专利名称：截面可控式金属型模及其铝合金缸盖的重力倾转铸造工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铝合金铸造工艺用的金属型模及其铝合金缸盖铸造工艺。
背景技术：
汽车发动机缸盖的结构复杂，由多层型腔组成，且各腔不允许存在泄漏现象，其壁厚不均，铸造难度较大。目前，国内外生产发动机铝缸盖的铸造工艺方法有金属型重力铸造工艺、低压铸造工艺、特殊的低压铸造工艺、消失模铸造工艺、砂型低压铸造工艺、金属型重力倾转铸造工艺等，其中金属型重力铸造工艺和低压铸造工艺是传统的、成熟的、用得最多的铸造铝合金方法，金属型重力倾转铸造工艺是一种逐渐成熟的，应用较为广泛的新型工艺。但金属型重力铸造存在模具制作周期长、费用大、缸盖出品率低、易产生缩松等缺陷，金属型重力倾转铸造虽有着利于缸盖铸件成型和补缩、出品率高等优势，但容易产生气孔、缩孔和缩松等缺陷。上述的金属型重力倾转铸造铝缸盖工艺中采用的金属型模，包括浇口杯、冒口砂芯、成型模块、顶出装置、水冷装置、负压抽气装置等，其浇口杯在重力倾转浇注的过程中，铝液会从进气侧罩边冒口进入铸件型腔的同时，部分铝液会越过冒口砂芯直接流入中间火花塞处冒口，再从中间火花塞处冒口进入铸件型腔，这样从进气侧罩边冒口和中间火花塞处冒口进入的铝液在铸件型腔内会产生紊流现象，同时从中间火花塞处冒口进入的铝液会影响铸件型腔内气体的排出，从而导致缸盖铸件气孔缺陷的产生，影响了铸件的出品率和质量。
发明内容
本发明的目的在于克服上述的不足，而提供一种能使铝液只会从进气侧罩边冒口进入铸件型腔、再从中间火花塞处冒口和排气侧罩边冒口出来，并使铝铸件不易产生气孔、缩孔和缩松现象的截面可控式金属型模及其铝合金缸盖的重力倾转铸造工艺。本发明的目的由如下技术方案来实现一种截面可控式金属型模，包括浇口杯、冒口砂芯、成型模块、顶出装置、水冷装置、负压抽气装置，在所述浇口杯的下部上、并在浇口杯与冒口砂芯的相交处装有控制截面挡板。根据所述的截面可控式金属型模所得的铝合金缸盖的重力倾转铸造工艺是第一步为制芯将铝合金缸盖水套砂芯、进排气道砂芯、油腔砂芯和冒口砂芯分别进行制作和组装；第二步为下芯、合模将所述有关砂芯按规定的顺序逐步放入金属型模内，并通过两侧模和两端模合模压紧砂芯，防止砂芯在倾转过程中发生位置偏移；第三步为浇包浇注将金属型模倾转至90度，使其浇口杯过滤口朝上，并将铝液从过滤口倒入浇口杯；第四步为倾转浇注金属型模经过先快速、后慢速的倾转过程的速度控制使金属型模倾转、复位，由于控制截面挡板的阻挡作用，金属型模在翻转的同时通过控制铝液从浇口杯进入铸件型腔的最小截面积来控制铝液流入型腔的速度和时间，使铝液只能从进气侧罩边冒口进入铸件型腔，再从中间火花塞处冒口和排气侧罩边冒口出来，实现充型匀速且可控的特点；第五步为凝固开启负压抽气装置和水冷装置，直至铸件凝固而得到铝合金缸盖铸件。采用本发明后，在传统浇口杯的基础上增加控制截面挡板后，在倾转浇注的过程中，由于控制截面挡板的阻挡作用，使铝液只能从进气侧罩边冒口进入铸件型腔，再从中间火花塞处冒口和排气侧罩边冒口出来，实现了在充型过程中铝液充型平稳，遵循顺序充型、顺序进排气的原理，同时通过控制浇口杯充型的最小截面积来控制铸件整个充型的速度及时间，对原铸件产生气孔、缩孔和缩松等缺陷有着明显的改善作用。从而提高了金属铸件的出品率、合格率和质量。
