一種鋁合金缸體或缸蓋的消失模鑄造工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種鋁合金缸體或缸蓋的消失模鑄造工藝，該工藝主要包括以下步驟：設(shè)計(jì)白模模具、白模成型、白模涂料、振動(dòng)造型、澆注和冷卻清理。本發(fā)明提供的鋁合金缸體或缸蓋的消失模鑄造工藝特點(diǎn)在于在整個(gè)工藝流程自始至終沒(méi)有采用真空系統(tǒng)，大大簡(jiǎn)化了工藝，在沒(méi)有降低產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。依照本發(fā)明工藝方法獲得的鋁合金缸體或缸蓋還具有形位尺寸精度高、內(nèi)外表面質(zhì)量好、鑄件合格率高等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種鋁合金缸體或缸蓋的消失模鑄造工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)缸體或缸蓋制造工藝，特別涉及到一種鋁合金缸體或缸蓋的消失模鑄造工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋是一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壁厚較薄且不均勻、尺寸精度及力學(xué)性能要求較高、制造工藝難度大的鑄件。此外，不同類型的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋結(jié)構(gòu)、形狀差別較大。隨著轎車和輕型車中鑄件的逐步輕量化、精確化、強(qiáng)韌化和復(fù)合化，目前大部分發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋選用高強(qiáng)度鑄招合金生產(chǎn)。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)普遍采用金屬型重力鑄造、金屬型低壓鑄造或砂型鑄造等工藝方法生產(chǎn)鋁合金缸體、缸蓋。采用金屬型重力鑄造或者低壓鑄造工藝，模具耗資巨大；采用砂型鑄造，鋁鑄件中不可避免地存在缺陷，另由于鋁合金缸體、缸蓋結(jié)構(gòu)和工藝復(fù)雜，品質(zhì)要求聞，因而鑄造廢品率也很聞,影響廣品的品質(zhì)和成本。
[0004]申請(qǐng)?zhí)枮?200310121116.2,201210018758.9,201110278676.3,201110278679.7和200610039860.1的中國(guó)專利，公開(kāi)了數(shù)種鑄鐵等材質(zhì)類缸體、缸蓋的消失模鑄造工藝。但是，首先，這些消失模鑄造工藝方法大多僅適用鑄鐵材質(zhì)；其次，這些消失模鑄造工藝方法在澆注及澆注步驟前后都需要外接真空系統(tǒng)，以提高白模熱解產(chǎn)物的排出，這樣大大增加了工藝操作的復(fù)雜程度，降低了生產(chǎn)效率，提高了生產(chǎn)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體或缸蓋制造工藝的各種不足，本發(fā)明提出一種鋁合金缸體或缸蓋的消失模鑄造工藝，該工藝方法工藝路線簡(jiǎn)便，所獲得的鋁合金缸體或缸蓋形位尺寸精度更高、內(nèi)外表面質(zhì)量更好。
[0006]本發(fā)明一種鋁合金缸體或缸蓋的消失模鑄造工藝包括以下步驟:
[0007]a.白模模具:根據(jù)待制作鋁合金缸體或缸蓋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及干砂充填角度，選擇相匹配的白模模具；
[0008]b.白模成型:首先通過(guò)發(fā)泡機(jī)將泡沫塑料顆粒預(yù)發(fā)泡變大，再靜置熟化；然后放入成型機(jī)上的步驟a的白模模具中；通蒸汽將其膨脹融解成型，最終形成鑄件模樣的白模部件，之后通冷水進(jìn)行冷卻降溫；將冷去過(guò)后的白模部件送入烘干室烘干，烘干后進(jìn)行白模組裝和粘結(jié)澆冒口，得到白模；
[0009]c.白模涂料:在步驟b組裝得到的白模表面浸刷涂料，浸刷后將白模烘干；
