一种缸盖浇铸模具及浇铸方法
【专利摘要】本发明公开了属于汽车零部件领域的一种缸盖浇铸模具，包括第一边模、第二边模、底模、第一端模和第二端模围成的金属型模，以及内置于所述金属型模的型腔中的内腔砂芯，所述第一端模的顶部设置浇口杯，所述第一边模内置与所述浇口杯连通的横浇道，所述横浇道的底部设有若干连通所述金属型模的型腔的缝隙式内浇口，所述内腔砂芯的顶面设有顶部溢流冒口，所述第二边模的顶部设有侧边溢流冒口。其技术效果是避免了缸盖产生缩松、针孔、气孔、冷隔等铸造缺陷，也有利于铝硅合金熔液冷却成为铸件后，降低清理铸件上的浇口和冒口的劳动强度。本发明还公开了汽车零部件领域的一种缸盖浇铸方法，其属于顶注式重力浇铸充型工艺。
【专利说明】一种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缸盖浇铸模具及浇铸方法。
【背景技术】
[0002]缸盖是轿车发动机中最复杂关键部件，其外轮廓为约为340mmX 270mmX 119mm长方形体。客户对铝合金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；要求缸盖的材质为铝硅合金，材料对应的抗拉强度大于235N/mm2，延伸率≥1;并且要求在2bar空气压力下无泄漏；又由于缸盖均匀壁厚在4-5_区间，但存在多处孤立厚大结构；因此铸造难度较大。目前国内外普遍是采用底注式重力铸造工艺进行生产，这种工艺存在以下缺点:1)铸件消耗铝液量大；2)铸件铝液温度与凝固温度梯度相反，易产生缩松；3)浇铸系统较复杂；4)铸件清理困难；5)生产效率低。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种缸盖浇铸模具，其能够避免缸盖产生缩松、针孔、气孔、冷隔等铸造缺陷，使缸盖的组织致密度高，质量好，生产效率高；同时使浇铸过程中铝硅合金熔液利用率高，辅助材料消耗少。此外，本发明还提供了一种缸盖浇铸方法。
[0004]实现上述目的的一种技术方案是:一种缸盖烧铸模具，包括由第一边模、第二边模、底模、第一端模和第二端模围成的金属型模，以及内置于所述金属型模的型腔中的内腔砂芯，所述第一端模的顶部设有浇口杯，所述第一边模内置与所述浇口杯连通的横浇道，所述横浇道的底部设有若干连通所述金属型模的型腔的缝隙式内浇口，所述内腔砂芯的顶面设有顶部溢流冒口，所述第二边模的顶部设有侧边溢流冒口。
[0005]进一步的，所述内腔砂芯是由固定在所述底模顶面上的水套砂芯，位于所述水套砂芯顶面的进气砂芯、排气砂芯和油道砂芯，以及位于所述进气砂芯、所述排气砂芯和所述油道砂芯顶面的冒口砂芯组成的，所述冒口砂芯的顶面即为所述内腔砂芯的顶面。
[0006]进一步的，所述横浇道的截面形状为梯形。
[0007]实现上述目的的另一种技术方案是:一种缸盖浇铸方法，包括下列步骤:
[0008]内腔砂芯制备步骤:制备水套砂芯、进气砂芯、排气砂芯、油道砂芯和冒口砂芯；
[0009]下芯步骤:在底模的顶面安装所述水套砂芯、所述水套砂芯的顶面安装所述进气砂芯、所述排气砂芯和所述油道砂芯，所述进气砂芯、所述排气砂芯和所述油道砂芯的顶面安装所述冒口砂芯，所述水套砂芯、所述进气砂芯、所述排气砂芯、所述油道砂芯和所述冒口砂芯组成内腔砂芯；
[0010]合模步骤:第一边模、第二边模、第一端模、第二端模和底模合围成金属型模，所述内腔砂芯位于所述金属型模的型腔中；
[0011] 浇铸步骤:将铝硅合金熔液浇入位于所述第一端模顶部的浇口杯，并使铝硅合金熔液通过位于所述第一边模内的横浇道，以及位于所述横浇道的底部的缝隙式内浇口，进入所述金属型模的型腔；
[0012]冷却步骤:铝硅合金熔液在金属型模的型腔中冷却凝固成为铸件；
[0013]开模步骤:拆卸金属型模取出所述铸件、去除所述铸件内的内腔砂芯，去除所述铸件上浇口和冒口，得到缸盖。
