本发明属于发动机气缸体铸造领域，特别是一种铁型覆砂铸造大型六缸气缸体的生产方法。
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：铁型覆砂铸造是在金属型(又称铁型)内腔周围覆上一层薄薄的型砂(又称覆膜砂)的一种铸造工艺方法。它是金属型铸造和壳型铸造两种方法的结合。获得的铸件具有尺寸精度高、机械性能好、材料组织致密、节约人工、材料和设备、生产成本低等优点。在国内，铁型覆砂铸造工艺的应用研究使用于曲轴或者球墨铸铁的生产。近几年来，在全国已有近百家企业也应用了铁型覆砂铸造工艺，生产的零件除球铁曲轴外，还有汽车的凸轮平衡轴、耐压阀体、缸套，汽车底盘重要零部件、四缸以下气缸体等铸件，而运用该铁型覆砂铸造工艺技术来生产汽车发动机六缸以上的气缸体是目前在四缸气缸体铁型覆砂技术运用基础上扩大研究的，该技术目前还是空白。在我国生产大型六缸以上发动机生产厂家，都是采用树脂砂铸造或者静压铸造方法生产，虽然质量上相对来说还比较稳定，但还是属于砂型铸造，用砂量很大，生产环境还未得到完全改善，铸件内在质量一些问题还是未得到改善和解决，如组织缩松、气孔等；砂处理工部等一整套设备、材料仓库、型砂输送、除尘等设备，工作环境比较差，不利于铸造生产环保，设备投资大，成本高，占用面积也大。产品在灰铸铁浇注并经热处理退火后，本体抗拉强度很难达到所要求牌号，如以前我公司自硬树脂砂铸造T9000气缸体HT250牌号，本体抗拉强度大多为235Mpa，硬度在177-189之间，石墨长在3-4级。如今在汽车行业激烈竞争下，各生产厂家生产的气缸体要求越来越高，铸造成本越来越高，各种性能指标要求达到或超过国家标准，如要求解决三漏现象问题和成本问题。而常规的砂型铸造工艺已无法根本解决铸铁本身的组织缩松而渗漏的问题和铸造过程的成本问题。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是提供一种铁型覆砂铸造大型六缸气缸体的生产方法，解决灰铁或蠕铁大型六缸以上气缸体常见的组织疏松、气(缩)孔、表面质量差、整体机械性能得不到保证的问题以及铸造成本高的问题。本发明以如下技术方案解决大型六缸以上气缸体技术问题：一种铁型覆砂铸造大型六缸气缸体的生产方法，工艺步骤如下：(1)造型外砂箱采用铁型，覆膜砂为再生树脂砂，铁型铸造为1件/型，铁型的内腔按气缸体的形状随型制出，随型覆砂层厚度为5mm-20mm；浇注系统有浇口杯、直浇口、横浇口和滤网，采用半封闭半开放式浇口；上半模的四周芯头装有气孔针且穿出箱面；上半模最高处凸台有气孔针且不穿出箱面；水套面上附件砂芯芯头设有气孔针且穿出箱面；靠近浇口的缸底面不设排气针；缸顶面端头分别设有溢流槽和排气针；外模的上下模底板中间设有加热装置，模样内还设有电热管；模板上的模样四周安装有排气塞；下半模的6个内浇口截面积比树脂砂截面积大1/3-1/4；上下模板设有与铁型高度一样的导向销；上下模具与铁型分别配备4根合箱销；当模具和铁型的温度均达到要求后进行射砂；(2)砂芯采用汽缸体专用的自硬冷芯砂，六缸气缸体的砂芯组装是在专用胎模上组装，整体吊装浸泡上涂料并滤干、烘烤条件与已有树脂砂造型工艺一致，砂芯烘干温度控制为200-220℃，升温6h保温2h；烘烤好的主体砂芯、附件砂芯的芯头均钻出排气孔；六个主体砂芯内均分别预埋有掏空体；(3)装芯修整砂芯，俢刮砂芯上涂料堆积，吹净散砂；吹净型腔散砂，人工依次装入顶芯杆砂芯，固定好后人工吊架装芯或用固定式工位夹具装主体砂芯，再依次装水套砂芯；在水套砂芯的芯头垫上1mm厚石棉圈，在装下芯前四周围使用封箱条封住芯头；(4)合箱合箱前使用封箱条分别压住主体砂芯四周芯头、芯头出气孔、砂芯直浇道；在主体砂芯芯头的浇注系统滤网座装上专用直孔陶瓷过滤网；在下半铸型四边分别放置垫片；吹净