[0010]d.振動(dòng)造型:將空砂箱送入振動(dòng)造型工部，向空砂箱中局部填充型砂；把步驟c烘干后的泡塑模型白模放入砂箱中并使其穩(wěn)固，然后分層填加型砂；啟動(dòng)振動(dòng)臺(tái)振實(shí)型砂；
[0011]e.澆注:在步驟d振動(dòng)臺(tái)振實(shí)型砂之后，將融化好的鋁合金溶液澆入白模模型中；
[0012]f.冷卻清理:步驟e澆注完成后，進(jìn)行冷卻；將包含冷卻后鑄件的砂箱翻箱，翻箱過(guò)后將取出的鑄件浸入水池中繼續(xù)進(jìn)行冷卻處理；水冷卻后的鑄件進(jìn)行打磨處理，打磨后即得到目標(biāo)鋁合金缸體或缸蓋鑄件。
[0013]作為優(yōu)選:步驟b中泡沫塑料為聚苯乙烯EPS，發(fā)泡溫度為80-100°C，熟化溫度為20-25°C，熟化時(shí)間為24h，烘干溫度為50-60°C。
[0014]作為優(yōu)選:步驟d中振動(dòng)臺(tái)振實(shí)時(shí)間為30-60秒。
[0015]作為優(yōu)選:步驟d中振動(dòng)造型工部由兩條造型線和一條回箱線組成，砂箱的循環(huán)運(yùn)行是由砂箱軌道和手動(dòng)變軌車來(lái)完成，每一條生產(chǎn)線由工藝要求的砂箱數(shù)量組成，振動(dòng)造型后的砂箱依次進(jìn)入兩條澆注冷卻線，進(jìn)行澆注，澆注完成后進(jìn)行冷卻，在這兩條澆注線澆注的同時(shí)，造型線造好型的砂箱依次進(jìn)入另外兩條澆注冷卻線等待澆注，并重復(fù)前兩條澆注冷卻線的動(dòng)作，以此循環(huán)。
[0016]作為優(yōu)選:步驟f中冷卻清理具體步驟為，冷卻的鑄件隨砂箱通過(guò)手動(dòng)變軌車運(yùn)至回箱線上，砂箱人工推至液壓翻箱機(jī)上進(jìn)行翻箱，翻箱后鑄件落在落砂格柵上運(yùn)往鑄件清理工部進(jìn)行下工序作業(yè)，此時(shí)熾熱的干砂經(jīng)落砂溜斗均勻的流入振動(dòng)輸送篩分機(jī)，經(jīng)過(guò)篩分后，砂中的雜質(zhì)、砂塊、大的鐵?飛邊流入廢料斗，熱砂由耐聞溫的環(huán)鏈提升機(jī)提升進(jìn)入風(fēng)選、磁選機(jī)，進(jìn)行風(fēng)選、磁選分離，粉塵從風(fēng)選機(jī)除塵口進(jìn)入除塵系統(tǒng)；鐵豆等磁性物質(zhì)被磁選分離落入廢料箱。
[0017]作為優(yōu)選:鑄件清理采用吊鉤連續(xù)式清理拋丸機(jī)，鑄件的精整打磨采用變頻式手提砂輪機(jī)在鑄件上打磨。
[0018]本發(fā)明的有益效果:
[0019]一、本發(fā)明提供的工藝方法在整個(gè)工藝流程自始至終沒(méi)有采用真空系統(tǒng)，在沒(méi)有降低產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大大簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了生產(chǎn)成本。
[0020]二、依照本工藝方法制造獲得的具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的鋁合金缸體和缸蓋的形位尺寸精度更高、內(nèi)外表面質(zhì)量更好、鑄件合格率高、成本低。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]附圖1為本發(fā)明的制作泡塑模型白模的工藝流程圖；
[0022]附圖2為本發(fā)明振動(dòng)造型和澆注的工藝流程圖；
[0023]附圖3為本發(fā)明的鑄件冷卻清理的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。
[0025]實(shí)施例1，一種發(fā)動(dòng)機(jī)鋁合金缸體、缸蓋的消失模鑄造工藝，本實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0026]參見(jiàn)圖1、圖2和圖3，具體步驟包括:制作泡塑模型白模、振動(dòng)造型、澆注和冷卻清理。
[0027]模樣材料采用聚苯乙烯(EPS)泡沫塑料，EPS珠粒經(jīng)發(fā)泡、成型、組裝后，浸敷涂料并烘干，然后置于特制砂箱內(nèi)，充填無(wú)粘結(jié)劑的干砂，震實(shí)。金屬液進(jìn)入型腔時(shí)，塑料模型迅速氣化，金屬液占據(jù)模型位置，凝固后形成鑄件。由于不用砂芯，沒(méi)有分型面，鑄件披縫少，砂子為干砂，砂子與金屬液間有涂料層相隔，落砂容易清理，減少揚(yáng)塵，且勞動(dòng)量減少30-50% ;鑄件綜合成本比高壓造型和樹(shù)脂砂降低20-30%。
