一种铝合金缸盖油道砂芯的制作方法

本发明涉及铸造技术领域，尤其涉及一种铝合金缸盖油道砂芯。

背景技术：

在缸盖的生产中，其高压油道造型细长，如图1所示，长度达380mm，芯头厚度6mm，对应的砂芯造型是关键的技术难点。现有型砂造型的高压油道芯，抗折强度较低，在物流和组芯过程容易折断。图2为传统砂芯在电子显微镜下的图片，传统型砂采用石英砂作为主要材料，外形不规则，砂粒之间的间隙比较紧密，不利于砂芯的溃散，导致溃散性差、落砂率低和粘砂问题。

技术实现要素：

基于此，本发明的目的在于，提供一种铝合金缸盖油道砂芯，其具有较高的抗折强度和较好的溃散性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种铝合金缸盖油道砂芯，包括混合砂和粘结剂；所述混合砂由陶瓷砂和宝珠砂组成，所述陶瓷砂与宝珠砂的重量比为1:(3～4)；所述粘结剂占总重量的1.2～1.5％。

陶瓷砂砂粒呈球形，表面光滑不损伤工件，硬度高，寿命长，弹性好，喷砂过程中砂粒多角度回弹，同时具有消除应力，提高型砂溃散性的作用；宝珠砂砂粒呈球形，流动性好，易舂实，可提高砂芯强度，且透气性好，表面光滑，结构致密，使得粘结剂能均匀覆盖。相对于现有技术，本发明的砂芯采用陶瓷砂和宝珠砂作为主要材料，其外形均为球形，砂粒之间保留一定的间隙，有利于溃散；且本发明对陶瓷砂和宝珠砂的混合比例进行了研究，由于宝珠砂的耐火度较高(≥1790℃)，铸件局部(孔、槽、及热节集中的部位)容易出现粘砂问题，清理比较困难，因此宝珠砂的含量不能过高，否则会对溃散性产生影响，另外陶瓷砂的含量不能过高，否则会对抗折强度产生影响，本发明经过科学分析与实验，选择陶瓷砂与宝珠砂的重量比范围为1:(3～4)，该配比下的陶瓷砂和宝珠砂不仅能够充分发挥各自作用，且相互协同配合，使制得的砂芯同时具有较高的抗折强度和较好的溃散性，其抗折强度达到70～80kgf/cm²，发气量≤10ml/g，流动性≤45S。

进一步地，所述陶瓷砂与宝珠砂的重量比为1:4。

进一步地，所述混合砂的粒度分布为：目数为30～50的混合砂占1～15％，目数50～100的混合砂占65～95％；目数100～170的混合砂占1～20％；目数170～270的混合砂占1～5％。若砂芯粒度太大，会导致铸件表面比较粗糙，光洁度较差；若砂芯粒度太小，砂粒之间间隙很小，会导致砂型透气性差，铸件有气孔产生。因此本发明将采用不同粗细粒度的砂粒进行混合，粒度分为四个层级，分别为目数为30～50的粗粒度、目数为50～100的主粒度、目数为100～170的细粒度和目数为170～270的微粒度，相邻的较粗砂粒之间形成一定的间隙，保证透气性，且较粗砂粒之间形成的间隙可以用较细砂粒填充，提高铸件表面光滑度。

进一步地，所述混合砂的粒度分布为：目数为30～50的混合砂占15％，目数50～100的混合砂占65％；目数100～170的混合砂占15％；目数170～270的混合砂占5％。

进一步地，所述混合砂的粒度分布为：目数为30～50的混合砂占10％，目数50～100的混合砂占75％；目数100～170的混合砂占12％；目数170～270的混合砂占3％。

进一步地，所述混合砂的粒度分布为：目数为30～50的混合砂占5％，目数50～100的混合砂占85％；目数100～170的混合砂占9％；目数170～270的混合砂占1％。

进一步地，目数为30～50的混合砂中，陶瓷砂与宝珠砂的重量比为1:(3～4)；目数为50～100的混合砂中，陶瓷砂与宝珠砂的重量比为1:(3～4)；目数为100～170的混合砂中，陶瓷砂与宝珠砂的重量比为1:(3～4)；目数为170～270的混合砂中，陶瓷砂与宝珠砂的重量比为1:(3～4)。陶瓷砂和宝珠砂均采用了不同粗细粒度的砂粒进行混合，可以提高不同粗细粒度的陶瓷砂与陶瓷砂之间、宝珠砂与宝珠砂之间、以及陶瓷砂与宝珠砂之间的协同作用，使整体砂芯的结构与性能分布更加均匀。

进一步地，目数为30～50的混合砂中，陶瓷砂与宝珠砂的重量比为1:4；目数为50～100的混合砂中，陶瓷砂与宝珠砂的重量比为1:4；目数为100～170的混合砂中，陶瓷砂与宝珠砂的重量比为1:4；目数为170～270的混合砂中，陶瓷砂与宝珠砂的重量比为1:4。

