克服汽车曲轴箱铸件水道油道粘砂和碳黑缺陷的方法

摘要

本发明涉及克服汽车曲轴箱铸件水道油道粘砂和碳黑缺陷的方法，包括制作模块、组合模样、涂料干燥、震动造型、熔炼铁水、负压浇注工序，其特征是在制作泡沫塑料模块和组合模样工序，将矩内浇道上的各内浇口正对发动机曲轴箱的轴承座；在模样涂料干燥工序，先采用水基涂料局部浸涂水内壁和油道内壁后再整体浸涂；在震动造型工序，选用型砂的粒度为40－70筛；在负压浇注工序，真空度控制在－0.045～－0.055MPa，铁水温度控制在1460－1480℃，浇注后负压保持的时间在3－7分钟内。能有效地克水道粘砂和热解夹杂物缺陷，使铸件合格率达到95％以上。

说明书

技术领域

本发明涉及提高铸件质量的方法，具体涉及在采用消失模铸造工艺中，克服汽车曲轴箱铸件水道、油道粘砂和碳黑物缺陷的方法。

背景技术

由于消失模铸造不存在分型和起模，也不需要型芯，因此适应较为复杂的铸件生产，如缸体、进排气岐管、变速箱体，等等。汽车发动机曲轴箱缸体是装配各机构、各系统的基体，而且本身的许多部分又分别是曲轴连杆机构、配气机构、供给系、冷却系和润滑系的组成部分，许多部位由水道、油道组成双夹层，其结构复杂而且壁薄，性能要求高，因此，铸造难度较大，采用消失模铸造工艺铸造汽车发动机曲轴箱是非常适宜的。例如，申请号为200410040120.0、名称为“负压实型铸造汽车发动机曲轴箱体的方法”的发明专利申请。该“方法”放弃了传统的造型制芯、组芯合型，空腔浇注成型的铸造方法，采用先进的消失模铸造技术，即用泡沫塑料模样取代原来的空型腔呈实体的铸型，并且在浇注过程中泡沫塑料模样不取出，随着金属液的推移而逐渐地气化消失，模样和金属液同时存在，使铸型始终保持呈实体的状态，直至浇注完毕，模样完全被金属液所取代，从而得到所需要的铸件。该“方法”改善了铸件的外在质量和内部组织，提高了铸件的合格率，降低了生产成本。该“方法”实现了用简易的设备和先进的消失模技术铸造汽车发动机曲轴箱，但在大规模生产时，要获得高的合格率及优良的内在质量，则必须解决水道、油道粘砂和碳黑缺陷(碳黑缺陷又称热解夹杂物、或气化不全)这两个关键的技术难题。而这两大难点在消失模铸件中往往是难以逾越的障碍。以致迄今为止，铸造汽车发动机曲轴箱采用最有优势的消失模铸造工艺的厂家极少。

经研究分析，发动机曲轴箱缸体水道、油道产生粘砂的主要原因：

1、水道、油道均处于热饱和区域、铁水液态时间相对较长，在负压的作用下易渗出；2、水道是半封闭式的狭窄型腔，涂料在转角交界处强度不够，型砂坚实不足，在铁水静压力的作用下易开裂；3、涂层在烘干过程中开裂。产生碳黑缺陷的主要原因：1、白模粘胶；2、浇注系统设计不合理；3、涂层型砂透气性差、负压不够，热解产物排出不畅；4、是浇注后负压保持时间过长。如果单从克服粘砂缺陷考虑，可以增加涂层厚度，降低负压绝对值，粘砂情况立马解决，但又不利于模样高温热解产物的排出，铸件随即产生碳黑缺陷，所以，采取的技术措施必须两者兼顾。

发明内容

本发明的目的是提供一种克服汽车曲轴箱铸件水道油道粘砂和碳黑缺陷的方法，能解决消失模铸造发动机曲轴箱容易出现的铸件水道、油道粘砂和碳黑缺陷的技术问题，使其在大规模工业生产的情况下，进一步提高发动机曲轴箱铸件的合格率。