[0028]首先根據(jù)鑄件的材質(zhì)以及壁厚選擇適合它的原始珠粒。將原始珠粒按定量加入間歇式預(yù)發(fā)機(jī)中進(jìn)行預(yù)發(fā)泡，使其達(dá)到工藝要求的密度，通過(guò)預(yù)發(fā)機(jī)硫化床干燥后發(fā)送到熟化倉(cāng)內(nèi)進(jìn)行熟化。熟化后的珠粒運(yùn)送到成型間，將珠粒注入到成型機(jī)上的模具中，通蒸汽將其膨脹融解成型，形成鑄件模樣，通冷水進(jìn)行冷卻降溫，使白模具有一樣的強(qiáng)度，這時(shí)成型機(jī)起模人工取出白模放到白模烘干車上，運(yùn)輸至熱風(fēng)隧道通過(guò)式烘干室進(jìn)行烘干。白模烘干車在烘干室軌道上行走，每推進(jìn)室內(nèi)一車，在另一端頂出一車，以此循環(huán)。烘干室采用熱風(fēng)強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)，烘干室內(nèi)的溫度及濕度通過(guò)PLC自動(dòng)控制達(dá)到工藝要求，大大提高了生產(chǎn)效率，并節(jié)約能源。白模烘干后運(yùn)輸?shù)浇M模間組裝、粘結(jié)澆冒口。組裝好的白模運(yùn)輸至涂料間浸刷涂料，不同材質(zhì)的鑄件選擇不同的涂料配方，將原材料放入涂料攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌，達(dá)到工藝要求時(shí)間后測(cè)試涂料密度，經(jīng)測(cè)試合格后再放入涂料槽中供工人使用。將浸刷好的白模放到烘干車上運(yùn)輸至黃模烘干室進(jìn)行烘干，達(dá)到工藝要求的涂層厚度后進(jìn)行烘干、修補(bǔ)。經(jīng)過(guò)烘干后的黃模用烘干車運(yùn)輸?shù)胶趨^(qū)造型工部進(jìn)行填箱、造型，烘干車空車返回成型間。至此白區(qū)工藝流程全部結(jié)束。
[0029]具體的，泡塑模型采用聚苯乙烯(EPS)泡沫塑料制成，首先通過(guò)發(fā)泡機(jī)把聚苯乙烯顆粒發(fā)泡變大，再靜置熟化24h，放入成型機(jī)上的模具中，通蒸汽將其膨脹融解成型，形成鑄件模樣的白模，通冷水進(jìn)行冷卻降溫，將白模送入烘干室烘干，然后進(jìn)行白模組裝和粘結(jié)澆冒口，在組裝好的白模表面浸刷涂料，送入烘干室進(jìn)行烘干后待用。具體的，發(fā)泡溫度為80-100°C，熟化溫度為20-25°C，烘干溫度為50_60°C。
[0030]具體的，制模步驟為:
[0031 ] 通過(guò)發(fā)泡機(jī)把聚苯乙烯顆粒發(fā)泡變大，直徑由2_增加到8_左右，再靜置熟化約24h，放入成型機(jī)模板上，聚苯乙烯顆粒受熱呈再次膨脹狀態(tài)，使顆粒相互融合，形成光滑表面。模片冷卻后還需用人工的方式使用粘接劑把模片粘在一起形成模型，涂上一層一定厚度的涂料，送入烘干房進(jìn)行烘干后待用。本工段鍋爐燃料為天然氣。
[0032]a.預(yù)發(fā)泡
[0033]通過(guò)預(yù)發(fā)，EPS珠?？膳蛎?5-50倍。
[0034]預(yù)發(fā)泡堆積密度:鋁合金:18-28Kg/m3。
[0035]預(yù)發(fā)泡溫度:80-100°C。
[0036]b.珠粒熟化
[0037]熟化的機(jī)理:珠粒在高溫下軟化、微孔內(nèi)氣體膨脹的同時(shí)，蒸汽也向內(nèi)滲透，導(dǎo)致珠粒體積增大，遇冷后微孔內(nèi)水蒸汽凝結(jié)，氣體收縮使其壓力低于大氣壓，珠粒處于受壓狀態(tài)，這種壓力可能使珠粒表面產(chǎn)生不可恢復(fù)的變形。因此，預(yù)發(fā)后的珠粒要防止激冷并存放一段時(shí)間，使空氣能滲透到微孔內(nèi)，同時(shí)微孔內(nèi)的凝結(jié)水也逐漸蒸發(fā)，珠粒干燥，內(nèi)外壓力達(dá)到平衡，這個(gè)過(guò)程一般稱為熟化。
