球墨铸铁汽油发动机主轴承盖铸造方法及应用该方法的铸造模具

摘要

本发明涉及一种球墨铸铁汽车发动机主轴承盖铸造方法及应用该方法的铸造模具。该铸造方法是采用多件合一模及铁型覆砂工艺造型和无冒口缓流浇注系统的方法。该铸造模具的金属模为一型多组的多件合一模，分至少两排布置；横浇道呈大致的X型交叉布设，整个浇道呈曲线型；内浇口设置在下型板。本发明将多个单件合为一组整体铸造，采用曲面分型和独特的无冒口缓流浇注系统设计，不需要安放滤网，充分利用石墨化膨胀和铁型的快速冷却特点，能铸态生产出组织致密、尺寸精度高、球化率高、满足不同材质要求的球墨铸铁汽车发动机主轴承盖铸件，该工艺出品率高，经济效益显著。

说明书

技术领域

本发明涉及发动机主轴承盖铸造工艺，特别是球墨铸铁汽油发动机主轴承盖的铸造方法及应用该方法的铸造模具。

背景技术

主轴承盖是汽车发动机上要求较高的零部件，目前国际通用的球墨铸铁汽车发动机主轴承盖铸造方法多为垂直分型无箱挤压造型，采用大冒口补缩。此方案工艺出品率低，外观质量差，球化率低。

扬州柴油机有限责任公司张燕等人在《铸造工程》2009年第二期上发表的《铁模覆砂工艺在主轴承盖中的应用》一文中提出采用铁模覆砂工艺生产球铁发动机主轴承盖，该工艺方案有如下缺陷：1、采用单件铸造。2、生产的铸件毛坯需要经过热处理，生产效率低。

鉴于此，有必要对现有球墨铸铁汽车发动机主轴承盖铸造方法进一步研发，以克服上述缺憾。

发明内容

本发明为了解决现有球墨铸铁汽车发动机主轴承盖铸造方法工艺出品率及球化率低、生产效率低的问题，而提出一种工艺出品率高且能铸态生产出组织致密、尺寸精度高、球化率高的球墨铸铁汽车发动机主轴承盖的铸造方法，以及应用该方法的铸造模具。

本发明是通过以下方案实现的：

上述的球墨铸铁汽车发动机主轴承盖铸造方法，该铸造方法是将一组球墨铸铁汽车发动机主轴承盖毛坯组合成一个铸件毛坯进行铸造后在机加工后期再切分为单件成品，铸造采用铁型覆砂工艺造型和无冒口缓流浇注系统。

所述的球墨铸铁汽车发动机主轴承盖铸造方法，其中：所述铁型覆砂工艺造型的型板布置为一型多件，具有上型板和下型板；所述浇注系统包括横浇道、直浇道、内浇道和内浇口；所述内浇口选择在下型板；所述横浇道为曲线型，对应所述内浇口处设有集渣包。

所述的球墨铸铁汽车发动机主轴承盖铸造方法，其中：所述铸造方法采取曲面分型面。

所述的球墨铸铁汽车发动机主轴承盖铸造方法，其中：所述铸造方法还包括有排气系统；所述排气系统包括设置在所述上型板的浇注时型腔排气所需的排气针以及设置在所述上型板和下型板的造型射砂时排气用的排气塞和凸台。