[0014]进一步的，合模步骤前，将第一边模、第二边模、底模、第一端模和第二端模在200 - 350°C下预热。
[0015]进一步的，内腔砂芯制备步骤中，所述水套砂芯、所述冒口砂芯和所述油道砂芯是用冷芯盒法制备的，所述进气砂芯和所述排气砂芯是用热芯盒法制备的。
[0016]进一步的，浇铸步骤中，铝硅合金熔液的温度为700?730°C。
[0017]进一步的，冷却步骤中，在所述浇口杯、所述内腔砂芯顶面的顶部溢流冒口和所述第二边模顶部的侧边溢流冒口处进行补浇铸。
[0018]采用了本发明的的装置一种缸盖浇铸模具的技术方案，即第一端模的顶部设置浇口杯，第一边模内置与所述浇口杯连通的横浇道，所述横浇道的底部设有若干连通所述金属型模的型腔的缝隙式内浇口，内腔砂芯的顶面设置顶部溢流冒口，所述第二边模的顶部设置侧边溢流冒口的技术方案。其技术效果是:浇铸时，浇口杯、顶部溢流冒口和侧边溢流冒口处，铝硅合金熔液的温度最高，制得的缸盖致密度高，避免了缸盖产生缩松、针孔、气孔、冷隔等铸造缺陷，也有利于铝硅合金熔液冷却成为铸件后，降低清理铸件上的浇口和冒口的劳动强度。本发明还公开了汽车零部件领域的一种缸盖浇铸方法，其属于顶注式重力浇铸方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本发明的一种缸盖浇铸模具的金属型模立体结构分拆示意图。
[0020]图2为本发明的一种缸盖浇铸模具的第一边模、第二边模和底模安装俯视图。
[0021]图3为本发明的一种缸盖浇铸模具的第一边模剖视图。
[0022]图4为本发明的一种缸盖浇铸模具A平面的剖视图。
[0023]图5为本发明的一种缸盖浇铸模具中浇铸系统的剖视图。
[0024]图6为本发明的一种缸盖浇铸模具中浇铸系统的俯视图。
[0025]图7为本发明的一种缸盖浇铸方法的流程图。
【具体实施方式】
[0026]请参阅图1至图7，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:
[0027]请参阅图1至图6，本发明的一种缸盖浇铸模具，包括金属型模I和内腔砂芯2两部分，金属型模I是由第一边模11、第二边模12、第一端模13和第二端模14和底模15所围成的。
[0028]内腔砂芯2内置于所述金属型模I的型腔中，所述内腔砂芯2的顶面设有顶部溢流冒口 211。
[0029]第一端模13的顶部设置浇口杯131，第一边模11内置横浇道111。横浇道111截面形状为梯形。横浇道111与浇口杯131连通，横浇道111的底部设置若干缝隙式内浇口112，缝隙式内浇口 112将横浇道与金属型模I的型腔连通。同时第二边模12的顶部设有若干与金属型模I的型腔连通的侧边溢流冒口 121。
[0030]这样浇口杯131、横浇道111，缝隙式内浇口 112和内腔砂芯2组成了本发明的一种缸盖浇铸模具中的浇铸系统。
[0031]烧铸时，招娃合金熔液从位于第一端模13顶部的烧口杯131烧入,然后招娃合金熔液再经过横浇道111和缝隙式内浇口 112进入金属型模I的型腔。因此浇口杯131、顶部溢流冒口 211和侧边溢流冒口 121处，铝硅合金熔液的温度最高，从而在形成正的凝固温度梯度，铝硅合金冷却成为铸件过程中，补缩充分，避免了缸盖铸件产生缩松、针孔、气孔、冷隔等铸造缺陷；由于顶部溢流冒口 211，侧边溢流冒121 口和浇口杯131处铝硅合金熔液温度始终为最高，顶部溢流冒口 211，侧边溢流冒121 口和浇口杯131可以减小，这样节约了能源，铝硅合金熔液冷却成为铸件后，清理铸件上的浇口和冒口的劳动强度降低。
