0035]內(nèi)腔砂芯制備步驟:用熱芯盒法制備進(jìn)氣砂芯和排氣砂芯，用冷芯盒法制備油道砂芯、水套砂芯22和冒口砂芯21。
[0036]冷芯盒法是將樹(shù)脂粘結(jié)劑和粒徑為70?140目的原砂或再生砂在專用的金屬模具內(nèi)混合后，吹入三乙胺，使樹(shù)脂粘結(jié)劑固化，從而分別得到所述油道砂芯、水套砂芯22和冒口砂芯21。
[0037]熱芯盒法是將粒徑為50?100目的覆膜砂，在溫度為220°C _400°C的金屬模具內(nèi)燒結(jié)成為所述進(jìn)氣砂芯和所述排氣砂芯。
[0038]預(yù)熱步驟:將第一邊模11、第二邊模12、底模15、第一端模13和第二端模14安裝在澆鑄機(jī)上，并用天然氣加熱裝置進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度200°C — 350°C。再采用噴砂工具清除掉第一邊模11、第二邊模12、底模15、第一端模13和第二端模14表面的銹跡和雜物，之后噴涂上脫模劑，防止鋁硅合金粘附。
[0039]熔融步驟:將鋁硅合金投入熔爐中熔化成鋁硅合金熔液，并在700°C _750°C的溫度內(nèi)，通過(guò)精煉、除氣、除渣、變質(zhì)等工序，對(duì)鋁硅合金熔液進(jìn)行處理，得到潔凈的鋁硅合金熔液待用。
[0040]下芯步驟:在底模15頂面的安裝水套砂芯22、水套砂芯22的頂面上安裝所述進(jìn)氣砂芯、所述排氣砂芯和所述油道砂芯，所述進(jìn)氣砂芯、所述排氣砂芯和所述油道砂芯的頂面上安裝冒口砂芯21，水套砂芯22、所述進(jìn)氣砂芯、所述排氣砂芯、所述油道砂芯和冒口砂芯21組成內(nèi)腔砂芯2。
[0041]合模步驟:第一邊模11、第二邊模12、第一端模13、第二端模14和底模15圍成金屬型模1，使內(nèi)腔砂芯2位于所述金屬型模I的型腔中。
[0042]澆鑄步驟:將溫度為700_730°C的鋁硅合金熔液注入澆口杯131內(nèi)，在12±2s秒的時(shí)間內(nèi)。鋁硅合金熔液通過(guò)位于第一邊模11內(nèi)的橫澆道111，以及位于橫澆道111的底部的縫隙式內(nèi)澆口 112，進(jìn)入金屬型模I的型腔；即澆鑄步驟采取的是頂注式重力澆鑄充型工藝。
[0043]冷卻步驟:鋁硅合金熔液在金屬型模I的型腔中經(jīng)過(guò)220±20s冷卻凝固成為鑄件；同時(shí)，在澆口杯131、內(nèi)腔砂芯2頂面的頂部溢流冒口 211和第二邊模12頂部的側(cè)邊溢流冒口 121處進(jìn)行補(bǔ)縮處理，S卩補(bǔ)澆鑄處理。以防止鑄件產(chǎn)生縮孔等缺陷。
[0044]開(kāi)模步驟:拆卸金屬型模1、去除鑄件內(nèi)的內(nèi)腔砂芯2，去除所述鑄件上澆口和冒口，并對(duì)鑄件進(jìn)行打磨修正和表面拋丸處理后得到缸蓋。
[0045]本發(fā)明的一種缸蓋澆鑄方法采用頂注式重力澆鑄充型工藝的好處在于:澆口杯131、頂部溢流冒口 211和側(cè)邊溢流冒口 121處，鋁硅合金熔液的溫度最高，從而在形成正的凝固溫度梯度，鋁硅合金熔液凝固成鑄件過(guò)程中補(bǔ)縮充分，避免了缸蓋產(chǎn)生縮松、針孔、氣孔、冷隔等鑄造缺陷；由于頂部溢流冒口 211，側(cè)邊溢流冒121 口和澆口杯131處鋁硅合金熔液溫度始終為最高，頂部溢流冒口 211，側(cè)邊溢流冒121 口和澆口杯131的容積可以減小，這樣節(jié)約了能源，也為鋁硅合金熔液冷卻成為鑄件后，清理鑄件上的澆口和冒口降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。
[0046]本發(fā)明的一種缸蓋燒鑄方法，米用金屬型模I的好處在于:在改善了勞動(dòng)環(huán)境條件的同時(shí)，降低了操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率。同時(shí)，由于金屬型模I有良好的冷卻效果，從而使缸蓋的致密度提高，密封性能改善，機(jī)械性能得到提升，尺寸精度也更高；并且節(jié)省了大量的型砂，節(jié)約了大量能源。型砂包括覆膜砂和原砂。
