本发明涉及发动机零部件制造
技术领域：
，尤其涉及一种发动机凸轮轴的铸造烤模工艺。
背景技术：
：凸轮轴是活塞发动机里的一个部件，它的作用是控制气门的开启和闭合动作。凸轮轴在发动机内的转速一般很高，而且需要承受很大的扭矩，因此对凸轮轴在强度和支撑方面的要求很高；并且凸轮轴承受周期性的冲击载荷，凸轮与挺柱之间的接触应力很大，相对滑动速度也很高，因此凸轮工作表面的磨损比较严重。因此，凸轮轴轴颈和凸轮工作表面除应该有的较高尺寸精度、较小的表面粗糙度和足够的刚度外，还应有较高的耐磨性和良好的润滑性。凸轮轴一般是铸铁件，是通过铸造加工而成。在凸轮轴的铸造前，需要利用覆膜砂进行开发造型，通常合格的铁水和合格的模型是获得稳定合格凸轮轴毛坯的两个必备条件，在制模的时候，一般会对模型进行烘烤，以使得型砂粘合在一起，形成型腔；但目前在对模型进行烘烤时，一般是直接将模型放置在电驴内进行加热，但是这样的话因为模型具有一定的厚度，直接放置在电驴内烘烤，模型表面的覆膜砂一般先受热，再通过热扩散将热量传递到模型的内部，这样就会导致模型的受热不均匀，造成加热和冷却时收缩不一致，导致模型变形，甚至断裂成为废品，严重影响凸轮轴的质量，增加凸轮轴铸造成本。技术实现要素：有鉴于此，本发明的目的是提供一种发动机凸轮轴的铸造烤模工艺，能够在对模型进行烘烤时，使型砂的受热更加均匀，冷却时收缩一致，降低模型的废品率，提高凸轮轴的铸造质量。本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：发动机凸轮轴的铸造烤模工艺，使用一种覆膜砂和烤模炉，所述覆膜砂按质量百分比包括：改性酚醛树脂3.5-6.5％、乌洛托品0.5-0.8％、硬脂酸钙0.25-0.45％、硅钡合金4.5-8.5％、碱性氧化物1-2％，余量为天然硅砂；所述烤模炉包括烤箱，所述烤箱上设置有电磁线圈，所述电磁线圈上电连接有交变电源，所述交变电源电压220v，频率30-60hz可调；烤模工艺包括以下步骤：1)、将模具放置在模具箱中，然后将冷铁放置与模具的凸轮面贴合；2)、向模具表面加覆膜砂，并将覆膜砂抚平；3)、将模具箱放置到烤箱内，关闭烤箱门，调节交变电源的频率至35-55hz，烘烤30-60秒，关闭交变电源，模具箱在烤箱内自然冷却至100-150℃；4)、从烤箱中取出模具箱，自然冷却至常温，起出模具。本方案原理：覆膜砂中改性酚醛树脂主要作为粘结剂，乌洛托品主要作为固化剂，硬脂酸钙作为润滑剂，防止结块,并提高覆膜砂的流动性及脱模性，碱性氧化会增加覆膜砂的碱性，降低砂的熔点，且使覆膜砂在存放过程中能够结块，使覆膜砂流动性变差，可以提高制壳时的吹砂性能；硅钡合金的加入，首先硅钡合金本身作为一种孕育剂，添加到覆膜砂中，当凸轮轴模型制好后，进行浇铸时，覆膜砂本身具有能够孕育铁水的硅钡合金，对铁水在浇铸时能够起到对凸轮轴表面进行局部孕育的目的，促进凸轮轴表面的石墨化，减少白口倾向，增加凸轮轴的硬度，再者，硅钡合金作为一种电阻较大的导电金属，其混合在覆膜砂中，在进行烤模时，利用交变电源对电磁线圈通交变电流，在通交变电流的时候，交变电流产生电磁场，使得模型中覆膜砂内的硅钡合金产生强大的涡电流，又因为有硅钡合金电阻的存在，硅钡合金在强电流情况下就会产生大量的热，对覆膜砂进行加热，使得型砂粘合在一起，形成型腔，因为硅钡合金均匀的分散在覆膜砂中，硅钡合金产生的热量能够均匀的分散在模型中，使得模型的烤模更加均匀，模型的受热更加均匀，冷却时收缩也就一致，降低了模型的废品率，提高了凸轮轴的铸造质量。进一步，所述步骤3中，将模具箱放置到烤箱内后，关闭箱门，先使用35hz频率烘烤14-16秒，再使用45hz频率烘烤14-16秒，最后使用55hz频率烘烤14-16秒。将模具箱烘烤时，先利用低频率的交流电，对模具箱加热，然后阶梯性的调高电源频率，提高加热温度，如此，使得覆膜砂在烘烤时温度阶梯性逐渐上升，利于模型的成型，降低模型的废品率。