船用柴油机气缸盖铸件的一箱两件铸造工艺

摘要

本发明主要应用于发动机技术领域，特别涉及一种船用柴油机气缸盖铸件的一箱两件铸造工艺，其特征在于采取以下步骤：①确定浇注系统为中注，铸件外模砂型的分型面为水平分型面；②确定左右两件气缸盖砂型布置方式为中心对称；③在气缸盖下半外模砂型相邻的侧面上做了定位销和定位孔；④下芯组合好以后，将左右两件气缸盖的砂型依次放入一个砂箱里；⑤将砂箱与外模砂型之间的空隙用废砂填充；⑥浇注时保持浇口杯充满状态直至浇注结束。上半外模砂型不再设置溢流出气冒口，增大了静压力头的尺寸，既有利于铸件的液态补缩。确定左右两件气缸盖砂型布置方式为中心对称，并确定出对称中心，确定了左右两件气缸盖砂型通过定位销孔进行组合的定位方式。

说明书

技术领域

本发明涉及一种船用柴油机气缸盖铸件的一箱两件铸造工艺，主要应用于发动机技术领域。

背景技术

当前船用柴油机气缸盖铸造毛坯，基本为球墨铸铁和蠕墨铸铁材质，为防止铸件内部缩松，生产中大多采用砂型强度较高的树脂砂或覆膜砂造型工艺。树脂砂造型难以实现机械化，比较适合于大尺寸小批量的气缸盖。覆膜砂造型机械化程度高，比较适合于大批量小尺寸的气缸盖。但覆膜砂造型应用于气缸盖铸件一般只是制作部分砂芯，应用于全部砂芯和外模砂型时，仍需外套树脂砂型或粘土砂型，即将全部砂芯下到覆膜砂制作的外模砂型后，再整体下到一个树脂砂或粘土砂的砂型里，以保证足够的砂型强度，抵抗球墨铸铁或蠕墨铸铁材质铁水产生的凝固膨胀，获得内部组织致密的铸件。这个外套的树脂砂或粘土砂砂型仍需制作模具和专用砂箱，前期模具、工装费用投入较大，后期生产中也会产生砂型成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种能保证气缸盖铸件外表和内部气道、水套等腔道的表面光洁度，节省砂型成本，能防止因冷却速度过快导致铸件出现缩松或硬度超标等问题的船用柴油机气缸盖铸件的一箱两件铸造工艺。

本发明所述的船用柴油机气缸盖铸件的一箱两件铸造工艺，其特征在于采取以下步骤：

①确定浇注系统为中注，铸件外模砂型的分型面为水平分型面；

②确定左右两件气缸盖砂型布置方式为中心对称，并确定出对称中心为两气缸盖铸件中心连线的中心点，将左气缸盖砂型围绕对称中心旋转180°即为右气缸盖砂型位置，两个气缸盖砂型通过定位销、定位孔组合在一起后，相邻的侧面上形成直浇道和横浇道；

③确定了左右两件气缸盖砂型在砂箱内的定位方式，在气缸盖下半外模砂型相邻的侧面上设计了定位销和定位孔，定位孔和定位销配合使用；

④确定了浇注系统的形成方式，在气缸盖上半外模砂型上设计了浇注系统，包括直浇道、横浇道、内浇道；

⑤下芯组合好以后，将左右两件气缸盖的砂型依次放入一个砂箱里，两件砂型之间通过定位销、定位孔的定位装置进行定位，并将两件砂型进行紧固；

⑥将气缸盖外模砂型与砂型之间的空隙用废砂填充，转移至待浇注区域，等待浇注；

⑦铸件浇注，浇注时保持浇口杯充满状态直至浇注结束。

⑧控制每箱缸盖的浇注时间，控制每包铁水浇注箱数，控制总浇注时间。控制每箱缸盖的浇注时间40秒，加上准备时间共1分钟，控制每包铁水浇注箱数为6箱，总浇注时间控制在蠕化处理成功之后的8分钟之内，在铁水包内铁水液面上覆盖一层保温岩棉。

步骤①中确定外模砂型的基本厚度控制在15mm，并辅以加强筋保证砂型强度，上下外模砂型的接触面设置相配合的错台。设计高度10mm的错台，既能起到定位的作用，又能防止浇注时铁水钻出造成分型面跑火。

步骤②中气缸盖铸件中心与外模砂型中心偏心28mm。

步骤④中确定浇注系统的有效静压力头高度对应铸件顶面到浇口杯上顶面的距离，而非砂型顶面到浇口杯顶面的距离。在单件气缸盖上半外模砂型上，直浇道和横浇道都是外露的，左右两件气缸盖外模砂型组合后形成完整的浇注系统。

步骤⑤中砂箱为用钢板焊制的简易砂箱，砂箱的侧面和顶面有紧固装置，利用紧固装置将砂型进行紧固。

步骤⑥中废砂依次用废覆膜砂砂块和散废砂填满。

步骤⑦中根据铸件基本壁厚设计浇注温度气缸盖壁厚在6mm-8mm，确定浇注温度为1350-1380℃。

步骤⑦中控制每箱缸盖的浇注时间40秒，加上准备时间共1分钟，控制每包铁水浇注箱数为6箱，总浇注时间控制在蠕化处理成功之后的8分钟之内，在铁水包内铁水液面上覆盖一层保温岩棉。

