专利名称：一种使用冷芯技术生产单缸柴油机气缸盖水道砂芯的工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使用冷芯技术生产单缸柴油机气缸盖水道砂芯的工艺。
背景技术：
气缸盖从其结构简易程度上一般分为单缸气缸盖和多缸气缸盖，在实际的生产中单缸盖的砂芯主要采用热芯盒法进行制芯，而多缸盖的砂芯主要是采用冷芯盒技术进行制芯，冷芯盒法制芯相对于热芯盒制芯有着无法比拟的优势，主要体现在①.冷芯制芯的温度为常温，而热芯制芯温度在210 250°C，②.热芯制芯的硬化时间是冷芯制芯硬化时间的6 9倍，③.冷芯盒法所制砂芯的强度大于热芯所制砂芯的强度， ④.冷芯所制砂芯的使用寿命大于热芯所制砂芯的使用寿命；热芯制芯工艺主要缺陷是①.热芯制芯需要采用电加热或煤气加热，所需能源成本高。②.热芯法制芯取芯时起芯强度低于冷芯的起芯强度。③.泥芯温度高，接近200°C，工人操作环境较差，泥芯温度高易产生变形，导致铸件尺寸波动大。④.热芯制芯树脂加入量大约为2%_2. 3%，冷芯为I. 6%-1. 8%，因此砂芯制芯成本闻，而且出气量较大。鉴于热芯制芯工艺的缺陷和冷芯制芯工艺的优点，在实际的生产中热芯工艺制芯正在慢慢减少，越来越多的使用冷芯制芯；但在柴油机单缸气缸盖的制芯过程中由于工艺和生产成本的限制还是在使用热芯制芯工艺，还没有哪家制造车间能够使用冷芯技术来制造单缸柴油机气缸盖，因为他们普遍都面对着同样的一个问题，那就是在采用冷芯工艺制造单缸柴油机气缸盖的成本远远大于采用热芯工艺制造单缸柴油机气缸盖的成本，并且人们也想到了将制造多缸柴油机气缸盖冷芯的制芯工艺用到单缸柴油机气缸盖的制芯当中去，但由于是在制单缸柴油机气缸盖，各工艺参数、各方面的成本和冷芯的成品率等都无法得到控制，因此在实际的生产中还是在使用热芯技术制单缸柴油机气缸盖，严重滞后了生产。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种使用冷芯技术生产单缸柴油机气缸盖水道砂芯的工艺，使在用冷芯技术生产单缸柴油机气缸盖水道砂芯时能在保证降低成本的情况下进而保证气缸盖水道砂芯的质量，从而保证铸模后气缸盖的质量。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种使用冷芯技术生产单缸柴油机气缸盖水道砂芯的工艺，步骤依次为混合料配制工序、制芯工序和后处理工序，混合料配制工序主要是将原砂和树脂充分混合形成树脂砂，制芯工序的步骤是①吹气，将混合好的树脂砂通过射砂机射入冷芯盒中，②再往冷芯盒中吹入三乙胺气体，继续保持吹气，使液状的树脂砂迅速硬化成水道砂芯，后处理工序是对制成的水道砂芯进行涂料、烘干处理，所述在混合料配制工序中各工艺参数为①原砂的水分含量< O. 15%、②原砂和树脂的温度范围为15 35°C、③树脂的加入量彡16%，④原砂和树脂的混合时间为90±5s、⑤原砂和树脂混合后的树脂砂可用时间为30 60min，所述制芯工序中各工艺参数为①射砂用气的要求是-40°C不结露，②射砂压力为O. 5±0. IMPa，③射砂时间为3±ls，④所用三乙胺气体要求为20°C时水溶解度为4. 6%，⑤三乙胺气体的温度为80 120°C，⑥吹三乙胺所用气的压力为O. 01 O. 3MPa，⑦每千克树脂砂消耗I. 2±lml胺气且该I. 2±lml胺气吹完所用的时间为6±3s，⑧吹胺结束后继续采用-40°C不结露气体对冷芯盒进行吹气，⑨吹气温度为80 120°C，⑩吹气压力为O. 6±0. IMPa且保持吹气的时间为45±5s，