所述的球墨铸铁汽车发动机主轴承盖铸造方法，其具体步骤如下：

第一，分析多个一组单件的材质及外形尺寸后，将多个单件合成为一个整体毛坯，结合面尺寸与机加切断组合刀片厚度相当，便于切开后即能满足成品尺寸要求；

第二，选择曲面分型面，根据覆砂生产线所配套型板大小完成一型多件的型板布置，并布设浇注系统；

第三，制作金属模，每个模型上设计有两个射砂孔；

第四，造型合箱：型板温度在200℃-220℃，铁型温度在200℃-350℃时完成射砂，射砂压力为0.4-0.6MP，检查和吹净型腔后合箱，并安放浇口杯；

第五，熔炼浇注铁水：采用中频电炉熔炼，出炉温度1500℃-1530℃，浇注温度1380℃-1430℃，浇注时间控制在20秒以内；

最后开箱出铸件：浇注完成后12分钟出铸件。

应用如上所述的球墨铸铁汽车发动机主轴承盖铸造方法的铸造模具，包括型板及布设在所述型板的金属模和浇注系统；所述型板包括上型板、下型板；所述金属模包括相匹配的上模型和下模型；所述浇注系统包括直浇道、横浇道、内浇道和内浇口，所述横浇道连通所述直浇道和内浇道；所述金属模为多个单件组合为一个整体的金属模，一型具有多组，分为至少两排布置；所述横浇道呈大致的X型交叉布设于所述上型板的外侧端面，整个浇道呈曲线型；所述内浇道布设在所述下型板上且位于相邻两排的两个下模型之间，并分别连接该两个下模型；所述内浇口设置在所述下型板。

所述的球墨铸铁汽车发动机主轴承盖铸造方法的铸造模具，其中：所述横浇道上对应所述内浇口处设有集渣包。

所述的球墨铸铁汽车发动机主轴承盖铸造方法的铸造模具，其中：所述型板设有排气系统；所述排气系统包括设置在所述上型板的浇注时型腔排气所需的排气针以及设置在所述上型板和下型板的造型射砂时排气用的排气塞和凸台。

所述的球墨铸铁汽车发动机主轴承盖铸造方法的铸造模具，其中：所述金属模具有十四组，采取大致三排布设的结构，其中上下两排分别五个串联一起，中间一排四个两两串联对称设置。

所述的球墨铸铁汽车发动机主轴承盖铸造方法的铸造模具，其中：所述上模型和下模型上均设有两个射砂孔。

有益效果：

本发明将多个主轴承盖单件合为一组整体铸造，采用曲面分型和独特的无冒口缓流浇注系统设计，不需要安放滤网，充分利用石墨化膨胀和铁型的快速冷却特点，能铸态生产出组织致密、尺寸精度高、球化率高、满足不同材质要求的球墨铸铁汽车发动机主轴承盖铸件，该工艺出品率高，经济效益显著。

附图说明

图1是本实用新型的球墨铸铁汽车发动机主轴承盖铸造模具的上、下型板结构示意图；

图2至图5是本实用新型的球墨铸铁汽车发动机主轴承盖铸造模具的上型板俯视图； 

图6至图9是本实用新型的球墨铸铁汽车发动机主轴承盖铸造模具的下型板俯视图；

图10是本实用新型的球墨铸铁汽车发动机主轴承盖铸造模具的浇注系统结构示意图。

具体实施方式

本发明的球墨铸铁汽车发动机主轴承盖铸造方法是将一组球墨铸铁汽车发动机主轴承盖毛坯组合成一个铸件毛坯进行铸造，该铸件毛坯在机加工后期再切分为单件成品；铸造采用铁型覆砂工艺造型以及曲面分型和无冒口缓流浇注系统，并辅助以合理的覆砂造型射砂及浇注时所需的排气系统；根据上述内容制作模具，然后造型合箱，熔炼浇注铁水，最后落砂出铸件。

上述铸造方法具体步骤如下：

第一，分析多个一组单件的材质及外形尺寸后，将多个单件合成为一个整体毛坯，结合面尺寸与机加切断组合刀片厚度相当，便于切开后即能满足成品尺寸要求；

第二，选择曲面分型面，进行型板布置和浇注系统设计：根据覆砂生产线所配套型板大小完成型板布置，一型多件，为发挥浇注系统撇渣功能，内浇口选择在下型，横浇道上对应内浇口处设置集渣包，横浇道设计成曲线型防止铁液紊流，通过铸件凝固模拟对浇注系统进行优化；