步骤⑤中砂箱的侧面和顶面的紧固装置分别为侧紧固装置和上紧固装置，上紧固装置包括上固定板，上固定板设置在砂箱顶部，上固定板与砂箱对应设置固定耳，侧紧固装置包括位于砂箱内部的侧紧固板，其中一侧紧固板与砂箱之间设置顶紧组件。固定耳上均设置外侧开口的安装孔，上固定板和砂箱之间的固定耳之间通过螺栓紧固，侧紧固板布置在砂箱的左右两侧，顶紧组件包括顶紧螺杆和顶紧螺母，顶紧螺母固定在砂箱外侧，顶紧螺杆贯穿顶紧螺母和砂箱，侧紧固板外侧对应顶紧螺杆设置定位套。

本发明的有益效果是：

本发明的铸造工艺设计中合理设计了外模砂型的分型面，包括砂型的基本厚度，加强筋布置等。上半外模砂型的侧面设计出直浇道、横浇道，下半外模砂型的侧面设计出定位销、定位销孔。根据覆膜砂透气性能良好的特点，上半外模砂型不再设置溢流出气冒口，增大了静压力头的尺寸，既有利于铸件的液态补缩，又减少了覆膜砂用量节省了成本。确定左右两件气缸盖砂型布置方式为中心对称，并确定出对称中心，确定了左右两件气缸盖砂型通过定位销孔进行组合的定位方式。合理设计了砂箱，包括砂箱侧面和上面的随形紧固装置，既能保证浇注和凝固过程安全可靠，又兼顾操作简便。合理设计浇注温度，根据蠕墨铸铁的特点制定了每包铁水浇注的数量。

附图说明

图1是本发明铸件外模砂型的结构示意图。

图2是定位销孔和浇道的结构示意图。

图3是图2的俯视结构示意图。

图4是静压力头的结构示意图。

图5是砂箱的结构示意图。

图6是图5的俯视结构示意图。

图7是错台的结构示意图。

图中：1、浇口杯；2、直浇道；3、上半外模砂型；4、下半外模砂型；5、定位销；6、横浇道；7、内浇道；8、定位孔；9、上固定板；10、固定耳；11、螺栓；12、侧紧固板；13、顶紧螺杆；14、顶紧螺母；15、定位套；16、砂箱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述：

如图1～图7所示，本发明所述的船用柴油机气缸盖铸件的一箱两件铸造工艺，其特征在于采取以下步骤：

①设计铸造工艺，根据气缸盖铸件结构，确定浇注系统为中注，合理设计了铸件外模砂型的分型面，见附图1和附图2。为减少覆膜砂用量降低生产成本，确定外模砂型的基本厚度控制在15mm，并辅以加强筋保证砂型强度。

②确定左右两件气缸盖砂型布置方式为中心对称，并确定出对称中心为两气缸盖铸件中心连线的中心点，与外模砂型中心偏心约28mm，见附图1和附图3中的图示A。将左气缸盖砂型围绕对称中心旋转180°即为右气缸盖砂型位置，两个气缸盖砂型通过定位销5、定位孔8组合在一起后，相邻的侧面上形成直浇道2和横浇道6。

③为保证一箱两件气缸盖的操作简便且能使左右两件气缸盖砂型做到通用，在气缸盖下半外模砂型4相邻的侧面上做出了定位销5和定位孔8，并设计成一个定位销5加一个定位孔8的形式。在上半外模砂型3上做出了浇注系统，包括直浇道2、横浇道6、内浇道7。定位销5、定位孔8和浇道具体设计形式见附图2和图3。

④下芯组合好以后，将左右两件气缸盖的砂型依次放入一个用钢板焊制的简易砂箱16里，两件砂型之间通过前述定位销5、定位孔8的定位装置进行定位。定位完成后，用砂箱16的侧面和顶面紧固装置将两件砂型进行紧固，砂箱16及紧固装置示意图见附图5和图6。

⑤将砂箱16与外模砂型之间的空隙依次用废覆膜砂砂块和散废砂填满，转移至待浇注区域，等待浇注。

⑥为节省覆膜砂用量，并保证静压力头大小，在上半外模砂型3上不再设置溢流冒口。浇注时保持浇口杯内铁水液面在浇口杯1顶面处，即保持浇口杯1充满状态直至浇注结束。确定浇注系统的静压力头近似于铸件顶面到浇口杯1顶面距离，而非砂型顶面到浇口杯1顶面。具体设计形式见附图4，静压力头高度尺寸见图示B。

⑦根据铸件基本壁厚设计合理的浇注温度，本气缸盖基本壁厚在6-8mm，确定浇注温度为1350-1380℃，温度过高容易引起缩松，过低容易引起浇不足和冷隔缺陷。

⑧设计每箱缸盖的浇注时间约40秒，加上准备时间共约1分钟，为保证蠕化效果防止蠕化衰退、孕育衰退，控制每包铁水浇注箱数为6箱，总浇注时间控制在蠕化处理成功之后的8分钟之内，既能保证首、末箱气缸盖的浇注温度，又能保证蠕化和孕育效果。为防止浇注过程中铁水降温过快，在铁水包内铁水液面上覆盖一层保温岩棉，可以较好地起到保温聚渣的作用。

步骤⑤中砂箱16的侧面和顶面的紧固装置分别为侧紧固装置和上紧固装置，上紧固装置包括上固定板9，上固定板9设置在砂箱16顶部，上固定板9与砂箱16对应设置固定耳10，侧紧固装置包括位于砂箱16内部的侧紧固板12，其中一侧紧固板12与砂箱16之间设置顶紧组件。固定耳10上均设置外侧开口的安装孔，上固定板9和砂箱16之间的固定耳10之间通过螺栓11紧固，侧紧固板12布置在砂箱16的左右两侧，顶紧组件包括顶紧螺杆13和顶紧螺母14，顶紧螺母14固定在砂箱16外侧，顶紧螺杆13贯穿顶紧螺母14和砂箱16，侧紧固板12外侧对应顶紧螺杆13设置定位套15。