下面结合附图与实施方式对本发明作进一步的详细说明。图I为本发明截面可控式金属型模的结构示意图(包括相关砂芯)。图2为本发明处于浇包浇注位置时的状态示意图。图3为本发明处于倾转浇注时的状态示意图。
具体实施例方式参照图I所示，本发明应用于金属型重力倾转铸造铝缸盖工艺的截面可控式金属型模，包括浇口杯I、冒口砂芯2、成型模块3、顶出装置4、水冷装置5、负压抽气装置6，在所述浇口杯I的下部上、并在浇口杯I与冒口砂芯2的相交处(通过螺钉11)装有控制截面挡板7。该浇口杯也可称为可控截面浇口杯。根据所述的截面可控式金属型模所得的铝合金缸盖的重力倾转(控制截面)铸造工艺是第一步为制芯将铝合金缸盖水套砂芯、进排气道砂芯、油腔砂芯和冒口砂芯分别进行制作和组装；第二步为下芯、合模(如图I所示)将所述有关砂芯按规定的顺序逐步放入金属型模内，并通过两侧模和两端模合模压紧砂芯，防止砂芯在倾转过程中发生位置偏移；第三步为浇包浇注(如图2所示)将金属型模倾转至90度，使其浇口杯过滤口朝上，并将铝液从过滤口(通过过滤网)倒入浇口杯；第四步为倾转浇注(如图3所示)金属型模经过先快速、后慢速的倾转过程的速度控制使金属型模倾转、复位，由于控制截面挡板的阻挡作用，金属型模在翻转的同时通过控制铝液从浇口杯进入铸件型腔的最小截面积来控制铝液流入型腔的速度和时间，使铝液只能从进气侧罩边冒口 8进入铸件型腔，再从中间火花塞处冒口 9和排气侧罩边冒口 10出来，实现充型匀速且可控的特点；第五步为凝固开启负压抽气装置和水冷装置，直至铸件凝固而得到铝合金缸盖铸件。本发明利用重力倾转控制截面铸造充型匀速且可控的特点，既实现了传统底注式充型的原理，控制其充型的速度和时间，减少了铝液到达金属型模型腔的落差，又实现了顶注式温度场分布的凝固理论，有利于缸盖铸件的成型和补缩，尤其对铸件产生气孔、缩孔和缩松等缺陷有明显改善作用，能根据发动机缸盖的不同形状，利用金属型重力倾转控制截面的铸造工艺，生产出结构复杂、壁薄、机械性能高、表面致密、颜色亮泽的铝合金缸盖铸件，具有模具制作周期短、铸件成本低、生产效率高、出品率高、合格率高等特点。上述制芯在设计制作时，必须要考虑到每个砂芯在模具中的定位与压紧方式，砂芯不能直接设计定位的情况下需设计砂芯与砂芯之间的粘胶组装方式，要确保每个砂芯都能被压紧，以防止金属模在其倾转过程中发生偏移，下芯时需按照规定的砂芯放入顺序进行下芯，金属型模的合模和开模的过程必须按照规定操作进行执行，以避免出现砂芯断裂和拉模等现象。利用重力倾转控制截面铸造充型匀速且可控的特点，即实现了传统底注式的充型的原理，控制其充型的速度和时间，减少了铝液到达金属型模型腔的落差，又实现了顶注式温度场分布的凝固理论，有利于缸盖铸件的成型和补缩，尤其对铸件产生气孔、缩孔和缩松等缺陷有明显改善作用的特点，采用金属型重力倾转控制截面铸造工艺，包括制芯、下芯、合模、模具倾转至浇注位置、浇包浇注、倾转浇注、开启负压抽气和水冷装置等工艺要素。