專利名稱：一種使用冷芯技術(shù)生產(chǎn)單缸柴油機(jī)氣缸蓋水道砂芯的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用冷芯技術(shù)生產(chǎn)單缸柴油機(jī)氣缸蓋水道砂芯的工藝。
背景技術(shù)：
氣缸蓋從其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易程度上一般分為單缸氣缸蓋和多缸氣缸蓋，在實(shí)際的生產(chǎn)中單缸蓋的砂芯主要采用熱芯盒法進(jìn)行制芯，而多缸蓋的砂芯主要是采用冷芯盒技術(shù)進(jìn)行制芯，冷芯盒法制芯相對(duì)于熱芯盒制芯有著無法比擬的優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在①.冷芯制芯的溫度為常溫，而熱芯制芯溫度在210 250°C，②.熱芯制芯的硬化時(shí)間是冷芯制芯硬化時(shí)間的6 9倍，③.冷芯盒法所制砂芯的強(qiáng)度大于熱芯所制砂芯的強(qiáng)度， ④.冷芯所制砂芯的使用壽命大于熱芯所制砂芯的使用壽命；熱芯制芯工藝主要缺陷是①.熱芯制芯需要采用電加熱或煤氣加熱，所需能源成本高。②.熱芯法制芯取芯時(shí)起芯強(qiáng)度低于冷芯的起芯強(qiáng)度。③.泥芯溫度高，接近200°C，工人操作環(huán)境較差，泥芯溫度高易產(chǎn)生變形，導(dǎo)致鑄件尺寸波動(dòng)大。④.熱芯制芯樹脂加入量大約為2%_2. 3%，冷芯為I. 6%-1. 8%，因此砂芯制芯成本聞，而且出氣量較大。鑒于熱芯制芯工藝的缺陷和冷芯制芯工藝的優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際的生產(chǎn)中熱芯工藝制芯正在慢慢減少，越來越多的使用冷芯制芯；但在柴油機(jī)單缸氣缸蓋的制芯過程中由于工藝和生產(chǎn)成本的限制還是在使用熱芯制芯工藝，還沒有哪家制造車間能夠使用冷芯技術(shù)來制造單缸柴油機(jī)氣缸蓋，因?yàn)樗麄兤毡槎济鎸?duì)著同樣的一個(gè)問題，那就是在采用冷芯工藝制造單缸柴油機(jī)氣缸蓋的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于采用熱芯工藝制造單缸柴油機(jī)氣缸蓋的成本，并且人們也想到了將制造多缸柴油機(jī)氣缸蓋冷芯的制芯工藝用到單缸柴油機(jī)氣缸蓋的制芯當(dāng)中去，但由于是在制單缸柴油機(jī)氣缸蓋，各工藝參數(shù)、各方面的成本和冷芯的成品率等都無法得到控制，因此在實(shí)際的生產(chǎn)中還是在使用熱芯技術(shù)制單缸柴油機(jī)氣缸蓋，嚴(yán)重滯后了生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種使用冷芯技術(shù)生產(chǎn)單缸柴油機(jī)氣缸蓋水道砂芯的工藝，使在用冷芯技術(shù)生產(chǎn)單缸柴油機(jī)氣缸蓋水道砂芯時(shí)能在保證降低成本的情況下進(jìn)而保證氣缸蓋水道砂芯的質(zhì)量，從而保證鑄模后氣缸蓋的質(zhì)量。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種使用冷芯技術(shù)生產(chǎn)單缸柴油機(jī)氣缸蓋水道砂芯的工藝，步驟依次為混合料配制工序、制芯工序和后處理工序，混合料配制工序主要是將原砂和樹脂充分混合形成樹脂砂，制芯工序的步驟是①吹氣，將混合好的樹脂砂通過射砂機(jī)射入冷芯盒中，②再往冷芯盒中吹入三乙胺氣體，繼續(xù)保持吹氣，使液狀的樹脂砂迅速硬化成水道砂芯，后處理工序是對(duì)制成的水道砂芯進(jìn)行涂料、烘干處理，所述在混合料配制工序中各工藝參數(shù)為①原砂的水分含量< O. 15%、②原砂和樹脂的溫度范圍為15 35°C、③樹脂的加入量彡16%，④原砂和樹脂的混合時(shí)間為90±5s、⑤原砂和樹脂混合后的樹脂砂可用時(shí)間為30 60min，所述制芯工序中各工藝參數(shù)為①射砂用氣的要求是-40°C不結(jié)露，②射砂壓力為O. 