[0032]本实施例中内腔砂芯2是由固定在所述底模15顶面上的水套砂芯22，位于水套砂芯22顶面的进气砂芯(图中未显示)、排气砂芯(图中未显示)和油道砂芯(图中未显示)，以及位于所述进气砂芯、所述排气砂芯和所述油道砂芯顶面的冒口砂芯21组成的，所述冒口砂芯21的顶面即为所述内腔砂芯2的顶面，即冒口砂芯21的顶面设有顶部溢流冒口 211。
[0033]本发明中，由于浇铸模具采用金属型模I加内腔砂芯2的结构，相比于全砂型的缸盖浇铸模具，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，由于金属型模I具有良好的冷却效果，缸盖的致密度提高，密封性能改善，机械性能得到提升，尺寸精度也更高；并且节省了大量的型砂，节约了大量能源。型砂包括覆膜砂和原砂。
[0034]本发明的一种缸盖浇铸方法属于顶注式重力浇铸充型工艺，本实施例中，其包括下列步骤:
[0035]内腔砂芯制备步骤:用热芯盒法制备进气砂芯和排气砂芯，用冷芯盒法制备油道砂芯、水套砂芯22和冒口砂芯21。
[0036]冷芯盒法是将树脂粘结剂和粒径为70?140目的原砂或再生砂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，从而分别得到所述油道砂芯、水套砂芯22和冒口砂芯21。
[0037]热芯盒法是将粒径为50?100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所述排气砂芯。
[0038]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。再采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，之后喷涂上脱模剂，防止铝硅合金粘附。
[0039]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。
[0040]下芯步骤:在底模15顶面的安装水套砂芯22、水套砂芯22的顶面上安装所述进气砂芯、所述排气砂芯和所述油道砂芯，所述进气砂芯、所述排气砂芯和所述油道砂芯的顶面上安装冒口砂芯21，水套砂芯22、所述进气砂芯、所述排气砂芯、所述油道砂芯和冒口砂芯21组成内腔砂芯2。
[0041]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，使内腔砂芯2位于所述金属型模I的型腔中。
[0042]浇铸步骤:将温度为700_730°C的铝硅合金熔液注入浇口杯131内，在12±2s秒的时间内。铝硅合金熔液通过位于第一边模11内的横浇道111，以及位于横浇道111的底部的缝隙式内浇口 112，进入金属型模I的型腔；即浇铸步骤采取的是顶注式重力浇铸充型工艺。
[0043]冷却步骤:铝硅合金熔液在金属型模I的型腔中经过220±20s冷却凝固成为铸件；同时，在浇口杯131、内腔砂芯2顶面的顶部溢流冒口 211和第二边模12顶部的侧边溢流冒口 121处进行补缩处理，S卩补浇铸处理。以防止铸件产生缩孔等缺陷。
[0044]开模步骤:拆卸金属型模1、去除铸件内的内腔砂芯2，去除所述铸件上浇口和冒口，并对铸件进行打磨修正和表面抛丸处理后得到缸盖。
[0045]本发明的一种缸盖浇铸方法采用顶注式重力浇铸充型工艺的好处在于:浇口杯131、顶部溢流冒口 211和侧边溢流冒口 121处，铝硅合金熔液的温度最高，从而在形成正的凝固温度梯度，铝硅合金熔液凝固成铸件过程中补缩充分，避免了缸盖产生缩松、针孔、气孔、冷隔等铸造缺陷；由于顶部溢流冒口 211，侧边溢流冒121 口和浇口杯131处铝硅合金熔液温度始终为最高，顶部溢流冒口 211，侧边溢流冒121 口和浇口杯131的容积可以减小，这样节约了能源，也为铝硅合金熔液冷却成为铸件后，清理铸件上的浇口和冒口降低了劳动强度。
