一种气缸盖浇铸模具及浇铸方法
【专利摘要】本发明公开了汽车零部件领域的一种气缸盖浇铸模具，包括由第一边模、第二边模、第一端模、第二端模和底模围成的金属型模，所述金属型模的型腔中设有位于所述底模顶面的水套砂芯以及位于所述水套砂芯顶面的进气砂芯和排气砂芯，所述进气砂芯和所述排气砂芯的顶面设有冒口砂芯，所述冒口砂芯顶部设有顶部溢流冒口，所述第一边模上设有若干个进气通孔，所述进气砂芯分别连接该若干个进气通孔，所述第二边模上设有若干个排气通孔，所述排气砂芯分别连接该若干个排气通孔。其技术效果是：解决了金属型模中的砂芯发气难以排出的技术问题，避免气缸盖产生憋气、浇不足铸造缺陷。本发明公开了汽车零部件领域的一种气缸盖浇铸方法。
【专利说明】一种气缸盖浇铸模具及浇铸方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车零部件领域的一种气缸盖浇铸模具及浇铸方法。
【背景技术】
[0002]气缸盖是汽车发动机关键部件，其外轮廓为约为440mmX 195mmX 128mm。客户对气缸盖尺寸要求精度高、外观平整、轮廓清晰完整；内部组织致密，无气孔、缩松等铸造缺陷；要求气缸盖的材质为铝硅合金，材料对应的抗拉强度≥ 160N/mm2，伸长率≥ 1.0%，气孔率≤3.5%，硬度≥75HB ;且要求在3bar空气压力下无泄漏；目前的气缸盖，多属于薄壁件，其中气道壁厚在3.5mm左右，因此铸造难度较大。目前国内外普遍是采用低压铸造或者重力底注双边浇注工艺进行生产，其缺点在于:
[0003]第一，生产出的气缸盖局部不致密，缩松，泄漏多。第二，浇铸时，型模的型腔中砂芯的发气很难排出。第三，气缸盖冷却时很难形成顺序凝固，第四生产效率低。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种气缸盖浇铸模具，其能够解决浇铸时金属型模的型腔中，砂芯的发气难以排出的技术问题，避免气缸盖产生憋气、浇不足铸造缺陷。本发明还提供了一种气缸盖浇铸方法，其能够解决浇铸时金属型模的型腔中，砂芯的发气难以排出的技术问题，避免气缸盖产生憋气、浇不足铸造缺陷。 [0005]实现上述目的的一种技术方案是:一种气缸盖烧铸模具，包括由第一边模、第二边模、第一端模、第二端模和底模围成的金属型模，所述金属型模的型腔中设有位于所述底模顶面的水套砂芯，以及位于所述水套砂芯顶面的进气砂芯和排气砂芯，所述进气砂芯和所述排气砂芯的顶面设有冒口砂芯，所述冒口砂芯顶部设有顶部溢流冒口，
[0006]所述第一边模上设有若干个进气通孔，所述进气砂芯分别连接该若干个进气通孔，所述第二边模上设有若干个排气通孔，所述排气砂芯分别连接该若干个排气通孔。
[0007]进一步的，所述底模的四个顶角上各设有一个底模排气通孔，所述水套砂芯的底面将所述底模排气通孔封闭。
[0008]进一步的，所述第一端模和所述第二端模上均设有端模排气通孔，所述水套砂芯的外周壁将所述端模排气通孔封闭。
[0009]进一步的，所述底模内设有与所述底模底面平行的底模水冷装置，所述底模底面还设有垂直于所述底模底面的燃烧室水冷装置，所述第一边模的外壁上设有第一风冷装置，所述第二边模的外壁上设有第二风冷装置。
[0010]进一步的，所述第一端模的顶端设有浇口杯，所述第一边模内设有横浇道，所述横浇道底部设有连通所述金属型模的型腔的缝隙式内浇口，所述第一端模内还设有连通所述浇口杯和所述横浇道的直浇道。
[0011]实现上述目的的另外一种技术方案是:一种气缸盖浇铸方法，包括下列步骤:
[0012]砂芯制备步骤:用热芯盒法制备进气砂芯和排气砂芯，用冷芯盒法制备水套砂芯和冒口砂芯；
[0013]下芯步骤:在底模的顶面安装水套砂芯，再在水套砂芯的顶面安装进气砂芯和排气砂芯，再在排气砂芯和进气砂芯的顶面安装冒口砂芯；
[0014]合模步骤:第一边模、第二边模、第一端模、第二端模和底模围成金属型模，并使所述进气砂芯与所述第一边模上的进气通孔连接，所述排气砂芯与所述第二边模上的排气通孔连接；
