一种内燃机砂芯油管的铸造方法
【专利摘要】本发明涉及一种铸造方法，尤其是涉及一种内燃机砂芯油管的铸造方法，包括造型、制芯、合箱和浇注，其特征在于：在制芯时采用油管砂芯定位，即油管砂芯穿过所有内腔芯，靠两侧外模芯头定位确定油管的位置，选用钢管为芯铁，油管芯的原料为铬铁矿砂；合箱时油管砂芯弯曲变形预防即端头增加消失模收缩缝，吹压缩空气进行强制冷却，在合箱时油管部位，增加专用防漏芯撑；本发明工艺独特、能提高铸件质量、降低产品废品率。
【专利说明】一种内燃机砂芯油管的铸造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种铸造方法，尤其是涉及一种内燃机砂芯油管的铸造方法。
【背景技术】
[0002]随着内燃机技术的不断进步，作为内燃机核心部件的内燃机机架、端盖等产品的技术要求也在不断提高，目前市场产品难度主要集中在，内腔形状复杂、油管较多、尺寸精度高。油管作为内燃机主机架的关键区域，为了保证尺寸精度，及油管弯曲程度，油管的铸造方案显得特别重要，传统砂芯的铸造方案，具体如下:1)油管砂芯的定位:芯子靠底部定位芯头定位，此种定位方法比较适用于高度方向较小的芯子，对于高度方向较大，直径比较小的油管芯，仅靠下箱定位芯头，芯子容易发生倾斜，造成油管壁厚及尺寸发生偏差；2)油管砂芯芯铁的选择:芯子普遍采用螺纹钢芯铁，此种芯铁强度差，容易弯曲，造成油管砂芯自身容易变形，导致油管弯曲变形较为严重；3)油管砂芯砂子种类的选择:普通铸造选用石英树脂砂，油管容易发生缩松，粘砂等铸造缺陷，很难满足顾客的质量要求；4)油管砂芯变形弯曲预防:油管的弯曲变形主要与温度、浮力、铁水流速即内浇口直冲砂芯有关，传统的工艺方案，仅仅靠芯子本身的强度来抵抗铁水浮力，防止芯子变形，大量实际生产证明，油管芯变形依然很严重。
[0003]目前为止还没有克服上述缺陷的方法。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种工艺独特、能提高铸件质量、降低产品废品率的一种内燃机砂芯油管的铸造方法。
[0005]本发明通过如下方式实现:
一种内燃机砂芯油管的铸造方法，包括造型、制芯、合箱和浇注，其特征在于:在制芯时采用油管砂芯定位，即油管砂芯穿过所有内腔芯，靠两侧外模芯头定位确定油管的位置，选用钢管为芯铁，油管芯的原料为铬铁矿砂；合箱时油管砂芯弯曲变形预防即端头增加消失模收缩缝，吹压缩空气进行强制冷却，在合箱时油管部位，增加专用防漏芯撑；
所述芯铁钢管表面交叉设有Φ 5mm的通眼，同时在使用前钢管进行充分抛丸；
所述端头增加消失模收缩缝，形成油管砂芯膨胀轨道；
所述内浇口远离油管砂芯；
所述吹压缩空气进行强制冷却为油管砂芯进气端采用壁厚3mm的4分钢管，作为进气通道，在进气管与风管连接处安装内径Φ6πιπι的截留阀，来控制冷却空气的压力，在油管砂芯下好后，从砂箱外面预先留有的通道，将进气管插入油管砂芯中心的芯铁中，并根据实际情况确定排气管插入的深度，进气管与油管砂芯钢管芯铁连接处使用胶带进行密封，然后填砂封堵，合箱下完芯子后，向砂芯钢管芯铁中吹入冷却空气，强制冷却，在浇注时当金属液面到达砂芯高度时开始通气，该件液相线温度为1166°C，从浇注到液相线温度需要28分钟，将吹气时间确定为60分钟。
[0006]本发明有如下效果:
I)方法独特、有效解决油管的粘砂及缩松问题:目前多数内燃机机体的油管直径在Φ70-120_不等，由于油管圆柱砂芯较长，因此芯铁要有足够的强度，否则在自重作用下，芯铁弯曲变形，导致砂芯变形并产生裂纹。同时为防止由于油管周围铁水温度过高，导致油管砂芯弯曲变形、砂层烧结，要合理地设计油管砂芯砂层的厚度，使得油管周围温度通过砂层迅速传递到中心芯铁，通过芯铁将热量释放到大气中来控制油管周围铁水温度。通过试验和论证，本申请选择钢管作为芯铁。钢管表面交叉钻Φ 5mm的通眼，保证油管砂芯出气，同时在使用前钢管必须进行充分抛丸，目的是增加钢管表面粗糙度，能带住砂子；为了预防油管粘砂及缩松问题，生产时所有油管芯全部采用铬铁矿砂进行生产，有效解决油管的粘砂及缩松问题。
[0007]2)能充分解决油管的固定问题，使油管尺寸更加精确:内燃机水平油管芯存在以下特点:芯子大多是直径在Φ70-120_之间的圆形或近似于圆形的长直腔体，长度约500-5000mm不等，从机架一侧面穿过所有内腔芯到另外一侧面，是一个独立的腔体，为了保证尺寸精度，油管芯不能仅仅靠穿过内腔芯的芯头面定位，必须穿过所有内腔芯，靠两侧外模芯头定位确定油管的位置，油管砂芯弯曲变形预防:首先端头增加消失模收缩缝:温度:在铁水进入铸型后，铁水与油管砂芯之间存在热交换。即油管砂芯范围内铁水的热量转移到油管砂芯上，在整个热交换过程中，油管砂芯受到周围铁水自身热量和结晶过程释放热量的影响。直到油管砂芯范围内铁水温度与油管砂芯温度达到平衡。在热交换过程中油管砂芯由于温度的升高产生膨胀，如果砂芯两端均固定在两端支撑座上，原来笔直的油管会弯曲变形。根据前期生产经验，油管砂芯两端均设计成自由伸缩端。两端均须留有间隙，设置伸缩缝。使其在受热膨胀时能自由伸缩。工艺上采用消失模来形成伸缩缝。油管砂芯膨胀量可通过以下公式计算:
L=LO (I + at)
L—砂芯受热膨胀后长度；
LO——砂芯长度； a——膨胀系数； t 砂芯周围铁水温度；
浮力:油管受到的浮力与铁水的密度、砂芯的密度以及铁水的受力面积有关。通过计算油管砂芯受到铁水的浮力很小，可以忽略不计。铁水流速，内浇口直冲砂芯:为防止铁水直冲砂芯使得油管砂芯温度升高及油管砂芯受到上浮力增大，内浇口的开设应远离油管砂芯；吹压缩空气进行强制冷却:油管砂芯进气端采用壁厚3_的4分钢管，作为进气通道。在进气管与风管连接处安装内径Φ6πιπι的截留阀，来控制冷却空气的压力。在油管砂芯下好后，从砂箱外面预先留有的通道，将进气管插入油管砂芯中心的芯铁中，并根据实际情况确定排气管插入的深度。进气管与油管砂芯钢管芯铁连接处使用胶带进行密封，然后填砂封堵。合箱下完芯子后，向砂芯钢管芯铁中吹入冷却空气，强制冷却，但需要控制冷却空气的压力，否则由于冷却空气压力过大，在砂芯表面出现细小的裂纹。因此在浇注时当金属液面到达砂芯高度时开始通气较为合理。通过公式:t≥KM--, K——系数，大件2.0-2.5 ；M——油管模数，计算得t > 8.9分钟其中K=2.2，M=2.01 ;该件液相线温度为1166°C，从浇注到降低到液相线温度需要28分钟，将吹气时间确定为60分钟。
[0008]3)能充分解决油管砂芯的出气问题，防止油管出现弯曲、呛火等缺陷:增加防漏芯撑:为了进一步解决油管砂芯受热后，造成油管弯曲，在合箱时油管部位，增加专用防漏芯撑，防漏芯撑的结构如图4所示，为了保证水压不漏以及芯撑不完全融化，起到支撑芯子及抵抗芯子在浇注过程中受热变形的作用，根据液相线温度1168度，通过MAGMA模拟确定防漏芯撑的直径，保证在液相线温度时，芯撑圆柱不被完全熔化，以确定防