[0046]本发明的一种缸盖烧铸方法，米用金属型模I的好处在于: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，由于金属型模I有良好的冷却效果，从而使缸盖的致密度提高，密封性能改善，机械性能得到提升，尺寸精度也更高；并且节省了大量的型砂，节约了大量能源。型砂包括覆膜砂和原砂。
[0047]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】
1.一种缸盖浇铸模具，其特征在于:该浇铸模具包括由第一边模(11)、第二边模(12)、底模(15)、第一端模(13)和第二端模(14)围成的金属型模(I),以及内置于所述金属型模(O的型腔中的内腔砂芯(2)，所述第一端模(13)的顶部设有浇口杯(131)，所述第一边模(11)内置与所述浇口杯(131)连通的横浇道(111)，所述横浇道(111)的底部设有若干连通所述金属型模(I)的型腔的缝隙式内浇口(112)，所述内腔砂芯(2)的顶面设有顶部溢流冒口( 211)，所述第二边模(12 )的顶部设有侧边溢流冒口( 121)。
2.根据权利要求1所述的一种缸盖浇铸模具，其特征在于:所述内腔砂芯(2)是由固定在所述底模(15)顶面上的水套砂芯(22)，位于所述水套砂芯(22)顶面的进气砂芯、排气砂芯和油道砂芯，以及位于所述进气砂芯、所述排气砂芯和所述油道砂芯顶面的冒口砂芯(21)组成的，所述冒口砂芯(21)的顶面即为所述内腔砂芯(2)的顶面。
3.根据权利要求1所述的一种缸盖浇铸模具，其特征在于:所述横浇道(111)的截面形状为梯形。
4.一种缸盖浇铸方法，包括下列步骤: 内腔砂芯制备步骤:制备水套砂芯、进气砂芯、排气砂芯、油道砂芯和冒口砂芯； 下芯步骤:在底模(15)的顶面安装所述水套砂芯、所述水套砂芯的顶面安装所述进气砂芯、所述排气砂芯和所述油道砂芯，所述进气砂芯、所述排气砂芯和所述油道砂芯的顶面安装所述冒口砂芯(21)，所述水套砂芯、所述进气砂芯、所述排气砂芯、所述油道砂芯和所述冒口砂芯(21)组成内腔砂芯(2)； 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)合围成金属型模(I)，所述内腔砂芯(2)位于所述金属型模(I)的型腔中； 浇铸步骤:将铝硅合金熔液浇入位于所述第一端模(13)顶部的浇口杯(131 )，并使铝硅合金熔液通过位于所述第一边模(11)内的横浇道(111)，以及位于所述横浇道(111)的底部的缝隙式内浇口(112)，进入所述金属型模(I)的型腔； 冷却步骤:铝硅合金熔液在金属型模(I)的型腔中冷却凝固成为铸件； 开模步骤:拆卸金属型模(I)取出所述铸件、去除所述铸件内的内腔砂芯(2)，去除所述铸件上浇口和冒口，得到缸盖。
5.根据权利要求4所述的一种缸盖浇铸方法，其特征在于:合模步骤前，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)在200 — 350°C下预热。
6.根据权利要求4所述的一种缸盖浇铸方法，其特征在于:内腔砂芯制备步骤中，所述水套砂芯(22)、所述冒口砂芯(21)和所述油道砂芯是用冷芯盒法制备的，所述进气砂芯和所述排气砂芯是用热芯盒法制备的。
7.根据权利要求4所述的一种缸盖浇铸方法，其特征在于:浇铸步骤中，铝硅合金熔液的温度为700?730°C。
8.根据权利要求4所述的一种缸盖浇铸方法，其特征在于:冷却步骤中，在所述浇口杯(131)、所述内腔砂芯(2)顶面的顶部溢流冒口(211)和所述第二边模(12)顶部的侧边溢流冒口(121)处进行补浇铸。
【文档编号】B22C9/22GK103878318SQ201210555706
【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