[0015]浇铸步骤:将铝硅合金熔液浇铸进入所述金属型模的型腔中；
[0016]冷却步骤:铝硅合金熔液在金属型模的型腔中冷却成为铸件，同时通过所述进气通孔对所述进气砂芯进行抽气操作，通过所述排气通孔对所述排气砂芯进行抽气操作；
[0017]开模步骤:将铸件从所述金属型模中取出，去除铸件中冒口砂芯、水套砂芯、进气砂芯和排气砂芯，去除铸件上的浇口和冒口，得到气缸盖。
[0018]进一步的，冷却步骤中，在所述底模底面对所述水套砂芯进行抽气操作。
[0019]进一步的，冷却步骤中，在所述第一端模的外壁和所述第二端模的外壁上对所述水套砂芯进行抽气操作。
[0020]进一步的，冷却步骤中，在所述底模上对所述金属型模的型腔中的铸件进行水冷操作，在所述第一边模的外壁上和所述第二边模的外壁上对所述金属型模的型腔中的铸件进行风冷操作。
[0021]进一步的，浇铸步骤中，铝硅合金熔液依次经过所述第一端模顶端的浇口杯，位于第一边模内的横浇道，以及缝隙式内浇口进入所述金属型模的型腔。
[0022]采用了本发明的一种气缸盖浇铸模具的技术方案，即在金属型模的型腔中，进气砂芯连接第一边模上的排气通孔，排气砂芯连接第二边模上的排气通孔的技术方案。其技术效果是:解决了金属型模的型腔中的砂芯发气难以排出的技术问题，避免气缸盖产生憋气、浇不足铸造缺陷。本发明还提供了一种气缸盖浇铸方法，其在冷却步骤中，在第一边模和第二边模上进行抽气操作，其技术效果是:解决了金属型模中的砂芯发气难以排出的技术问题，避免气缸盖产生憋气、浇不足铸造缺陷。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本发明的一种气缸盖浇铸模具俯视结构示意图。
[0024]图2为本发明的一种气缸盖浇铸模具上第二边模结构示意图。
[0025]图3为本发明的一种气缸盖浇铸模具上第二端模结构示意图。
[0026]图4为本发明的一种气缸盖浇铸模具上底模俯视结构示意图。
[0027]图5为本发明的一种气缸盖浇铸模具上底模主视结构示意图。
[0028]图6为本发明的一种气缸盖浇铸模具上进气通孔分布示意图。
[0029]图7为本发明的一种气缸盖浇铸模具上第一风冷装置分布示意图。
[0030]图8为本发明的一种气缸盖浇铸模具上排气通孔分布示意图。
[0031]图9为本发明的一种气缸盖浇铸模具上第二风冷装置分布示意图。
[0032]图10为本发明的一种气缸盖浇铸方法流程图。
【具体实施方式】[0033]请参阅图1至图10，本发明的发明人为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明:
[0034]请参阅图1和图2，本发明的一种气缸盖浇铸模具，包括第一边模11、第二边模12、第一端模13、第二端模14和底模15围成的金属型模1，金属型模I的型腔中设有位于底模15顶面的水套砂芯(图中未显示)以及位于所述水套砂芯顶面的进气砂芯(图中未显示)和排气砂芯(图中未显示)，所述进气砂芯和所述排气砂芯的顶面设有冒口砂芯(图中未显示)，所述冒口砂芯顶部设有顶部溢流冒口。
[0035]第一边模11上设有若干个进气通孔111，将金属型模I的型腔与外部连通，在金属型模I的型腔中，所述进气砂芯分别连接该若干个进气通孔111，第二边模12上设有若干个排气通孔121，将金属型模I的型腔与外部连通，所述排气砂芯分别连接该若干个排气通孔121。图2中，该若干个排气通孔121位于A位置。
[0036]这样设计的目的在于:当铝硅合金熔液在金属型模I的型腔进行冷却时，采用抽气装置在进气通孔111上对所述进气砂芯进行抽气，在排气通孔121上对所述排气砂芯进行抽气，便于排出金属型模I的型腔中的砂芯的发气，防止气缸盖产生憋气、浇不足铸造缺陷。金属型模I的型腔中的砂芯包括水套砂芯、进气砂芯、排气砂芯和冒口砂芯。