将水道砂芯、进排气道砂芯及冒口油腔砂芯放入金属型模内，通过两侧模和两端模的合模压紧砂芯；将金属型模通过重力倾转机倾转至90度，使浇口杯过滤口朝上，将铝液通过滤口放置的过滤网倒入浇口杯；通过参数设置控制重力倾转机的倾转速度，实现先快速、后慢速的的充型过程，同时通过控制铝液从浇口杯进入型腔的最小截面积来控制铝液流入型腔的速度和时间，实现充型匀速且可控的特点；金属型模倾转复位后，开启风机实现负压抽气，将金属模内砂芯产生的气体排出；开启燃烧室水冷装置，使缸盖铸件在水冷却的条件下完成凝固过程，得到关键部位具有良好机械性能的缸盖铸件；缸盖铸件在金属型模内凝固到预设的时间后，开模从金属型模的型腔内取出缸盖铸件，放在空气中继续冷却，后通过震砂、切冒口、热处理、去毛刺等工序后获得合格的缸盖铸件。
权利要求
1.一种截面可控式金属型模，包括浇口杯(I)、冒口砂芯(2)、成型模块(3)、顶出装置(4)、水冷装置(5)、负压抽气装置￠)，其特征在于在所述浇口杯(I)的下部上、并在浇口杯(I)与冒口砂芯(2)的相交处装有控制截面挡板(7)。
2.根据权利要求I所述的截面可控式金属型模所得的铝合金缸盖的重力倾转铸造工艺，其特征在于第一步为制芯将铝合金缸盖水套砂芯、进排气道砂芯、油腔砂芯和冒口砂芯分别进行制作和组装；第二步为下芯、合模将所述有关砂芯按规定的顺序逐步放入金属型模内，并通过两侧模和两端模合模压紧砂芯，防止砂芯在倾转过程中发生位置偏移；第三步为浇包浇注将金属型模倾转至90度，使其浇口杯过滤口朝上，并将铝液从过滤口倒入浇口杯；第四步为倾转浇注金属型模经过先快速、后慢速的倾转过程的速度控制使金属型模倾转、复位，由于控制截面挡板的阻挡作用，金属型模在翻转的同时通过控制铝液从浇口杯进入铸件型腔的最小截面积来控制铝液流入型腔的速度和时间，使铝液只能从进气侧罩边冒口进入铸件型腔，再从中间火花塞处冒口和排气侧罩边冒口出来，实现充型匀速且可控的特点；第五步为凝固开启负压抽气装置和水冷装置，直至铸件凝固而得到铝合金缸盖铸件。
全文摘要
本发明公开了一种截面可控式金属型模及其铝合金缸盖的重力倾转铸造工艺，包括浇口杯(1)、冒口砂芯(2)、成型模块(3)、顶出装置(4)、水冷装置(5)、负压抽气装置(6)，在所述浇口杯(1)的下部上、并在浇口杯与冒口砂芯的相交处装有控制截面挡板(7)。本发明在倾转浇注的过程中，由于控制截面挡板的阻挡作用，使铝液只能从进气侧罩边冒口进入铸件型腔，再从中间火花塞处冒口和排气侧罩边冒口出来，实现了在充型过程中铝液充型平稳，遵循顺序充型、顺序进排气的原理，同时通过控制浇口杯充型的最小截面积来控制铸件整个充型的速度及时间，对原铸件产生气孔、缩孔和缩松等缺陷有着明显的改善作用。从而提高了金属铸件的出品率、合格率和质量。
文档编号B22C9/08GK102935491SQ201210443819
公开日2013年2月20日 申请日期2012年11月2日 优先权日2012年11月2日
发明者叶锦瑞, 赵葵 申请人:温州瑞明工业股份有限公司