5±0. IMPa，③射砂時(shí)間為3±ls，④所用三乙胺氣體要求為20°C時(shí)水溶解度為4. 6%，⑤三乙胺氣體的溫度為80 120°C，⑥吹三乙胺所用氣的壓力為O. 01 O. 3MPa，⑦每千克樹脂砂消耗I. 2±lml胺氣且該I. 2±lml胺氣吹完所用的時(shí)間為6±3s，⑧吹胺結(jié)束后繼續(xù)采用-40°C不結(jié)露氣體對(duì)冷芯盒進(jìn)行吹氣，⑨吹氣溫度為80 120°C，⑩吹氣壓力為O. 6±0. IMPa且保持吹氣的時(shí)間為45±5s，
所述后處理工序中各工藝參數(shù)為①對(duì)水道砂芯采用水基涂料進(jìn)行涂覆，②放置在120 150°C的環(huán)境中烘干，③烘干時(shí)間為45±3min，④水道砂芯烘干后放置在相對(duì)濕度(75%、溫度為15土1°C的環(huán)境中存放，⑤存放時(shí)間彡10天，⑥水道砂芯在下芯后至澆注的時(shí)間 < 30min。進(jìn)一步的，在混合料配制工序中，①、控制原砂中Si02的含量，原砂中Si02的含量< 95%，②、調(diào)整原砂的粒度，選用四篩法對(duì)不同目數(shù)的沙粒進(jìn)行組合，具體為55目沙粒占20% 25%、75目沙粒占35% 40%、100目沙粒占15% 20%、150目沙粒占10% 15%，55目沙粒、75目沙粒、100目沙粒和50目沙粒的總量占原砂總量的比> 93%。進(jìn)一步的，在所述制芯工序中，①、冷芯盒中受射砂面的夾盒的夾緊力為I. 5 2kg/cm2,②、射砂機(jī)的射砂夾角> 30°，冷芯盒中排氣面積占吹氣面積的80% 85%，③、對(duì)冷芯盒吹氣的時(shí)間相對(duì)于吹胺時(shí)間的倍數(shù)控制在6 8倍。進(jìn)一步的，在所述冷芯盒上的缸蓋水悶孔與冷芯盒型腔之間形成有過渡圓角，所述過渡圓角的半徑為4 6mm,并且在缸蓋水悶孔下排列有水悶孔排氣塞,水悶孔排氣塞下部的冷芯盒上設(shè)置有與水悶孔排氣塞相通的通氣孔，且相鄰兩水悶孔排氣塞通過下端中間的水悶孔鑲塊支撐。本發(fā)明的有益效果是在利用冷芯技術(shù)生產(chǎn)氣缸蓋水道砂芯過程中，控制整個(gè)工藝過程中的水分，控制樹脂砂中樹脂的加入量、固化前吹胺量、濃度、溫度、壓力時(shí)間以及后期固化的上涂料時(shí)間、烘干溫度、倉(cāng)儲(chǔ)時(shí)間、溫度、濕度進(jìn)行優(yōu)化組合，保證砂芯的成形和后期固化的如期完成，保證能獲得合格的水道砂芯，從而保證澆注氣缸蓋的質(zhì)量。通過控制生產(chǎn)過程中的各方面參數(shù)，大大提高了生產(chǎn)效率，改善了制芯工作環(huán)境。由熱芯改為冷芯制芯后，制芯成本也下降明顯，滿足了生產(chǎn)需求，確保了所澆鑄鑄件的質(zhì)量，防止鑄件產(chǎn)生脈紋。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。如圖I是冷芯盒上水悶孔處的局部視如圖2是冷芯盒上水道孔處的局部視圖。其中，I、水悶孔，2、排氣針，3、水悶孔排氣塞，4、水悶孔鑲塊，5、通氣孔，6、過渡圓角，11、水道孔，12、排氣間隙，13、水道鑲塊，14、排氣通道，15、工藝斜面。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。