第三，制作金属模：每个模型上设计有两个射砂孔，以保证射砂后型腔的质量；上型板上设置浇注时型腔排气所需的排气针，每个铸件上设置两支；上、下型板适当位置设置造型射砂时排气用的排气塞、工艺凸台，组装完成全套工装制作；

第四，造型合箱：型板温度在200℃-220℃，铁型温度在200℃-350℃时完成射砂，射砂压力为0.4-0.6MP，检查和吹净型腔后合箱，并安放浇口杯；

第五，熔炼浇注铁水：采用中频电炉熔炼，出炉温度1500℃-1530℃，浇注温度1380℃-1430℃，浇注时间控制在20秒以内。

第六，开箱出铸件：浇注完成后12分钟出铸件。

如图1至图10所示，应用上述方法制作的铸造模具包括型板1、金属模2及布设在型板1的浇注系统3。

型板1包括上型板11和下型板12；上型板11和下型板12之间设有分型面13，该分型面13为曲面；

该上型板11上设置有定位销111、上凸台112、上排气塞113和排气针114；定位销111位于上型板11的外侧，具有多个，用于上型板11与砂箱装配固定；上凸台112和上排气塞113用于造型射砂时排气，上凸台112通过紧固件固设在上型板11的内侧，上排气塞113设置在上型板11的内侧端面，自上型板11的相对的两端面分别向中部延伸形成的多个；排气针114用于浇注时型腔排气；

下型板12与上型板11相匹配，具有定位孔121、下凸台122和下排气塞123；定位孔121开设于下型板12的外侧端面，具有多个，用于下型板12与砂箱装配固定；下凸台122和下排气塞123用于造型射砂时排气，下凸台122与上凸台112相对应，通过紧固件固设在下型板12的内侧，下排气塞123设置在下型板12的内侧端面，自下型板12的相对的两端面分别向中部延伸形成的多个。

金属模2为多个单件组合为一个整体的金属模，一型具有多组，呈至少两排分布；每组该金属模2包括分别设置上型板11的上模型21和下型板12的下模型22；该上模型21和下模型22上均设有两个射砂孔（图未示）；

在本实施例中金属模2设置了十四组，采取大致三排布设的结构，其中上下两排分别由五个串联一起，中间一排设有四个两两串联对称设置。 

浇注系统3包括直浇道31、横浇道32、内浇道33和浇注口34；

直浇道31和横浇道32设置在上型板1的上型板11，其中横浇道32呈大致的X型交叉布设于上型板11的外侧端面，连接直浇道31和内浇道33；该横浇道32的整个浇道呈曲线型，以防止铁液紊流；直浇道31竖直凸设于上型板11的外侧端面中央，连接于横浇道32的中心；内浇道33布设在下型板12上且位于相邻两排的两个下模型22之间，并分别连接该两个下模型22；

内浇口34设置在下型板2，位于内浇道33和下模型12的连接处；为发挥浇注系统3的撇渣功能，内浇口34选择在下型板2，横浇道32上对应内浇口34处设有集渣包。

下面结合具体的实施案例进一步详细说明本发明。

实施例一

EA888发动机TAB010020BN球墨铸铁汽车发动机主轴承盖毛坯的铸造：该毛坯一组由五个单件组成，材质为QT500-7，其中：

1号件成品外形尺寸：108mm*17mm*45mm；

2号件成品外形尺寸：115mm*19mm*45mm；

3号件成品外形尺寸：115mm*22mm*45mm；

4号件成品外形尺寸：115mm*19mm*45mm；

5号件成品外形尺寸：108mm*19mm*45mm。

根据本发明的铸造方法，该主轴承盖的铸造过程主要包括如下几个步骤：

首先，分析五个一组单件的材质及外形尺寸后，将五个单件合成为一个整体毛坯，结合面尺寸与机加切断组合刀片厚度相当，便于切开后即能满足成品尺寸要求；

第二，为提高生产效率、降低生产成本，采用曲面分型方式选择分型面，省掉下芯环节；

第三，型板布置和浇注系统设计：根据覆砂生产线所配套型板大小完成型板布置，一型14件，为发挥浇注系统撇渣功能，内浇口选择在下型，横浇道上对应内浇口处设置集渣包，横浇道设计成曲线型防止铁液紊流，通过铸件凝固模拟对浇注系统进行优化。