4)由于砂芯数量的减少，降低了操作者的劳动强度，提高了生产效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为本发明油管砂芯定位方法的示意图；
图2为本发明油管砂芯芯铁示意图；
图3为本发明油管砂芯的空气冷却工艺示意图；
图4为本发明油管砂芯专用防漏芯撑示意图。
【具体实施方式】
[0010]一种内燃机砂芯油管的铸造方法，包括造型、制芯、合箱和浇注，其特征在于:在制芯时采用油管砂芯定位即油管芯穿过所有内腔芯，靠两侧外模芯头定位确定油管的位置，选用钢管为芯铁，油管芯的原料为铬铁矿砂；合箱时油管砂芯弯曲变形预防即端头增加消失模收缩缝，吹压缩空气进行强制冷却，在合箱时油管部位，增加专用防漏芯撑。
[0011]所述芯铁钢管表面交叉设有Φ5_的通眼，同时在使用前钢管进行充分抛丸。
[0012]所述内浇口远离油管砂芯。
[0013]所述吹压缩空气进行强制冷却为油管砂芯进气端采用壁厚3mm的4分钢管，作为进气通道，在进气管与风管连接处安装内径Φ6πιπι的截留阀，来控制冷却空气的压力，在油管砂芯下好后，从砂箱外面预先留有的通道，将进气管插入油管砂芯中心的芯铁中，并根据实际情况确定排气管插入的深度，进气管与油管砂芯钢管芯铁连接处使用胶带进行密封，然后填砂封堵，合箱下完芯子后，向砂芯钢管芯铁中吹入冷却空气，强制冷却，在浇注时当金属液面到达砂芯高度时开始通气较，该件液相线温度为1166°C，从浇注到降低到液相线温度需要28分钟，将吹气时间确定为60分钟。
[0014]图中I为外皮定位芯头；2为油管砂芯；3为中间大芯，4为芯铁；5为Φ5πιπι的通眼，7为消失模收缩缝；6为两侧边芯；8为空气进气管；图中9为空气出气管。
【权利要求】
1.一种内燃机砂芯油管的铸造方法，包括造型、制芯、合箱和浇注，其特征在于:在制芯时采用油管砂芯定位，即油管砂芯穿过所有内腔芯，靠两侧外模芯头定位确定油管的位置，选用钢管为芯铁，油管芯的原料为铬铁矿砂；合箱时油管砂芯弯曲变形预防即端头增加消失模收缩缝，吹压缩空气进行强制冷却，在合箱时油管部位，增加专用防漏芯撑。
2.如权利要求1所述的一种内燃机砂芯油管的铸造方法，其特征在于:所述芯铁钢管表面交叉设有Φ 5mm的通眼，同时在使用前钢管进行充分抛丸。
3.如权利要求1所述的一种内燃机砂芯油管的铸造方法，其特征在于:所述端头增加消失模收缩缝，形成油管砂芯膨胀轨道。
4.如权利要求1所述的一种内燃机砂芯油管的铸造方法，其特征在于:所述内浇口远离油管砂芯。
5.如权利要求1所述的一种内燃机砂芯油管的铸造方法，其特征在于:所述吹压缩空气进行强制冷却为油管砂芯进气端采用壁厚3_的4分钢管，作为进气通道，在进气管与风管连接处安装内径Φ6πιπι的截留阀，来控制冷却空气的压力，在油管砂芯下好后，从砂箱外面预先留有的通道，将进气管插入油管砂芯中心的芯铁中，并根据实际情况确定排气管插入的深度，进气管与油管砂芯钢管芯铁连接处使用胶带进行密封，然后填砂封堵，合箱下完芯子后，向砂芯钢管芯铁中吹入冷却空气，强制冷却，在浇注时当金属液面到达砂芯高度时开始通气，该件液相线温度为1166°C，从浇注到液相线温度需要28分钟，将吹气时间确定为60分钟。
【文档编号】B22C9/24GK104070135SQ201410275933
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年6月19日 优先权日:2014年6月19日
【发明者】边正海, 苏少静, 刘利平, 刘国强, 周杰, 安少妮 申请人:宁夏共享装备有限公司