一種使用冷芯技術(shù)生產(chǎn)單缸柴油機(jī)氣缸蓋水道砂芯的工藝，其主要步驟依次為混合料配制工序、制芯工序和后處理工序，混合料配制工序主要是將原砂和樹脂充分混合形成樹脂砂，制芯工序的主要步驟是①吹氣，將混合好的樹脂砂通過射砂機(jī)射入冷芯盒中，② 再往冷芯盒中吹入三乙胺氣體，繼續(xù)保持吹氣，使液狀的樹脂砂迅速硬化成水道砂芯，后處理工序是對(duì)制成的水道砂芯進(jìn)行涂料、烘干處理；現(xiàn)在在混合料配制工序中各工藝參數(shù)是①原砂的水分含量需< O. 15%，減少原砂中的水份，從而提高砂芯的強(qiáng)度和提升砂芯的使用時(shí)間，②原砂和樹脂的溫度范圍控制在15 35°C之間，通過控制原砂和樹脂的溫度從而保證融合后樹脂砂的粘結(jié)度，保證成型后砂芯的質(zhì)量，③樹脂的加入量< 16%，控制樹脂的加入從而有效降低生產(chǎn)成本，④原砂和樹脂的混合時(shí)間為90±5s，⑤原砂和樹脂混合后的樹脂砂可用時(shí)間為30 60min ;并且同時(shí)控制原砂中Si02的含量，原砂中Si02的含量< 95%，還調(diào)整原砂的粒度，選用四篩法對(duì)不同目數(shù)的沙粒進(jìn)行組合，具體為55目沙粒占20% 25%、75目沙粒占35% 40%、100目沙粒占15% 20%、150目沙粒占10% 15%，55目沙粒、75目沙粒、100目沙粒和50目沙粒的總量占原砂總量的比彡93%，200目沙粒、260目沙粒和Pan (粉塵含量)的總量彡2%。從常規(guī)的三篩法變?yōu)樗暮Y法或五篩法，此時(shí)原砂粒度差異較大，他們發(fā)生線性膨脹的時(shí)間也有先后，可有效減少水套砂芯的“宏觀膨脹”，減緩了砂芯的熱開裂傾向。在混合料配制工序中控制了原砂水分、溫度、加入的樹脂量、時(shí)間降低了用冷芯工藝過程中的生產(chǎn)成本，在實(shí)際生產(chǎn)中，原砂成本比較固定，成本的降低主要體現(xiàn)在樹脂的加入，現(xiàn)在有效控制樹脂的加入量，有效降低生產(chǎn)成本，并且同時(shí)控制前期混合料配制工序中各方面的參數(shù)有效保證后期砂芯成型的質(zhì)量，防止砂芯出現(xiàn)疏松、變形、斷裂、脈紋等缺陷。接下來再控制在制芯工序中各工藝參數(shù)，主要表現(xiàn)在①射砂用氣的要求是-40°C不結(jié)露，②射砂所用壓力為O. 5±0. IMPa，通過控制好射砂壓力是芯砂平穩(wěn)充填而不“沸騰”翻轉(zhuǎn)，③射砂時(shí)間為3± ls，通過控制射砂之間使射砂一次完成，保證砂芯表面的平整，④吹胺時(shí)所用三乙胺氣體要求為20°C時(shí)水溶解度為4. 6%，⑤三乙胺氣體的溫度為80 120°C，⑥吹三乙胺所用氣的壓力為O. 01 O. 3MPa，⑦每千克樹脂砂消耗I. 2±lml胺氣且該I. 2±lml胺氣吹完所用的時(shí)間為6±3s，⑧吹胺結(jié)束后繼續(xù)采用_40°C不結(jié)露氣體對(duì)冷芯盒進(jìn)行吹氣，⑨吹氣溫度為80 120°C，⑩吹氣壓力為O. 6±0. IMPa且保持吹氣的時(shí)間為45±5s ；有效控制在制芯工序中各射沙用氣、壓力、時(shí)間、濃度、吹胺量、溫度各方面的參數(shù)，從而進(jìn)一步保證在制芯工藝中能有效保證后期所制砂芯的質(zhì)量、成品率，并且在制芯工藝中有效控制了三乙胺的用量，降低了生產(chǎn)成本。同時(shí)在制芯工序中的冷芯盒上，①、冷芯盒中受射砂面的夾盒的夾緊力為I. 5 2kg/cm2，采用較高的射砂閥開啟速度，將射砂面積的夾盒夾緊力定在I. 5 2kg/cm2來防止“噴砂”和射砂時(shí)芯盒位移。②、射砂機(jī)的射砂夾角> 30°，冷芯盒中排氣面積占吹氣面積的80% 85%，對(duì)缸蓋所制的砂芯而言，在緊實(shí)的過程中以壓力差緊實(shí)為主，動(dòng)能緊實(shí)為輔，因?yàn)榭刂坪蒙渖皧A角對(duì)后期砂芯的質(zhì)量有著直接的聯(lián)系，通過擴(kuò)大射砂夾角，使所射的樹脂砂能到達(dá)冷芯盒中的死角地帶，防止出現(xiàn)局部泥芯疏松的現(xiàn)象，同時(shí)擴(kuò)大了排氣面積，避免因氣體排不出去在砂芯上形成氣墊。③、對(duì)冷芯盒吹氣的時(shí)間相對(duì)于吹胺時(shí)間的倍數(shù)控制在6 8，使砂芯在吹氣結(jié)束之后基本聞不出三乙胺的氣味。