第四，按工艺要求制作金属模：为保证射砂后型腔的质量，在每个模型上设计有两个射砂孔，上型板上设置浇注时型腔排气所需的排气针，每个铸件上设置两支，上、下型板适当位置设置造型射砂时排气用的排气塞、工艺凸台，组装完成全套工装制作；

第五，造型合箱：型板温度在200℃，铁型温度在200℃时完成射砂，射砂压力为0.6MP，检查和吹净型腔后合箱，并安放浇口杯；

第六，熔炼浇注铁水：采用中频电炉熔炼，出炉温度1500℃，浇注温度1380℃，浇注时间控制在20秒以内；

最后，开箱出铸件：浇注完成后12分钟出铸件。

铸件经清理打磨后本体取样，各项性能指标均能满足图纸要求，无需热处理，无损检测及解剖铸件无缩松等铸造缺陷。

金相及机械性能检测结果如下：

金相组织：                                     

机械性能：                                

实施例二

EA888发动机TAB010020BA球墨铸铁汽车发动机主轴承盖毛坯的铸造： 

基本同实施例一，不同在于： 

第一，造型合箱：型板温度在210℃、铁型温度在270℃时完成射砂，射砂压力为0.55MP，检查和吹净型腔后合箱，并安放浇口杯；

第二，熔炼浇注铁水：采用中频电炉熔炼，出炉温度1520℃，浇注温度1400℃，浇注时间控制在20秒以内。

铸件经清理打磨后本体取样，各项性能指标均能满足图纸要求，无需热处理，无损检测及解剖铸件无缩松等铸造缺陷。

金相及机械性能检测结果如下：

金相组织：                                     

机械性能：                                

实施例三

EA211发动机TAB010020 CE球墨铸铁汽车发动机主轴承盖毛坯的铸造： 

基本同实施例一，不同在于： 

第一，造型合箱：型板温度在220℃，铁型温度在350℃时完成射砂，射砂压力为0.4MP，检查和吹净型腔后合箱，并安放浇口杯；

第二，熔炼浇注铁水：采用中频电炉熔炼，出炉温度1520℃，浇注温度1410℃，浇注时间控制在20秒以内。

铸件经清理打磨后本体取样，各项性能指标均能满足图纸要求，无需热处理，无损检测及解剖铸件无缩松等铸造缺陷。

金相及机械性能检测结果如下：

金相组织：                                     

机械性能：                                

实施例四

QT700-2球墨铸铁汽车发动机主轴承盖毛坯的铸造： 

基本同实施例一，不同在于：外形与EA888V 发动机主轴承盖毛坯相同，材质不同，因此我们对铁水化学成份、开箱时间进行了调整：

第一，造型合箱：型板温度在215℃，铁型温度在300℃时完成射砂，射砂压力为0.5MP，检查和吹净型腔后合箱，并安放浇口杯；

第二，熔炼浇注铁水：采用中频电炉熔炼，出炉温度1530℃，浇注温度1430℃，浇注时间控制在20秒以内。

铸件经清理打磨后本体取样，各项性能指标均能满足图纸要求，无需热处理，无损检测及解剖铸件无缩松等铸造缺陷。

金相及机械性能检测结果如下：

金相组织：                                     

机械性能：                                

本发明能通过采取不同的熔炼参数达到无冒口铸态生产各种不同牌号的球墨铸铁汽车发动机主轴承盖。