进一步，所述覆膜砂按质量百分比包括：改性酚醛树脂5％、乌洛托品0.7％、硬脂酸钙0.35％、硅钡合金6.5％、碱性氧化物1.5％，余量为天然硅砂。进一步，所述覆膜砂中还包括按质量百分比2-3％的石墨烯。石墨烯具有非常好的导热性，具有加热快和散热快的特点，在加热时，能够快速的将硅钡合金产生的热量分散到整个覆膜砂，当对模型进行烘烤之后，能够快速的冷却，并且在浇铸后，石墨烯也有助于铁水的较快冷却凝固，降低整个浇铸过程的时间，提高生产效率，降低生产成本。进一步，所述碱性氧化物包括sio2、cao、bao、cro和mno。进一步，所述碱性氧化物按质量份数分别为sio2：20-30份、cao：10-14份、bao：3-5份、cro：2-3份、mno：2-3份。进一步，步骤4中，起出模具后，检查冷铁表面，并将砂子清理干净。本发明的有益效果：1、本方案在进行烤模时，利用交变电源对电磁线圈通交变电流，在通交变电流的时候，交变电流产生电磁场，使得模型中覆膜砂内的硅钡合金产生强大的涡电流，又因为有硅钡合金电阻的存在，硅钡合金在强电流情况下就会产生大量的热，使得型砂粘合在一起，形成型腔，因为硅钡合金均匀的分散在覆膜砂中，硅钡合金产生的热量能够均匀的分散在模型中，使得模型的烤模更加均匀，模型的受热更加均匀，冷却时收缩也就一致，降低了模型的废品率，提高了凸轮轴的铸造质量；2、本方案进行浇铸时，覆膜砂本身具有能够孕育铁水的硅钡合金，对铁水在浇铸时能够起到对凸轮轴表面进行局部孕育的目的，促进凸轮轴表面的石墨化，减少白口倾向，增加凸轮轴的硬度；3、本方案在覆膜砂中添加石墨烯，石墨烯具有非常好的导热性，具有加热快和散热快的特点，在加热时，能够快速的将硅钡合金产生的热量分散到整个覆膜砂，当对模型进行烘烤之后，能够快速的冷却，并且在浇铸后，石墨烯也有助于铁水的较快冷却凝固，降低整个浇铸过程的时间，提高生产效率，降低生产成本。具体实施方式下面针对本方案的发动机凸轮轴的铸造烤模工艺，进行以下实施例实验，如表1所示：表1实施例1-实施例8发动机凸轮轴的铸造烤模工艺参数表实施例12345678酚醛树脂(％)553.56.55555乌洛托品(％)0.70.70.50.80.70.70.70.7硬脂酸钙(％)0.350.350.250.450.350.350.350.35硅钡合金(％)6.56.54.58.56.56.56.56.5碱性氧化物(％)1.51.5121.51.51.51.5石墨烯(％)2.50232.52.52.52.5天然硅砂(％)83.4585.9588.2578.7583.4583.4583.4583.45实施例1：发动机凸轮轴的铸造烤模工艺，使用一种覆膜砂和烤模炉，所述覆膜砂按质量百分比包括：改性酚醛树脂5％、乌洛托品0.7％、硬脂酸钙0.35％、硅钡合金6.5％、碱性氧化物1.5％，石墨烯2.5％，天然硅砂83.45％；所述烤模炉包括烤箱，所述烤箱上设置有电磁线圈，所述电磁线圈上电连接有交变电源，所述交变电源的频率30-60hz可调，电压220v；其中碱性氧化物按质量份数分别为sio2：20-30份、cao：10-14份、bao：3-5份、cro：2-3份、mno：2-3份；烤模工艺包括以下步骤：1、将模具放置在模具箱中，然后将冷铁放置与模具的凸轮面贴合；2、向模具表面加覆膜砂，并将覆膜砂抚平；3、将模具箱放置到烤箱内，关闭烤箱门，先使用35hz频率烘烤15秒，再使用45hz频率烘烤15秒，最后使用55hz频率烘烤15秒，关闭交变电源，模具箱在烤箱内自然冷却至100-150℃；4、从烤箱中取出模具箱，自然冷却至常温，起出模具；5、起出模具后，检查冷铁表面是否粘有砂子，如有砂子，将砂子清理干净。