最后在后處理工序中各工藝參數(shù)主要是①對(duì)水道砂芯采用水基涂料進(jìn)行涂覆，②放置在120 150°C的環(huán)境中烘干，③烘干時(shí)間為45±3min，④水道砂芯烘干后放置在相對(duì)濕度彡75%、溫度為15±1°C的環(huán)境中存放，⑤存放時(shí)間彡10天，⑥水道砂芯在下芯后至澆注的時(shí)間< 30min。有效控制后處理工序中各溫度、濕度、存放時(shí)間等，保證水道砂芯的質(zhì)量，并且最終保證在砂芯上澆鑄鑄件的質(zhì)量。如圖I所示，在冷芯盒上設(shè)置有多個(gè)水悶孔I，水悶孔I的芯頭高于射口面，需由芯砂在水悶孔I下部成型后回砂而形成，成型條件差，因?yàn)樵诶湫竞猩系母咨w水悶孔I與冷芯盒型腔之間形成有過渡圓角6,過渡圓角6的半徑為4 6mm,作為優(yōu)選,過度圓角6的半徑采用5_，并且在缸蓋水悶孔I下排列有2個(gè)水悶孔排氣塞3，左右分布，水悶孔排氣塞3下部的冷芯盒上設(shè)置有與水悶孔排氣塞3相通的通氣孔5，且相鄰兩排氣塞通過下端中間的水悶孔鑲塊支撐4 ;通過所設(shè)置有的過渡圓角6使芯盒內(nèi)的芯砂更容易完成回砂進(jìn)入水悶孔1，同時(shí)依靠水悶孔I下部的排氣塞保證了水悶孔I下端砂芯的質(zhì)量，使得此處的砂芯能得到有效的緊實(shí)，不易疏松。在成品單缸蓋上都具有多個(gè)水道小腳，由于這些水道小腳的尺寸較小，因此在給其制芯的時(shí)候難度就更大，如圖2所示，在冷芯盒上所形成與水道小腳相對(duì)應(yīng)的水道孔，這種水道孔內(nèi)如要形成合格水道小腳難度相當(dāng)大，現(xiàn)在在水道孔下部的孔口內(nèi)形成工藝斜面15，在水道孔下部設(shè)置水道鑲塊13，在水道鑲塊13上方開出排氣間隙12，在水道鑲塊13兩側(cè)設(shè)置有排氣通道14，這樣一來在制芯是所產(chǎn)生的氣體能從排氣間隙12通過排氣通過，保證所制水道小腳的質(zhì)量、避免不易成型的現(xiàn)象出現(xiàn)，并且通過水道孔內(nèi)的工藝斜面15使水道小腳便于取出。對(duì)于冷芯盒上其他的一些比較小的水道孔，在下部的冷芯盒上可以直接在冷芯盒上通過線切割形成排氣槽，在制芯時(shí)所產(chǎn)生的氣體最終從水道孔通到排氣槽排出，最后形成合格的水道砂芯；對(duì)于氣缸蓋水道砂芯上較大的水道孔內(nèi)直接設(shè)置兩頂桿孔，在頂桿孔內(nèi)設(shè)置兩頂桿，相對(duì)以往采用的一根頂桿，增加了頂桿與冷芯盒之間的間隙，增加了間隙排氣量，保證水道腳質(zhì)量。以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書 上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。
權(quán)利要求
1.一種使用冷芯技術(shù)生產(chǎn)單缸柴油機(jī)氣缸蓋水道砂芯的工藝，步驟依次為混合料配制工序、制芯工序和后處理工序，混合料配制工序主要是將原砂和樹脂充分混合形成樹脂砂， 制芯工序的步驟是①吹氣，將混合好的樹脂砂通過射砂機(jī)射入冷芯盒中，②再往冷芯盒中吹入三乙胺氣體，繼續(xù)保持吹氣，使液狀的樹脂砂迅速硬化成水道砂芯，后處理工序是對(duì)制成的水道砂芯進(jìn)行涂料、烘干處理，其特征是 所述在混合料配制工序中各工藝參數(shù)為①原砂的水分含量< O. 15%、②原砂和樹脂的溫度范圍為15 35°C、③樹脂的加入量彡16%，④原砂和樹脂的混合時(shí)間為90±5s、⑤原砂和樹脂混合后的樹脂砂可用時(shí)間為30 60min， 所述制芯工序中各工藝參數(shù)為①射砂用氣的要求是-40°C不結(jié)露，②射砂壓力為O.5±0. IMPa，③射砂時(shí)間為3±ls，④所用三乙胺氣體要求為20°C時(shí)水溶解度為4. 