本发明所述的克服汽车曲轴箱铸件水道油道粘砂和碳黑缺陷的方法法，包括制作模块、组合模样、涂料干燥、震动造型、熔炼铁水、负压浇注工序，其特征在于：

a.在制作泡沫塑料模块和组合模样工序，根据发动机曲轴箱的结构和底注立浇式浇注系统的特点，将铸件、内浇道和冒口分解成多个模块，各模块均用经预发泡的泡沫塑料分别射入不同的模具内发泡成型，经烘干处理后，用粘接剂组合成包括冒口、铸件模型和内浇道为一体的模样；其内浇道为矩形，设在矩形内浇道上的各内浇口正对发动机曲轴箱的轴承座。实践证明，这样设置浇注系统，铁水流动最为平稳，金属液上升方向与泡沫塑料分解气化生成物的流向一致，有利于排气浮渣，防止产生热解夹杂物缺陷。此外，应尽量选择热解夹杂物少的粘接剂。

b.在模样涂料干燥工序，先采用涂料局部浸涂组合模样上形成水道的内壁和油道的内壁；涂层厚度控制在0.2-0.4mm，在35-55℃下烘烤干燥；然后再用涂料整体浸涂组合模样，分两次进行：第一次浸涂的水基涂料的波美度为55-65，涂层厚度控制在0.3-0.5mm，在35-55℃下烘烤干燥；第二次浸涂的水基涂料的波美度为50-60，总涂层厚度控制在0.8-1.2mm，在35-55℃下烘烤干燥；其作用是在易粘砂的部位增加涂层的强度、厚度，防止涂层开裂及铁水的毛细渗出。即局部加厚了涂层，既解决粘砂，又保证了涂层的透气性，使热解产物较为有效地排出。

c.在震动造型工序，选用的型砂为硅砂，粒度为40-70筛；型砂粒度的选择兼顾既能防止粘砂缺陷产生，又保证良好的逶气性能，防止生热解夹杂物缺陷产生。

d.负压浇注，浇注前启动真空泵真空度控制在-0.045--0.055MPa，铁水温度控制在1460-1480℃，浇注后负压保持的时间控制在3-7分钟内。增大真空度、提高浇注温度有利于模样热解产物的排除。

所述的克服汽车曲轴箱铸件水道油道粘砂和碳黑缺陷的方法，制作模块所用泡沫塑料为聚苯乙烯树脂珠粒(EPS)、或者聚甲基丙烯酸甲酯树脂珠粒(EPMMA)、或者甲基丙烯酸甲脂一苯乙烯共聚树脂珠粒(StMMA)。采用聚苯乙烯树脂珠粒(EPS)，生产成本低，且表面质量和模样强度均优于前两种。

本发明和现有技术相比具有以下优点：能克服消失模铸造发动机曲轴箱容易出现的铸件水道粘砂、油道和热解夹杂物(即碳黑)缺陷，使发动机曲轴箱铸件合格率大幅度提高，达到95％以上。

附图说明

图1是汽车曲轴箱体模样与内浇道组合示意图。

图2是图1的A-A剖视图。

具体实施方式

现以铸造重庆长安汽车集团所生产的汽车用462、465、474、491发动机的曲轴箱体为例。采用本发明所述的方法，通过制作模块、组合模样、涂料干燥、震动造型、熔炼铁水、负压浇注和铸件清理工序铸造发动机的曲轴箱体，在工序中采取以下措施，有效地克服发动机曲轴箱铸件水道、油道粘砂和热解夹杂物缺陷。

参见图1，在制作泡沫塑料模块和组合模样工序，根据发动机曲轴箱的结构和底注立浇式浇注系统的特点，将铸件、内浇道和冒口分解成多个模块，各模块均用经预发泡的泡沫塑料分别射入不同的模具内发泡成型，经烘干处理后，用粘接剂组合成包括冒口、铸件模型和内浇道为一体的模样；其内浇道为矩形，设在矩形内浇道上的各内浇口1正对发动机曲轴箱的轴承座2。以使金属液平稳上升，防止产生热解夹杂物缺陷。

参见图2，在模样涂料干燥工序，先采用EP9513涂料局部浸涂组合模样上形成的水道3的内壁和油道4的内壁，涂层厚度控制在0.2-0.4mm，在35-55℃下烘烤干燥；然后再用涂料整体浸涂组合模样，分两次进行；第一次浸涂的水基涂料的波美度为55-65，涂层厚度控制在0.3-0.5mm，在35-55℃下烘烤干燥；第二次浸涂的水基涂料的波美度为50-60，总涂层厚度控制在0.8-1.2mm，在35-55℃下烘烤干燥；其作用是形成水道铸件模块的涂层加厚，防止铸件水道出现粘砂缺陷。

在震动造型工序，型砂为硅砂，粒度为50筛；型砂粒度的选择兼顾既能防止粘砂缺陷产生，又保证良好的逶气性能，防止生热解夹杂物缺陷产生。

负压浇注，浇注前启动真空泵真空度控制在-0.055MPa，铁水温度控制在1480℃，浇注后负压保持的时间控制在5分钟，冷却后即开箱落砂，进行铸件清理。