上半模型气孔针内散砂，修整直浇口和安放浇口杯面处，并涂上醇基石墨涂料；插上导向销后合箱；扣上箱扣；浇口杯采用专用六缸机直冲漏斗浇口杯，安装到铁型时使用封箱条；(5)浇注采用牌号为HT250铁水浇注，铁水化学成分质量比为：C：3.2％～3.3％Si：1.7％～1.8％Mn：0.6％～0.8％Cu：0.5％～0.6％Cr≤0.15％P≤0.06％S≤0.08％；浇注温度控制在1430-1450℃，随流孕育；浇注过程对四周芯头处进行引气；1件/型六缸气缸体的浇注时间为35-45s；待浇口杯铁水成糊状时打断浇口杯；(6)开箱浇注结束后60分钟开箱扣；铸件凝固时间70分钟以上落箱，然后自由冷却到室温。所述浇注系统的铁水流道是由浇口杯到直浇口到横浇口，再由横浇口通过滤网后均衡分到六个分直浇口，再由六个分直浇口分别分到上排主体芯六个分横浇口的12个内浇口和底部横浇口的6个内浇口再到铸件；浇注系统采用半封闭半开放式浇口；浇注系统各浇口总截面之比为：∑直浇口︰∑横浇口︰∑分直浇口︰∑分横浇口︰∑内浇口＝1︰(0.70-0.75)︰(1.40-1.46)︰(1.38-1.42)︰(1.80-1.90)；滤网采用六缸机体专用的直孔陶瓷滤网。上半模的四周芯头每边均装有4-5根外径Φ20mm气孔针且都穿出箱面；上半模靠近缸顶面的最高处凸台均布有20-25根外径Φ15mm的气孔针且都不穿出箱面；水套面上附件砂芯芯头设有7根外径Φ15mm的气孔针且都穿出箱面；缸顶面部分凸台之间设有2mm厚的工艺排气槽；外模的上下模底板中间的加热装置为6根1.8m的电热管，模样内的电热管为2根1.2m和8根0.5m的电热管，芯头有活块；模板上的模样四周均布的排气塞共有32个，外径均为Φ20mm。所述铁型内腔的覆砂层，四周芯头的覆砂层厚为5mm，局部设有固砂槽；与铸件接触部分的的覆砂层厚为8-10mm，局部的覆砂层厚为15-20mm，四周均增加固砂槽；射砂气压为0.35-0.40Mpa，固化时间为80-90S，射砂后的覆砂层颜色为棕褐色。所述模具温度控制在180-200℃；铁型温度控制在200-240℃。所述射砂的射砂气压为0.35-0.40Mpa，固化时间为50-60S。所述砂芯有6个主体砂芯，每个主体砂芯内部横内浇口截面积比树脂砂芯的大1/4-1/5，每个主体砂芯内预埋均一个有掏空体。所述合箱时在下半铸型四边共有10处分别放有垫片，每处的垫片均为两层，每层垫片厚0.3-0.4mm。所述合箱时扣上的箱扣为六缸专用箱扣，扣箱力控制在80-85N.M。本发明的显著优点在于：使用本发明的铁型覆砂铸造六缸气缸体的生产方法，出品率由原来砂型铸造工艺的72％提高到铁型铸造的78％以上，因铁型使用了不含水分的树脂砂做覆砂造型材料和适当的排气工艺，从而消除了六缸气缸体常见的气孔或皮下气孔缺陷；因铁水凝固过程中得到快速冷却，基本消除了六缸气缸体常有的组织缩松、疏松、气(缩)孔的缺陷，解决了大型六缸气缸体在压力工作环境下的渗漏问题，提高了铸件的整体机械性能，满足或超过目前大型六缸气缸体生产要求的各项性能指标；减少了砂处理系统庞大的设备、场地投入和造型用砂量；改善了铸造长期以来的恶劣环境，环保性好。整个工艺流程简单，容易采取措施和控制，产品的生产成本比砂型铸造工艺生产要低25～40％，且适用于各种类型大型六缸以上发动机气缸体、气缸盖等重要复杂零部件生产和多种要求高质量的其它大中小零件，应用前景广泛。具体实施方式以下详细描述本发明的具体实施方式，但不构成对本发明权利要求保护范围的限制。铁型覆砂铸造工艺是利用铁型增加铁水在铸造过程中的冷却速度，细化组织，提高了气缸体在壁厚不均情况下保证机体较厚部位或较厚凸台、塔子的组织致密性。在同等熔炼铁水的成分下，使用铁型覆砂铸造工艺生产机体比砂型铸造工艺可以获得更高的抗拉强度、硬度和更好的石墨形态和石墨大小级别，稳定珠光体在95％以上。