6%，⑤三乙胺氣體的溫度為80 120°C，⑥吹三乙胺所用氣的壓力為O. 01 O. 3MPa，⑦每千克樹脂砂消耗I. 2±lml胺氣且該I. 2±lml胺氣吹完所用的時(shí)間為6±3s,⑧吹胺結(jié)束后繼續(xù)采用-40°C不結(jié)露氣體對(duì)冷芯盒進(jìn)行吹氣，⑨吹氣溫度為80 120°C，⑩吹氣壓力為O.6±0. IMPa且保持吹氣的時(shí)間為45±5s， 所述后處理工序中各工藝參數(shù)為①對(duì)水道砂芯采用水基涂料進(jìn)行涂覆，②放置在120 150°C的環(huán)境中烘干，③烘干時(shí)間為45±3min，④水道砂芯烘干后放置在相對(duì)濕度(75%、溫度為15土1°C的環(huán)境中存放，⑤存放時(shí)間彡10天，⑥水道砂芯在下芯后至澆注的時(shí)間 < 30min。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種使用冷芯技術(shù)生產(chǎn)單缸柴油機(jī)氣缸蓋水道砂芯的工藝，其特征是在混合料配制工序中， ①、控制原砂中Si02的含量，原砂中Si02的含量<95%， ②、調(diào)整原砂的粒度，選用四篩法對(duì)不同目數(shù)的沙粒進(jìn)行組合，具體為55目沙粒占20% 25%、75目沙粒占35% 40%、100目沙粒占15% 20%、150目沙粒占10% 15%，55目沙粒、75目沙粒、100目沙粒和50目沙粒的總量占原砂總量的比> 93%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種使用冷芯技術(shù)生產(chǎn)單缸柴油機(jī)氣缸蓋水道砂芯的工藝，其特征是在所述制芯工序中，①、冷芯盒中受射砂面的夾盒的夾緊力為I. 5 2kg/cm2， ②、射砂機(jī)的射砂夾角>30°，冷芯盒中排氣面積占吹氣面積的80% 85%， ③、對(duì)冷芯盒吹氣的時(shí)間相對(duì)于吹胺時(shí)間的倍數(shù)控制在6 8倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種使用冷芯技術(shù)生產(chǎn)單缸柴油機(jī)氣缸蓋水道砂芯的工藝，其特征是在所述冷芯盒上的缸蓋水悶孔與冷芯盒型腔之間形成有過渡圓角，所述過渡圓角的半徑為4 6_，并且在缸蓋水悶孔下排列有水悶孔排氣塞，水悶孔排氣塞下部的冷芯盒上設(shè)置有與水悶孔排氣塞相通的通氣孔，且相鄰兩水悶孔排氣塞通過下端中間的水悶孔鑲塊支撐。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種使用冷芯技術(shù)生產(chǎn)單缸柴油機(jī)氣缸蓋水道砂芯的工藝，解決以往冷芯盒技術(shù)只能用在制造柴油機(jī)多缸蓋上的缺陷，現(xiàn)控制冷芯技術(shù)在制造單缸蓋水道砂芯中混合料配制工序、制芯工序和后處理工序的具體參數(shù)以及在制芯過程中冷芯盒上水悶孔和水道孔的布置，從而確保在使用冷芯工藝在制造單缸蓋砂芯的時(shí)候能比使用熱芯工藝制造單缸蓋砂芯降低更多的成本，并且還能獲得更加合格的水道砂芯的質(zhì)量。
文檔編號(hào)B22C7/06GK102896279SQ20121033115
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月10日
發(fā)明者吳克平, 王珣 申請(qǐng)人:江蘇武蕾機(jī)械有限公司