[0038]熟化工藝參數(shù):熟化溫度通常為20_25°C，預(yù)發(fā)泡后珠粒熟化時(shí)間太短，制模時(shí)膨脹性較差，使模樣表面不光潔，某些部位珠粒還會(huì)破裂。最少熟化時(shí)間取決于預(yù)發(fā)泡種類、相對(duì)濕度、溫度和珠粒密度。本實(shí)施例熟化溫度為22°C，熟化時(shí)間24h。
[0039]c.EPS再次受熱膨脹發(fā)泡成型，使顆粒相互融合，形成光滑表面
[0040]再次受熱發(fā)泡溫度:150-170°C ；EPS發(fā)泡成型后尺寸收縮0.4-0.6% ;時(shí)效:人工時(shí)效 40-60°C /2-8h (不大于 48h)。
[0041]具體的，振動(dòng)造型步驟為:先將空砂箱送入振動(dòng)造型工部，向空砂箱中置入一定量的型砂，再把泡塑模型放入砂箱中并使其穩(wěn)固，然后再按工藝要求分層填加型砂，振實(shí)30-60秒，增加型砂的堆積密度并使型砂充滿泡塑模型的各個(gè)部位后，刮平箱口。烘干房采用電暖器加熱，烘干溫度在50-60°C間，最高溫度不許超過(guò)65°C。烘干時(shí)間為2-4h。
[0042]具體的，熔化步驟為:利用燃?xì)夥瓷錉t熔煉鋁錠，熔煉好的鋁水送到鑄造工段去澆注。
[0043]具 體的，鑄造和冷卻清理步驟為:
[0044]先向空砂箱中置入一定量的型砂，再把泡塑氣化模具放入砂箱中并使其穩(wěn)固?’然后再按工藝要求分層填加型砂，振實(shí)30-60秒，增加型砂的堆積密度并使型砂充滿模型的各個(gè)部位后，刮平箱口。
[0045]振動(dòng)造型工部由兩條造型線和一條回箱線組成，砂箱的循環(huán)運(yùn)行是由砂箱軌道和手動(dòng)變軌車來(lái)完成，每一條生產(chǎn)線由工藝要求的砂箱數(shù)量組成，振動(dòng)造型后的砂箱依次進(jìn)入兩條澆注冷卻線，澆注冷卻線進(jìn)入一定數(shù)量砂箱后，人工澆注，澆注完成后進(jìn)入冷卻段進(jìn)行冷卻，在這兩條澆注線澆注的同時(shí)，造型線造好型的砂箱依次進(jìn)入另外兩條澆注冷卻線等待澆注，并重復(fù)前兩條澆注冷卻線的動(dòng)作，以此循環(huán)。
[0046]澆注、冷卻后的鑄件隨砂箱通過(guò)手動(dòng)變軌車運(yùn)至回箱線上，砂箱人工推至液壓翻箱機(jī)上進(jìn)行翻箱，翻箱后鑄件落在落砂格柵上運(yùn)往鑄件清理工部進(jìn)行下工序作業(yè)，此時(shí)熾熱的干砂經(jīng)落砂溜斗均勻的流入振動(dòng)輸送篩分機(jī)，經(jīng)過(guò)篩分后，砂中的雜質(zhì)、砂塊、大的鐵豆飛邊等流入廢料斗，熱砂由耐高溫的環(huán)鏈提升機(jī)提升進(jìn)入風(fēng)選、磁選機(jī)，進(jìn)行的風(fēng)選、磁選分離，粉塵從風(fēng)選機(jī)除塵口進(jìn)入除塵系統(tǒng)；鐵豆等磁性物質(zhì)被磁選分離落入廢料箱。具體的，將鑄件浸入水池中進(jìn)行冷卻處理。
[0047]鑄件清理采用吊鉤連續(xù)式清理拋丸機(jī)，鑄件的精整打磨采用變頻式手提砂輪機(jī)在鑄件上打磨，經(jīng)熱處理后去機(jī)加工或入庫(kù)待出口。
[0048]具體的，本實(shí)施例工藝方法具體生產(chǎn)時(shí)，按下總啟動(dòng)按鈕,整條線將按順序自動(dòng)開(kāi)機(jī)；當(dāng)整條線符合停機(jī)條件時(shí)，整條線就將自動(dòng)關(guān)機(jī)，但是若其中某單元設(shè)備不符合停機(jī)條件時(shí)，則該設(shè)備可繼續(xù)運(yùn)行，直至符合條件后完全停機(jī)。下班關(guān)機(jī)時(shí)，只要按下總停止按鈕則整條線將按順序停機(jī)。
[0049]當(dāng)全線或單元設(shè)備運(yùn)行時(shí)，若其中某一臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)故障停機(jī)時(shí)，該設(shè)備則會(huì)顯示紅燈報(bào)警，并且此時(shí)該故障設(shè)備的前繼設(shè)備均會(huì)立即停機(jī)而后繼設(shè)備會(huì)正常運(yùn)行。從而保護(hù)了設(shè)備的超載運(yùn)行，杜絕設(shè)備事故的發(fā)生。整條線的電控不僅對(duì)各單元設(shè)備進(jìn)行控制，而且對(duì)砂庫(kù)的料位器也進(jìn)行停機(jī)、開(kāi)機(jī)聯(lián)動(dòng)控制。