[0037]此外，底模15的四个顶角也设有底模排气通孔151，将金属型模I的型腔与外部连通，水套砂芯的底面将四个底模排气通孔151封闭。当铝硅合金熔液在金属型模I的型腔进行冷却时，采用抽气装置在底模冷却通孔151上抽气，便于排出金属型模I的型腔中水套砂芯的发气，防止气缸盖产生憋气、浇不足等铸造缺陷。
[0038]此外,第一端模11和第二端模12的底部也对称设有端模排气通孔10,将金属型模I的型腔与外部连通。水套砂芯的外周壁将端模排气通孔10封闭。当铝硅合金熔液在金属型模I的型腔进行冷却时，采用抽气装置在端模排气通孔10上抽气，更加便于排出金属型模I的型腔中水套砂芯的发气，防止气缸盖产生憋气、浇不足铸造缺陷。
[0039]本实施例中，本发明的一种气缸盖浇铸模具还进行了进一步的改进，底模15内设有平行于底模15底面的底模水冷装置152，底模15底面设有垂直于底模15底面的燃烧室水冷装置153。这样设计的目的在于:通过对底模15的水冷，降低底模15的温度，使得铝硅合金熔液在金属型模I的型腔中顺序凝固，补缩充分。得到气缸盖材质致密度高，密封性好，机械性能好，尺寸精度高。
[0040]本实施例中，第一边模I的外壁上还设有第一风冷装置112,第二边模12的外壁上设有第二风冷装置122。第一风冷装置112就是位于第一边模11外壁上的N个盲孔,第二风冷装置122就是第二边模12外壁上的M个盲孔.这样设计的目的在于:通过风冷降低第一边模11和第二边模12的温度，铝硅合金熔液在金属型模I的型腔中顺序凝固，补缩充分。得到气缸盖材质致密度高，密封性好，机械性能好，尺寸精度高。
[0041 ] 本实施例中，第一风冷装置112在第一边模11上的位置高于进气通孔111，第二风冷装置122在第二边模12上的位置高于排气通孔122。
[0042]本实施例中，采用了第一边模11、第二边模12、第一端模13、第二端模14和底模15围成的金属型模I来生产形状结构复杂的气缸盖，在改善了劳动环境条件的同时，降低了操作工人的劳动强度，提高了生产效率。同时，金属型模I的良好冷却效果，进一步保证了铝硅合金熔液在金属型模I的型腔中顺序凝固，补缩充分。得到气缸盖材质致密度高，密封性好，机械性能好，尺寸精度高。
[0043]本实施例中,第一端模13的顶端设有烧口杯131,第一边模11内设有横烧道113,横浇道113与浇口杯131通过位于第一端模13内的直浇道132连通。横浇道113底部设有连通金属型模I的型腔的缝隙式内浇口 114。由此，浇口杯131，直浇道132、横浇道113和缝隙式内浇口 114构成了 一个浇铸系统，采用该浇铸系统可以避免铝硅合金溶液在浇铸过程中产生飞溅、紊流而使气缸盖产生夹渣、气孔、冷隔等铸造缺陷。
[0044]本实施例中:本发明的一种气缸盖浇铸方法包括下列步骤:
[0045]砂芯制备步骤:用热芯盒法制备进气砂芯和排气砂芯，用冷芯盒法制备水套砂芯和冒口砂芯。
[0046]冷芯盒法是将树脂粘结剂和粒径为50?100目的原砂或再生砂分别在专用的金属模具内混合后，吹入三乙胺，使树脂粘结剂固化，从而分别得到所述水套砂芯和所述冒口砂芯。树脂粘结剂包括环氧树脂粘结剂，酚醛树脂粘结剂，以及不饱和聚酯粘结剂等。
[0047]热芯盒法是将粒径为70?140目的覆膜砂，在温度为220°C -400°C的金属模具内烧结成为所述进气砂芯和排气砂芯。
[0048]预热步骤:将第一边模11、第二边模12、底模15、第一端模13和第二端模14安装在浇铸机上，并用天然气加热装置进行预热，预热温度200°C — 350°C。然后用喷砂工具清除掉第一边模11、第二边模12、底模15、第一端模13和第二端模14表面的锈迹和杂物。之后喷涂脱模剂，防止铝硅合金粘附。这样操作可使脱模剂中水分迅速蒸发，脱模剂喷涂得更均匀，获得一层致密的脱模剂层。若预热温度过高，也会造成脱模剂剥落。第一边模11、第二边模12、底模15、第一端模13和第二端模14是新投入使用的，则需在预热前用硫酸进行酸洗，以保证脱模剂能在其表面的粘附。