所述后处理工序中各工艺参数为①对水道砂芯采用水基涂料进行涂覆，②放置在120 150°C的环境中烘干，③烘干时间为45±3min，④水道砂芯烘干后放置在相对湿度(75%、温度为15土1°C的环境中存放，⑤存放时间彡10天，⑥水道砂芯在下芯后至浇注的时间 < 30min。进一步的，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、调整原砂的粒度，选用四筛法对不同目数的沙粒进行组合，具体为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目沙粒的总量占原砂总量的比> 93%。进一步的，在所述制芯工序中，①、冷芯盒中受射砂面的夹盒的夹紧力为I. 5 2kg/cm2,②、射砂机的射砂夹角> 30°，冷芯盒中排气面积占吹气面积的80% 85%，③、对冷芯盒吹气的时间相对于吹胺时间的倍数控制在6 8倍。进一步的，在所述冷芯盒上的缸盖水闷孔与冷芯盒型腔之间形成有过渡圆角，所述过渡圆角的半径为4 6mm,并且在缸盖水闷孔下排列有水闷孔排气塞,水闷孔排气塞下部的冷芯盒上设置有与水闷孔排气塞相通的通气孔，且相邻两水闷孔排气塞通过下端中间的水闷孔镶块支撑。本发明的有益效果是在利用冷芯技术生产气缸盖水道砂芯过程中，控制整个工艺过程中的水分，控制树脂砂中树脂的加入量、固化前吹胺量、浓度、温度、压力时间以及后期固化的上涂料时间、烘干温度、仓储时间、温度、湿度进行优化组合，保证砂芯的成形和后期固化的如期完成，保证能获得合格的水道砂芯，从而保证浇注气缸盖的质量。通过控制生产过程中的各方面参数，大大提高了生产效率，改善了制芯工作环境。由热芯改为冷芯制芯后，制芯成本也下降明显，满足了生产需求，确保了所浇铸铸件的质量，防止铸件产生脉纹。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。如图I是冷芯盒上水闷孔处的局部视如图2是冷芯盒上水道孔处的局部视图。其中，I、水闷孔，2、排气针，3、水闷孔排气塞，4、水闷孔镶块，5、通气孔，6、过渡圆角，11、水道孔，12、排气间隙，13、水道镶块，14、排气通道，15、工艺斜面。
具体实施例方式现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。一种使用冷芯技术生产单缸柴油机气缸盖水道砂芯的工艺，其主要步骤依次为混合料配制工序、制芯工序和后处理工序，混合料配制工序主要是将原砂和树脂充分混合形成树脂砂，制芯工序的主要步骤是①吹气，将混合好的树脂砂通过射砂机射入冷芯盒中，② 再往冷芯盒中吹入三乙胺气体，继续保持吹气，使液状的树脂砂迅速硬化成水道砂芯，后处理工序是对制成的水道砂芯进行涂料、烘干处理；现在在混合料配制工序中各工艺参数是①原砂的水分含量需< O. 15%，减少原砂中的水份，从而提高砂芯的强度和提升砂芯的使用时间，②原砂和树脂的温度范围控制在15 35°C之间，通过控制原砂和树脂的温度从而保证融合后树脂砂的粘结度，保证成型后砂芯的质量，③树脂的加入量< 16%，控制树脂的加入从而有效降低生产成本，④原砂和树脂的混合时间为90±5s，⑤原砂和树脂混合后的树脂砂可用时间为30 60min ;并且同时控制原砂中Si02的含量，原砂中Si02的含量< 95%，还调整原砂的粒度，选用四筛法对不同目数的沙粒进行组合，具体为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目沙粒的总量占原砂总量的比彡93%，200目沙粒、260目沙粒和Pan (粉尘含量)的总量彡2%。从常规的三筛法变为四筛法或五筛法，此时原砂粒度差异较大，他们发生线性膨胀的时间也有先后，可有效减少水套砂芯的“宏观膨胀”，减缓了砂芯的热开裂倾向。在混合料配制工序中控制了原砂水分、温度、加入的树脂量、时间降低了用冷芯工艺过程中的生产成本，在实际生产中，原砂成本比较固定，成本的降低主要体现在树脂的加入，现在有效控制树脂的加入量，有效降低生产成本，并且同时控制前期混合料配制工序中各方面的参数有效保证后期砂芯成型的质量，防止砂芯出现疏松、变形、断裂、脉纹等缺陷。