进一步地，所述粘结剂为酚醛树脂。酚醛树脂用于使砂芯在受热后粘结，保持一定造型。

进一步地，所述砂芯的抗折强度为70～80kgf/cm²，发气量≤10ml/g，流动性≤45S。砂芯抗折强度为70～80kgf/cm²可防止在物流和组芯过程中被折断，发气量≤10ml/g可有效减小铸件的气孔缺陷，流动性≤45S可使砂粒间保持良好的相互移动的能力，提高砂芯均匀性。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

附图说明

图1为缸盖高压油道芯造型图。

图2为传统砂芯在电子显微镜下的图片。

图3为本发明的砂芯在电子显微镜下的图片。

具体实施方式

本发明提供一种铝合金缸盖油道砂芯，包括混合砂和粘结剂；所述混合砂由陶瓷砂和宝珠砂组成，所述陶瓷砂与宝珠砂的重量比为1:(3～4)；所述粘结剂占总重量的1.2～1.5％。

具体的，所述混合砂的粒度分布为：目数为30～50的混合砂占1～15％，目数50～100的混合砂占65～95％；目数100～170的混合砂占1～20％；目数170～270的混合砂占1～5％。

具体的，目数为30～50的混合砂中，陶瓷砂与宝珠砂的重量比为1:(3～4)；目数为50～100的混合砂中，陶瓷砂与宝珠砂的重量比为1:(3～4)；目数为100～170的混合砂中，陶瓷砂与宝珠砂的重量比为1:(3～4)；目数为170～270的混合砂中，陶瓷砂与宝珠砂的重量比为1:(3～4)。

具体的，所述粘结剂为酚醛树脂。

请参阅图3，其为本发明的砂芯在电子显微镜下的图片。从图中可以看到，本发明的陶瓷砂和宝珠砂外形均为球形，砂粒具有不同的粗细粒度，砂粒之间保留一定的间隙，有利于透气和溃散。

实施例1

本实施例的铝合金缸盖油道砂芯，其组分按重量份包括：混合砂98.8份、酚醛树脂1.2份；其中，混合砂包括：陶瓷砂19.76份、宝珠砂79.04份。

混合砂的粒度分布为：目数为30～50的混合砂占15％，目数50～100的混合砂占65％；目数100～170的混合砂占15％；目数170～270的混合砂占5％。

其中，目数为30～50的混合砂中，陶瓷砂与宝珠砂的重量比为1:4；目数为50～100的混合砂中，陶瓷砂与宝珠砂的重量比为1:4；目数为100～170的混合砂中，陶瓷砂与宝珠砂的重量比为1:4；目数为170～270的混合砂中，陶瓷砂与宝珠砂的重量比为1:4。

实施例2

本实施例的铝合金缸盖油道砂芯，其组分按重量份包括：混合砂98.6份、酚醛树脂1.4份；其中，混合砂包括：陶瓷砂19.72份、宝珠砂78.88份。

混合砂的粒度分布为：目数为30～50的混合砂占10％，目数50～100的混合砂占75％；目数100～170的混合砂占12％；目数170～270的混合砂占3％。

其中，目数为30～50的混合砂中，陶瓷砂与宝珠砂的重量比为1:4；目数为50～100的混合砂中，陶瓷砂与宝珠砂的重量比为1:4；目数为100～170的混合砂中，陶瓷砂与宝珠砂的重量比为1:4；目数为170～270的混合砂中，陶瓷砂与宝珠砂的重量比为1:4。

实施例3

本实施例的铝合金缸盖油道砂芯，其组分按重量份包括：混合砂98.5份、酚醛树脂1.5份；其中，混合砂包括：陶瓷砂19.7份、宝珠砂78.8份。

混合砂的粒度分布为：目数为30～50的混合砂占5％，目数50～100的混合砂占85％；目数100～170的混合砂占9％；目数170～270的混合砂占1％。

其中，目数为30～50的混合砂中，陶瓷砂与宝珠砂的重量比为1:4；目数为50～100的混合砂中，陶瓷砂与宝珠砂的重量比为1:4；目数为100～170的混合砂中，陶瓷砂与宝珠砂的重量比为1:4；目数为170～270的混合砂中，陶瓷砂与宝珠砂的重量比为1:4。

本发明实施例1-3的砂芯与传统砂芯的关键参数对比如下表1：

表1实施例1-3的型砂与传统型砂的关键参数对比

从表中可以看到，相比于传统砂芯，本发明砂芯具有更高的抗折强度和更小的发气量，同时保持较好的流动性，树脂的添加量较小。

相对于现有技术，本发明的砂芯采用陶瓷砂和宝珠砂作为主要材料，其外形均为球形，砂粒之间保留一定的间隙，有利于溃散；且本发明对陶瓷砂和宝珠砂的混合比例以及粗细粒度进行了研究，使制得的砂芯同时具有较高的抗折强度、较好的溃散性和流动性、以及较小的发气量，解决了现有缸盖高压油道砂芯造型和落砂困难的问题。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。