[0047]本【技術(shù)領(lǐng)域】中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，而并非用作為對(duì)本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對(duì)以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求書(shū)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種缸蓋澆鑄模具，其特征在于:該澆鑄模具包括由第一邊模(11)、第二邊模(12)、底模(15)、第一端模(13)和第二端模(14)圍成的金屬型模(I),以及內(nèi)置于所述金屬型模(O的型腔中的內(nèi)腔砂芯(2)，所述第一端模(13)的頂部設(shè)有澆口杯(131)，所述第一邊模(11)內(nèi)置與所述澆口杯(131)連通的橫澆道(111)，所述橫澆道(111)的底部設(shè)有若干連通所述金屬型模(I)的型腔的縫隙式內(nèi)澆口(112)，所述內(nèi)腔砂芯(2)的頂面設(shè)有頂部溢流冒口( 211)，所述第二邊模(12 )的頂部設(shè)有側(cè)邊溢流冒口( 121)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種缸蓋澆鑄模具，其特征在于:所述內(nèi)腔砂芯(2)是由固定在所述底模(15)頂面上的水套砂芯(22)，位于所述水套砂芯(22)頂面的進(jìn)氣砂芯、排氣砂芯和油道砂芯，以及位于所述進(jìn)氣砂芯、所述排氣砂芯和所述油道砂芯頂面的冒口砂芯(21)組成的，所述冒口砂芯(21)的頂面即為所述內(nèi)腔砂芯(2)的頂面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種缸蓋澆鑄模具，其特征在于:所述橫澆道(111)的截面形狀為梯形。
4.一種缸蓋澆鑄方法，包括下列步驟: 內(nèi)腔砂芯制備步驟:制備水套砂芯、進(jìn)氣砂芯、排氣砂芯、油道砂芯和冒口砂芯； 下芯步驟:在底模(15)的頂面安裝所述水套砂芯、所述水套砂芯的頂面安裝所述進(jìn)氣砂芯、所述排氣砂芯和所述油道砂芯，所述進(jìn)氣砂芯、所述排氣砂芯和所述油道砂芯的頂面安裝所述冒口砂芯(21)，所述水套砂芯、所述進(jìn)氣砂芯、所述排氣砂芯、所述油道砂芯和所述冒口砂芯(21)組成內(nèi)腔砂芯(2)； 合模步驟:第一邊模(11)、第二邊模(12)、第一端模(13)、第二端模(14)和底模(15)合圍成金屬型模(I)，所述內(nèi)腔砂芯(2)位于所述金屬型模(I)的型腔中； 澆鑄步驟:將鋁硅合金熔液澆入位于所述第一端模(13)頂部的澆口杯(131 )，并使鋁硅合金熔液通過(guò)位于所述第一邊模(11)內(nèi)的橫澆道(111)，以及位于所述橫澆道(111)的底部的縫隙式內(nèi)澆口(112)，進(jìn)入所述金屬型模(I)的型腔； 冷卻步驟:鋁硅合金熔液在金屬型模(I)的型腔中冷卻凝固成為鑄件； 開(kāi)模步驟:拆卸金屬型模(I)取出所述鑄件、去除所述鑄件內(nèi)的內(nèi)腔砂芯(2)，去除所述鑄件上澆口和冒口，得到缸蓋。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種缸蓋澆鑄方法，其特征在于:合模步驟前，將第一邊模(11)、第二邊模(12)、底模(15)、第一端模(13)和第二端模(14)在200 — 350°C下預(yù)熱。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種缸蓋澆鑄方法，其特征在于:內(nèi)腔砂芯制備步驟中，所述水套砂芯(22)、所述冒口砂芯(21)和所述油道砂芯是用冷芯盒法制備的，所述進(jìn)氣砂芯和所述排氣砂芯是用熱芯盒法制備的。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種缸蓋澆鑄方法，其特征在于:澆鑄步驟中，鋁硅合金熔液的溫度為700?730°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種缸蓋澆鑄方法，其特征在于:冷卻步驟中，在所述澆口杯(131)、所述內(nèi)腔砂芯(2)頂面的頂部溢流冒口(211)和所述第二邊模(12)頂部的側(cè)邊溢流冒口(121)處進(jìn)行補(bǔ)澆鑄。
【文檔編號(hào)】B22C9/22GK103878318SQ201210555706
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月19日
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