接下来再控制在制芯工序中各工艺参数，主要表现在①射砂用气的要求是-40°C不结露，②射砂所用压力为O. 5±0. IMPa，通过控制好射砂压力是芯砂平稳充填而不“沸腾”翻转，③射砂时间为3± ls，通过控制射砂之间使射砂一次完成，保证砂芯表面的平整，④吹胺时所用三乙胺气体要求为20°C时水溶解度为4. 6%，⑤三乙胺气体的温度为80 120°C，⑥吹三乙胺所用气的压力为O. 01 O. 3MPa，⑦每千克树脂砂消耗I. 2±lml胺气且该I. 2±lml胺气吹完所用的时间为6±3s，⑧吹胺结束后继续采用_40°C不结露气体对冷芯盒进行吹气，⑨吹气温度为80 120°C，⑩吹气压力为O. 6±0. IMPa且保持吹气的时间为45±5s ；有效控制在制芯工序中各射沙用气、压力、时间、浓度、吹胺量、温度各方面的参数，从而进一步保证在制芯工艺中能有效保证后期所制砂芯的质量、成品率，并且在制芯工艺中有效控制了三乙胺的用量，降低了生产成本。同时在制芯工序中的冷芯盒上，①、冷芯盒中受射砂面的夹盒的夹紧力为I. 5 2kg/cm2，采用较高的射砂阀开启速度，将射砂面积的夹盒夹紧力定在I. 5 2kg/cm2来防止“喷砂”和射砂时芯盒位移。②、射砂机的射砂夹角> 30°，冷芯盒中排气面积占吹气面积的80% 85%，对缸盖所制的砂芯而言，在紧实的过程中以压力差紧实为主，动能紧实为辅，因为控制好射砂夹角对后期砂芯的质量有着直接的联系，通过扩大射砂夹角，使所射的树脂砂能到达冷芯盒中的死角地带，防止出现局部泥芯疏松的现象，同时扩大了排气面积，避免因气体排不出去在砂芯上形成气垫。③、对冷芯盒吹气的时间相对于吹胺时间的倍数控制在6 8，使砂芯在吹气结束之后基本闻不出三乙胺的气味。
最后在后处理工序中各工艺参数主要是①对水道砂芯采用水基涂料进行涂覆，②放置在120 150°C的环境中烘干，③烘干时间为45±3min，④水道砂芯烘干后放置在相对湿度彡75%、温度为15±1°C的环境中存放，⑤存放时间彡10天，⑥水道砂芯在下芯后至浇注的时间< 30min。有效控制后处理工序中各温度、湿度、存放时间等，保证水道砂芯的质量，并且最终保证在砂芯上浇铸铸件的质量。如图I所示，在冷芯盒上设置有多个水闷孔I，水闷孔I的芯头高于射口面，需由芯砂在水闷孔I下部成型后回砂而形成，成型条件差，因为在冷芯盒上的缸盖水闷孔I与冷芯盒型腔之间形成有过渡圆角6,过渡圆角6的半径为4 6mm,作为优选,过度圆角6的半径采用5_，并且在缸盖水闷孔I下排列有2个水闷孔排气塞3，左右分布，水闷孔排气塞3下部的冷芯盒上设置有与水闷孔排气塞3相通的通气孔5，且相邻两排气塞通过下端中间的水闷孔镶块支撑4 ;通过所设置有的过渡圆角6使芯盒内的芯砂更容易完成回砂进入水闷孔1，同时依靠水闷孔I下部的排气塞保证了水闷孔I下端砂芯的质量，使得此处的砂芯能得到有效的紧实，不易疏松。在成品单缸盖上都具有多个水道小脚，由于这些水道小脚的尺寸较小，因此在给其制芯的时候难度就更大，如图2所示，在冷芯盒上所形成与水道小脚相对应的水道孔，这种水道孔内如要形成合格水道小脚难度相当大，现在在水道孔下部的孔口内形成工艺斜面15，在水道孔下部设置水道镶块13，在水道镶块13上方开出排气间隙12，在水道镶块13两侧设置有排气通道14，这样一来在制芯是所产生的气体能从排气间隙12通过排气通过，保证所制水道小脚的质量、避免不易成型的现象出现，并且通过水道孔内的工艺斜面15使水道小脚便于取出。对于冷芯盒上其他的一些比较小的水道孔，在下部的冷芯盒上可以直接在冷芯盒上通过线切割形成排气槽，在制芯时所产生的气体最终从水道孔通到排气槽排出，最后形成合格的水道砂芯；对于气缸盖水道砂芯上较大的水道孔内直接设置两顶杆孔，在顶杆孔内设置两顶杆，相对以往采用的一根顶杆，增加了顶杆与冷芯盒之间的间隙，增加了间隙排气量，保证水道脚质量。以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书 上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