最重要的是以往树脂砂生产的六缸气缸体砂型铸造出现的三漏(漏油、漏水、漏气)等问题完全得到有效解决。本实施例的大型T9000六缸缸体的铁型覆砂铸造工艺造型是采用自制大型专用的ZXTF-Z-2000*1200造型主机生产。按照铁型规格要求，大型六缸气缸体只能设计为1件/型，分上下模。上下砂箱是金属型，内腔是按照六缸气缸体的形状,留有覆砂层厚度并随型制出，模底板中间、模样中间都分别设有加热装置，模具温度一般恒温控制在180-200℃；铁型温度一般控在200-240℃。造型采用覆膜砂，当模具和铁型温度达到设定的温度后，通过主机在铁型内腔周围覆上一层薄薄的型砂。在制造主体砂芯上采用预埋掏空体，减少大量砂芯。因此，在使用铁型覆砂铸造工艺上减少了大量用砂量，从而降低了铸造成本。由于铁型覆砂工艺所使用的覆膜砂是流动干型的，无水分，经过射砂表面硬化后，其表面光洁度很好，局部上涂料。而树脂砂铸造工艺是属湿型(潮型)铸造，其表面需要上两次涂料才能保证铸件表面质量。因此铁型覆砂铸造工艺可以大量节约涂料成本。以生产玉柴T9000大型六缸气缸体为例，用铁型覆砂工艺生产缸体(1件/型)比以前采用树脂砂铸造生产工艺时，铸造用砂量成本节约592元/台，合金成本节约181.55元/台以上，铸造造型单台使用砂量仅需88kg左右；若按年产2000台计算，光造型用砂量可以节约154.6万元以上。铁型覆砂铸造生产线要比国内静压生产线减少投资2700万元，比进口静压生产线减少投资4700万元以上，更何况自行设计和制作大型覆砂造型主机，投资方面更少。铁型覆砂铸造工艺在具有工艺出品率高、组织致密不渗漏、综合性能高、用砂量少、设备投资少、生产周期短、见效快、设备占用面积少、制造成本低、环保性好等优点的同时，其不足之处是各种铁型砂箱没有通用性、受设备影响单天产量偏低。本发明方法试生产T9000玉柴船用大型六缸气缸体，具体步骤如下：1.造型外砂箱采用铁型，覆膜砂为再生树脂砂，铁型铸造工艺按照1件/型进行设计，铁型的内腔按气缸体的形状随型制出，随型覆砂层厚度为5mm-20mm，铸件热节较大部位为40mm；浇注系统的铁水流道是由浇口杯到直浇口到横浇口，再由横浇口通过滤网后均衡分到六个分直浇口，再由六个分直浇口分别分到上排主体芯六个分横浇口的12个内浇口和底部横浇口的6个内浇口再到铸件。与四缸气缸体不同，浇注系统采用半封闭半开放式浇口；浇注系统各浇口总截面之比为：∑直浇口︰∑横浇口︰∑分直浇口︰∑分横浇口︰∑内浇口＝1︰(0.70-0.75)︰(1.40-1.46)︰(1.38-1.42)︰(1.80-1.90)；滤网采用六缸机体专用的直孔陶瓷滤网。模具：上半模的四周芯头部位每边均装有4-5根外径Φ20mm的气孔针，且均穿出箱面；上半模靠近缸顶面部分的最高处凸台(与铸件相通)均匀分布有20-25根外径Φ15mm的气孔针，且都进不穿出箱面；水套面上附件砂芯芯头设有7根外径Φ15mm的气孔针且都穿出箱面；靠近浇口的缸底面部分不设排气针；缸顶面端头分别设有溢流槽和排气针；缸顶面局部凸台之间增加2mm厚的工艺排气槽；外模的上下模底板中间分别设有6根1.8m的电热管，模样内还设有2根1.2m和8根0.5m的电热管，芯头作出活块便于更换电热管；模板上的模样四周分别安装32个外径Φ20mm排气塞，便于射砂后排气；模具温度控制在180-200℃；铁型覆砂铸造工艺改进：下半模的6个内浇口截面积均比树脂砂截面积大1/3-1/4；上下模板作出与铁型高度一样的导向销；上下模具与铁型配备4根短的合箱销；铁型内腔设计覆砂层，四周芯头的覆砂层为5mm，局部作出固砂槽；与铸件接触部分的覆砂层为8-10mm，极少局部的覆砂层为15-20mm，四周增加固砂槽；铁型温度控制在200-240℃，当模具和铁型温度达到要求后进行射砂；射砂气压为0.35-0.40Mpa，固化时间为80-90S，射砂后的覆砂层颜色为棕褐色。