[0049]熔融步骤:将铝硅合金投入熔炉中熔化成铝硅合金熔液，并在700°C _750°C的温度内，通过精炼、除气、除渣、变质等工序，对铝硅合金熔液进行处理，得到洁净的铝硅合金熔液待用。
[0050]下芯步骤:在底模15的顶面安装所述水套砂芯，所述水套砂芯将底模15四个顶角上的底模排气通孔151封闭，然后在所述水套砂芯的顶面安装所述进气砂芯和所述排气砂芯，再在所述排气砂芯和所述进气砂芯的顶面安装所述冒口砂芯。
[0051]合模步骤:第一边模11、第二边模12、第一端模13、第二端模14和底模15围成金属型模1，并使所述水套砂芯的外周壁将第一端模13上的端模排气通孔10和第二端模14上的端模排气通孔10封闭，使所述进气砂芯连接第一边模11上的进气通孔111，所述排气砂芯连接第二边模12上的排气通孔121。
[0052]浇铸步骤:将700?730°C的铝硅合金熔液浇铸进入第一端模13顶部的浇口杯131，在10?13s的时间内，铝硅合金熔液依次经过所述第一端模13内的直浇道132，第一边模11内的横浇道113，以及横浇道113底部的缝隙式内浇口 114进入金属型模I的型腔。这属于一种顶注式浇铸充型工艺，其技术效果是:避免铝硅合金溶液在浇铸过程中产生飞溅、紊流而使铸件产生夹渣、气孔、冷隔等铸造缺陷。
[0053]浇铸步骤中，铝硅合金熔液温度太高则气缸盖冷却缓慢，结晶粗大，力学性能降低，易形成气孔、针孔等缺陷；温度太低则易导致浇不足、冷隔等缺陷。浇铸步骤中，铝硅合金熔液注入浇口杯131 —定要平稳，铝硅合金熔液的液流要连续，不可中断；铝硅合金熔液注入浇口杯131时，要先慢、后快、再慢；浇包嘴应尽可能接近浇口杯131，以免铝硅合金熔液液流过长造成氧化，防止铸件夹杂氧化物。
[0054]冷却步骤:经过180?200s的冷却，铝硅合金熔液在金属型模I的型腔中冷却成为铸件，同时在浇口杯131和冒口砂芯顶部的顶部溢流冒口进行补浇铸，消除铸件的缩孔缺陷。
[0055]在冷却步骤中，采用抽气装置在进气通孔111处对所述进气砂芯进行抽气操作，采用抽气装置通过排气通孔121对所述排气砂芯进行抽气操作；一排出金属型模I的型腔中的砂芯的发气，防止气缸盖产生憋气、浇不足铸造缺陷。
[0056]在冷却步骤中，采用抽气装置在位于底模15四个顶角的底模排气通孔151处对所述水套砂芯进行抽气操作，以排出金属型模I的型腔中水套砂芯的发气，防止气缸盖产生憋气、浇不足等铸造缺陷。
[0057]在冷却步骤中，采用抽气装置在第一端模13和第二端模14上的端模排气通孔10处对所述水套砂芯进行抽气操作，以排出金属型模I的型腔中水套砂芯的发气，防止气缸盖产生憋气、浇不足等铸造缺陷。
[0058]冷却步骤中，在底模水冷装置152和燃烧室水冷装置153中通入冷却水，对金属型模I的底模15和金属型模I的型腔中的铸件进行水冷。使得铝硅合金熔液在金属型模I的型腔中顺序凝固成铸件，凝固过程中补缩充分。得到气缸盖材质致密度高，密封性好，机械性能好，尺寸精度高。
[0059]冷却步骤中，通过第一风冷装置112对第一边模11和金属型模I的型腔中的铸件进行风冷操作，通过第二风冷装置122对第二边模12和金属型模I的型腔中的铸件进行风冷操作，使得铝硅合金熔液在金属型模I的型腔中顺序凝固，补缩充分。得到气缸盖材质致密度高，密封性好，机械性能好，尺寸精度高。
[0060]开模步骤:将铸件从所述金属型模中取出，去除铸件中冒口砂芯、水套砂芯、进气砂芯和排气砂芯，去除铸件上的浇口、冒口和机加后，得到气缸盖。
[0061]本【技术领域】中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
【权利要求】