权利要求
1.一种使用冷芯技术生产单缸柴油机气缸盖水道砂芯的工艺，步骤依次为混合料配制工序、制芯工序和后处理工序，混合料配制工序主要是将原砂和树脂充分混合形成树脂砂， 制芯工序的步骤是①吹气，将混合好的树脂砂通过射砂机射入冷芯盒中，②再往冷芯盒中吹入三乙胺气体，继续保持吹气，使液状的树脂砂迅速硬化成水道砂芯，后处理工序是对制成的水道砂芯进行涂料、烘干处理，其特征是 所述在混合料配制工序中各工艺参数为①原砂的水分含量< O. 15%、②原砂和树脂的温度范围为15 35°C、③树脂的加入量彡16%，④原砂和树脂的混合时间为90±5s、⑤原砂和树脂混合后的树脂砂可用时间为30 60min， 所述制芯工序中各工艺参数为①射砂用气的要求是-40°C不结露，②射砂压力为O.5±0. IMPa，③射砂时间为3±ls，④所用三乙胺气体要求为20°C时水溶解度为4. 6%，⑤三乙胺气体的温度为80 120°C，⑥吹三乙胺所用气的压力为O. 01 O. 3MPa，⑦每千克树脂砂消耗I. 2±lml胺气且该I. 2±lml胺气吹完所用的时间为6±3s,⑧吹胺结束后继续采用-40°C不结露气体对冷芯盒进行吹气，⑨吹气温度为80 120°C，⑩吹气压力为O.6±0. IMPa且保持吹气的时间为45±5s， 所述后处理工序中各工艺参数为①对水道砂芯采用水基涂料进行涂覆，②放置在120 150°C的环境中烘干，③烘干时间为45±3min，④水道砂芯烘干后放置在相对湿度(75%、温度为15土1°C的环境中存放，⑤存放时间彡10天，⑥水道砂芯在下芯后至浇注的时间 < 30min。
2.根据权利要求I所述的一种使用冷芯技术生产单缸柴油机气缸盖水道砂芯的工艺，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、调整原砂的粒度，选用四筛法对不同目数的沙粒进行组合，具体为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目沙粒的总量占原砂总量的比> 93%。
3.根据权利要求I所述的一种使用冷芯技术生产单缸柴油机气缸盖水道砂芯的工艺，其特征是在所述制芯工序中，①、冷芯盒中受射砂面的夹盒的夹紧力为I. 5 2kg/cm2， ②、射砂机的射砂夹角>30°，冷芯盒中排气面积占吹气面积的80% 85%， ③、对冷芯盒吹气的时间相对于吹胺时间的倍数控制在6 8倍。
4.根据权利要求I所述的一种使用冷芯技术生产单缸柴油机气缸盖水道砂芯的工艺，其特征是在所述冷芯盒上的缸盖水闷孔与冷芯盒型腔之间形成有过渡圆角，所述过渡圆角的半径为4 6_，并且在缸盖水闷孔下排列有水闷孔排气塞，水闷孔排气塞下部的冷芯盒上设置有与水闷孔排气塞相通的通气孔，且相邻两水闷孔排气塞通过下端中间的水闷孔镶块支撑。
全文摘要
本发明涉及一种使用冷芯技术生产单缸柴油机气缸盖水道砂芯的工艺，解决以往冷芯盒技术只能用在制造柴油机多缸盖上的缺陷，现控制冷芯技术在制造单缸盖水道砂芯中混合料配制工序、制芯工序和后处理工序的具体参数以及在制芯过程中冷芯盒上水闷孔和水道孔的布置，从而确保在使用冷芯工艺在制造单缸盖砂芯的时候能比使用热芯工艺制造单缸盖砂芯降低更多的成本，并且还能获得更加合格的水道砂芯的质量。
文档编号B22C7/06GK102896279SQ20121033115
公开日2013年1月30日 申请日期2012年9月10日 优先权日2012年9月10日
发明者吴克平, 王珣 申请人:江苏武蕾机械有限公司