[0050]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種鋁合金缸體或缸蓋的消失模鑄造工藝，其特征在于，包括以下步驟: a.白模模具:根據(jù)待制作鋁合金缸體或缸蓋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及干砂充填角度，選擇相匹配的白1?!?具； b.白模成型:首先通過(guò)發(fā)泡機(jī)將泡沫塑料顆粒預(yù)發(fā)泡變大，再靜置熟化；然后放入成型機(jī)上的步驟a的白模模具中；膨脹融解成型，最終形成鑄件模樣的白模部件，之后通冷水進(jìn)行冷卻降溫；將冷過(guò)后的白模部件送入烘干室烘干，烘干后進(jìn)行白模組裝和粘結(jié)澆冒口，得到白模； c.白模涂料:在步驟b組裝得到的白模表面浸刷涂料，浸刷后將白模烘干； d.振動(dòng)造型:將空砂箱送入振動(dòng)造型工部，向空砂箱中局部填充型砂；把步驟c烘干后的泡塑模型白模放入砂箱中并使其穩(wěn)固，然后分層填加型砂；啟動(dòng)振動(dòng)臺(tái)振實(shí)型砂； e.澆注:在步驟d振動(dòng)臺(tái)振實(shí)型砂之后，將融化好的鋁合金溶液澆入白模模型中； f.冷卻清理:步驟e澆注完成后，進(jìn)行冷卻；將包含冷卻后鑄件的砂箱翻箱，翻箱過(guò)后將取出的鑄件浸入水池中繼續(xù)進(jìn)行冷卻處理；水冷卻后的鑄件進(jìn)行打磨處理，打磨后即得到目標(biāo)招合金缸體或缸蓋鑄件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁合金缸體或缸蓋的消失模鑄造工藝，其特征在于:所述步驟b中泡沫塑料為聚苯乙烯EPS，發(fā)泡溫度為80-100°C，熟化溫度為20-25°C，熟化時(shí)間為24h，烘干溫度為50-60°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鋁合金缸體或缸蓋的消失模鑄造工藝，其特征在于:所述步驟d中振動(dòng)臺(tái)振實(shí)時(shí)間為30-60秒。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種鋁合金缸體或缸蓋的消失模鑄造工藝，其特征在于:所述步驟d中振動(dòng)造型工部由兩條造型線和一條回箱線組成，砂箱的循環(huán)運(yùn)行是由砂箱軌道和手動(dòng)變軌車來(lái)完成，每一條生產(chǎn)線由工藝要求的砂箱數(shù)量組成，振動(dòng)造型后的砂箱依次進(jìn)入兩條澆注冷卻線，澆注，澆注完成后進(jìn)行冷卻，在這兩條澆注線澆注的同時(shí)，造型線造好型的砂箱依次進(jìn)入另外兩條澆注冷卻線等待澆注，并重復(fù)前兩條澆注冷卻線的動(dòng)作，以此循環(huán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種鋁合金缸體或缸蓋的消失模鑄造工藝，其特征在于:所述步驟f中冷卻清理具體步驟為，冷卻的鑄件隨砂箱通過(guò)手動(dòng)變軌車運(yùn)至回箱線上，砂箱人工推至液壓翻箱機(jī)上進(jìn)行翻箱，翻箱后鑄件落在落砂格柵上運(yùn)往鑄件清理工部進(jìn)行下工序作業(yè)，此時(shí)熾熱的干砂經(jīng)落砂溜斗均勻的流入振動(dòng)輸送篩分機(jī)，經(jīng)過(guò)篩分后，砂中的雜質(zhì)、砂塊、大的鐵豆飛邊流入廢料斗，熱砂由耐高溫的環(huán)鏈提升機(jī)提升進(jìn)入風(fēng)選、磁選機(jī)，進(jìn)行風(fēng)選、磁選分離，粉塵從風(fēng)選機(jī)除塵口進(jìn)入除塵系統(tǒng)；磁性物質(zhì)被磁選分離落入廢料箱；鑄件清理采用吊鉤連續(xù)式清理拋丸機(jī)，鑄件的精整打磨采用變頻式手提砂輪機(jī)在鑄件上打磨。
【文檔編號(hào)】B22C9/22GK103990760SQ201410222317
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月23日
【發(fā)明者】宋世強(qiáng), 趙鍇 申請(qǐng)人:重慶漢華汽車零部件制造有限公司