1.一种气缸盖烧铸模具，包括由第一边模(11)、第二边模(12)、第一端模(13)、第二端模(14)和底模(15)围成的金属型模(1)，所述金属型模(I)的型腔中设有位于所述底模(15)顶面的水套砂芯，以及位于所述水套砂芯顶面的进气砂芯和排气砂芯，所述进气砂芯和所述排气砂芯的顶面设有冒口砂芯，所述冒口砂芯顶部设有顶部溢流冒口，其特征在于: 所述第一边模(11)的上设有若干个进气通孔(111 )，所述进气砂芯分别连接该若干个进气通孔(111 )，所述第二边模(12 )上设有若干个排气通孔(121 )，所述排气砂芯分别连接该若干个排气通孔(121)。
2.根据权利要求1所述的一种气缸盖浇铸模具，其特征在于:所述底模(15)的四个顶角上各设有一个底模排气通孔(151 )，所述水套砂芯的底面将所述底模排气通孔(151)封闭。
3.根据权利要求1所述的一种气缸盖烧铸模具，其特征在于:所述第一端模(11)和所述第二端模(12)上均设有端模排气通孔(10)，所述水套砂芯的外周壁将所述端模排气通孔(10)封闭。
4.根据权利要求1所述的一种气缸盖烧铸模具，其特征在于:所述底模(15)内设有与所述底模(15)底面平行的底模水冷装置(152)，所述底模(15)底面还设有垂直于所述底模(15)底面的燃烧室水冷装置(153)，所述第一边模(I)的外壁上设有第一风冷装置(112)，所述第二边模(12)的外壁上设有第二风冷装置(122)。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种气缸盖浇铸模具，其特征在于:所述第一端模(13)的顶端设有浇口杯(131)，所述第一边模(11)内设有横浇道(113)，所述横浇道(113)底部设有连通所述金属型模(I)的型腔的缝隙式内浇口(114)，所述第一端模(13)内还设有连通所述浇口杯(131)和所述横浇道(113)的直浇道(132)。
6.一种气缸盖浇铸方法，包括下列步骤: 砂芯制备步骤:用热芯盒法制备进气砂芯和排气砂芯，用冷芯盒法制备水套砂芯和冒口砂芯； 下芯步骤:在底模(15)的顶面安装水套砂芯，再在水套砂芯的顶面安装进气砂芯和排气砂芯，再在排气砂芯和进气砂芯的顶面安装冒口砂芯； 合模步骤:第一边模(11)、第二边模(12)、第一端模(13)、第二端模(14)和底模(15)围成金属型模(I )，并使所述进气砂芯与所述第一边模(11)上的进气通孔(111)连接，所述排气砂芯与所述第二边模(12)上的排气通孔(121)连接； 浇铸步骤:将铝硅合金熔液浇铸进入所述金属型模(I)的型腔中； 冷却步骤:铝硅合金熔液在金属型模的型腔中冷却成为铸件，同时通过所述进气通孔(111)对所述进气砂芯进行抽气操作，通过所述排气通孔(121)对所述排气砂芯进行抽气操作； 开模步骤:将铸件从所述金属型模(I)中取出，去除铸件中冒口砂芯、水套砂芯、进气砂芯和排气砂芯，去除铸件上的浇口和冒口，得到气缸盖。
7.根据权利要求6所述的一种气缸盖浇铸方法，其特征在于:冷却步骤中，在所述底模(15)底面对所述水套砂芯进行抽气操作。
8.根据权利要求6所述的 一种气缸盖浇铸方法，其特征在于:冷却步骤中，在所述第一端模(11)的外壁和所述第二端模(12)的外壁上对水套砂芯进行抽气操作。
9.根据权利要求6所述的一种气缸盖浇铸方法，其特征在于:冷却步骤中，在所述底模(15)上对所述金属型模(I)的型腔中的铸件进行水冷操作，在所述第一边模(11)的外壁上和所述第二边模(12)的外壁上对所述金属型模(I)的型腔中的铸件进行风冷操作。
10.根据权利要求6所述的一种气缸盖浇铸方法，其特征在于:浇铸步骤中，铝硅合金熔液依次经过所述第一端模(13)顶端的浇口杯(131)，位于第一边模(11)内的横浇道(113)，以及缝隙式内浇口 (114)进入所述金属型模(I)的型腔。
【文档编号】B22C9/22GK103878310SQ201210553374
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年12月19日 优先权日:2012年12月19日
【发明者】陈灵巧 申请人:上海爱仕达汽车零部件有限公司