其中覆膜砂的制备方法，包括以下步骤：(1)将总质量0.7％乌洛托品兑成25％浓度的水溶液；(2)先将天然硅砂加入到烘烤炉中，将天然硅砂加热到100-120℃；(3)在加热搅拌状态下，向天然硅砂中依次加入乌洛托品水溶液和总质量5％改性酚醛树脂，搅拌时施加500-600w超声波振动10-20min；(4)在步骤(3)加入总质量6.5％硅钡合金、总质量1.5％碱性氧化物、总质量2.5％石墨烯，搅拌30-40min，搅拌时施加700-800w超声波振动，最后加入总质量0.35％硬脂酸，充分混合后停止加热；(5)冷却后，对覆膜砂混合物使用30-40℃温度烘干，使用破碎机破碎后筛分即可。实施例2-实施例4:与实施例1相比，实施例2-实施例4的区别在于按照表1的参数进行发动机凸轮轴铸造前的烤模。实施例5：与实施例1相比，实施例5的区别在于按照表1的参数进行发动机凸轮轴铸造前的烤模,；并且在步骤3中利用30hz频率直接加热45秒。实施例6：与实施例1相比，实施例6的区别在于按照表1的参数进行发动机凸轮轴铸造前的烤模,；并且在步骤3中利用40hz频率直接加热45秒。实施例7：与实施例1相比，实施例7的区别在于按照表1的参数进行发动机凸轮轴铸造前的烤模,；并且在步骤3中利用50hz频率直接加热45秒。实施例8：与实施例1相比，实施例8的区别在于按照表1的参数进行发动机凸轮轴铸造前的烤模,；并且在步骤3中利用60hz频率直接加热45秒。对比实施例1：发动机凸轮轴的铸造烤模工艺，使用一种覆膜砂，所述覆膜砂按质量百分比包括：改性酚醛树脂5％、乌洛托品0.7％、硬脂酸钙0.35％、硅钡合金6.5％、碱性氧化物1.5％，石墨烯2.5％，天然硅砂83.45％，其中碱性氧化物按质量份数分别为sio2：20-30份、cao：10-14份、bao：3-5份、cro：2-3份、mno：2-3份；烤模工艺包括以下步骤：1、将模具放置在模具箱中，然后将冷铁放置与模具的凸轮面贴合；2、向模具表面加覆膜砂，并将覆膜砂抚平；3、将模具箱放置到烤箱内，关闭烤箱门，加热烤箱至700-800摄氏度；4、从烤箱中取出模具箱，自然冷却至常温，起出模具；5、起出模具后，检查冷铁表面是否粘有砂子，如有砂子，将砂子清理干净。对比实施例2：发动机凸轮轴的铸造烤模工艺，使用一种市场上普遍销售的覆膜砂；烤模工艺包括以下步骤：1、将模具放置在模具箱中，然后将冷铁放置与模具的凸轮面贴合；2、向模具表面加覆膜砂，并将覆膜砂抚平；3、将模具箱放置到烤箱内，关闭烤箱门，加热烤箱至700-800摄氏度；4、从烤箱中取出模具箱，自然冷却至常温，起出模具；5、起出模具后，检查冷铁表面是否粘有砂子，如有砂子，将砂子清理干净。根据以上实施例1-实施例8和对比实施例1-2，铸造出的凸轮轴200件，烘烤时，以覆膜砂表面发黑为准，对铸造的凸轮轴分别使用恒仪hr-150b加高硬度计进行硬度测定，并统计出废品率、烘烤时间和冷却时间，具体试验数据如下表2所示：表2实施例1-实施例8和对比实施例1-2的统计及凸轮轴测试数据表从表2的数据可以看出：1、从实施例1与实施例2-4对比，可以看出，在覆膜砂中添加石墨烯可以减少模型的铸造和冷却时间；并且改性酚醛树脂5％、乌洛托品0.7％、硬脂酸钙0.35％、硅钡合金6.5％、碱性氧化物1.5％，石墨烯2.5％，天然硅砂83.45％的覆膜砂配方，铸造出的凸轮轴废品率更低，凸轮轴硬度更大。2、从实施例1与实施例5-8对比，可以看出，先使用35hz频率烘烤15秒，再使用45hz频率烘烤15秒，最后使用55hz频率烘烤15秒，铸造出的凸轮轴废品率更低，硬度更高。3、从实施例1与对比实施例1对比，可以看出，实施例1中采用交变电流电磁加热的方式，铸造出的凸轮轴废品率更低，凸轮轴的硬度更大。4、从实施例1与对比实施例2、对比实施例1和对比实施例2对比，可以看出，实施例1中的覆膜砂配方对降低凸轮轴的废品率有益，并且通过实施例1的覆膜砂配方和烤模工艺进行加工出的凸轮轴废品率更低，铸造时间更短，加工出的凸轮轴硬度更高，质量更好。以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。当前第1页12