在开始生产时，铁型一般经加热炉进行加热，要求对铁型四周温度进行降温，使铁型内外温度达到温控后进行射砂；当连续生产浇注后的铁型必须对铁型中部经水冷却后达到温控要求时才能进行循环使用(测温采用红外线进行)。2.砂芯T9000大型气缸体砂芯是采用玉柴铸造厂生产汽缸体用的自硬冷芯砂。六缸气缸体的砂芯组装是在专用胎模上组装，整体吊装浸泡上涂料并滤干、烘烤条件与已有树脂砂造型工艺相一致，砂芯烘干温度一般控制为200-220℃，升温6h保温2h；烘烤好的主体砂芯和附件砂芯的芯头均钻出排气孔；与树脂砂芯不同之处在于：大型六缸气缸体铁型工艺使用的主体砂芯内部横内浇口截面积比树脂砂芯的大1/4-1/5。为减少用砂量降成本，六个主体砂芯每个的内部均预埋1个掏空体。3.装芯摆放好下半铸型，检查所装砂芯质量是否符合要求，修整砂芯，修刮砂芯上涂料堆积，吹净散砂，然后检查上下外铸型质量，吹净型腔散砂，人工依次装入顶芯杆砂芯，固定好后人工吊架装芯或用固定式工位夹具装主体砂芯，检查四面对准标线；再依次装水套砂芯；在水套砂芯的芯头位置垫上1mm厚石棉圈，在装下芯前四周围使用封箱条封住芯头。4.合箱合箱前检查使用封箱条压住主体砂芯四周芯头、芯头出气孔、砂芯直浇道，检查摆放位置是否合适，否则需要进行调整；在主体砂芯芯头的浇注系统滤网座装上专用直孔陶瓷过滤网；在下半铸型四边分别放有两层0.3-0.4mm垫片，共10处；检查上半模型质量，吹净上半模型气孔针内散砂，修整直浇口和安放浇口杯面处，并涂上醇基石墨涂料；插上导向销后对准销孔合箱；扣上六缸专用箱扣(边扣一般为4个)，对角扭紧，扣箱力一般控制在80-85N.M；浇口杯采用专用六缸机直冲漏斗浇口杯，安装到铁型时要使用封箱条；5.浇注使用铁水牌号为HT250，其化学成分质量比为：C：3.2％～3.3％Si：1.7％～1.8％Mn：0.6％～0.8％Cu：0.5％～0.6％Cr≤0.15％P≤0.06％S≤0.08％浇注温度控制在1430-1450℃，随流孕育；浇注过程对四周芯头进行引气；1件/型T9000六缸气缸体的浇注时间为35-45s；待浇口杯铁水成糊状时打断浇口杯；6.开箱浇注结束后60分钟可以开箱扣；待到铸件凝固时间需要70分钟以上才能落箱，落箱后的铸件为暗黑色，然后自由冷却到室温。7.检验结果大型六缸气缸体铸件经过落箱后进行粗清后，经过低温热处理去除内应力，然后进行抛丸清理，经解剖铸件本体检测结果如下：1)T9000气缸体各个部位金相组织和硬度情况如下：检验部位缸壁顶部轴承壁缸壁底部硬度HB213193200石型AAA石墨长(级)444珠光体(％)9595952)机械性能抗拉试棒因本体没有位置取样，故取铸件浇注系统中的分直浇口进行抗拉检验，其结果抗拉强度为265Mpa；硬度为HB195；石型为A型石墨；石墨长为4级；珠光体95％；磷共晶1级。使用本发明的铁型覆砂工艺铸造大型六缸气缸体，在满足性能要求的条件下可以不用加入或减少贵重合金，如钼铁和铜合金；Cu合金可以由原来的0.7～0.8％减少到0.5～0.6％；锰合金由原来的0.8～0.9％减少到0.6～0.8％；在保证气缸体本体硬度符合要求下，完全可以不加铬铁等。实践说明：运用本发明生产大型六缸以上气缸体，本体机械性能比砂型铸造本体要求牌号要高出一个牌号以上，从而保证满足日益发展的发动机制造行业竞争要求。用本发明的方法，不仅可以生产出大型六缸蠕墨铸铁或球墨铸铁汽缸体、缸盖等高质量的汽车重要零部件，还可以用于各行各业的机械制造，如航空、铁路机车车辆、农用机械、建筑机械和军工等等需承受高强度、高韧性、高致密性、高耐磨的大型类零件生产。当前第1页1 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