一种冷芯制芯中复杂薄壁坭芯及其成型方法与流程

本发明涉及一种冷芯制芯中复杂薄壁坭芯，具体为一种冷芯制芯中复杂薄壁坭芯及其成型方法，属于冶金铸造应用技术领域。

背景技术：

缸盖是柴油机上的核心零部件，是柴油机中关键部件之一，尺寸精度要求高，壁厚有严格的公差要求；气道、水腔、油道和高压油管、燃烧面等要进行水压或气压试验。内腔清洁度要求高，故铸件不允许存在夹渣、夹砂、气孔、疏松、裂纹等影响产品性能和水压、气压试验的铸造缺陷存在，铸造难度很大。

铸件尺寸精度和内腔清洁度高主要受造型方法和模具精度等因素的影响。缸盖的内腔全部由坭芯形成，特别是冷却水腔形状复杂，壁厚不均，断面尺寸小，在呋喃树脂砂型生产条件下，采用手工制芯时，砂芯尺寸精度难以保证，同时，在制芯过程中，坭芯中间要放置芯骨和通气道，不但填砂困难，而且紧实度也难以保证，通气道和芯骨容易暴露在砂芯表面，浇注后造成粘砂、气孔、芯骨抽不出等问题。

为了提高砂芯尺寸精度和紧实度，采用射芯机冷芯盒制芯。虽说在传统工艺中，生产线生产缸盖的水套芯多采用覆膜砂热芯制芯，但冷芯盒制芯与热芯盒制芯相比具有以下优点：

1）制芯工艺过程快，生产效率高；

2）常温下成型硬化，可节约能源；

3）芯盒不易变形，砂芯尺寸精度高；

4）冷芯盒在常温下工作，无须考虑热容量，可有效降低芯盒制造成本；

5）芯砂流动性好，易于成型紧实，砂芯表面光洁，溃散性和退让性好；

6）芯砂发气量低，有利于减少铸件气孔缺陷。

但在实际生产过程中，复杂砂芯细小断面处强度很低，上涂料后强度大幅度下降，浇注后脉纹严重，甚至局部产生渗透性粘砂。脉纹是冷芯盒制芯条件下所产生的常见铸造缺陷，也是影响冷芯用于复杂细小砂芯的致命弱点。为了消除脉纹缺陷，采用了在原砂中增加除脉纹添加剂，脉纹缺陷明显降低。但添加剂加入后，砂芯强度再次降低，坭芯质量无法保证。

冷芯盒在制复杂薄壁坭芯时存在的主要问题如下：

1）在制芯过程中，由于坭芯断面尺寸及芯头细小，坭芯成品率不高，造成坭芯批量报废，造成了原材料及人工的极大浪费。

2）细小坭芯强度低，在使用（刷涂料、烘干、配箱）过程中，细小部位就已断裂无法使用。

3）在浇注过程中，细小芯头部位受到高温铁水浮力的作用下，极易产生变形或断裂造成皮穿现象。

4）由于下水套坭芯形状复杂且不规则，内部也没有芯骨，在刷涂料后烘干时需将坭芯放置在专门的砂胎上，防止受热变形，造成坭芯报废。而在配箱清理坭芯过程中，由于坭芯强度低，坭芯断裂情况较为严重。螺孔坭芯细脖子部位尺寸小，两头连接较大尺寸的砂坭，在进窑烘干和配箱过程中，坭芯断裂严重。

5）并且在浇注过程中，由于下水套坭芯芯头尺寸小，内部没有芯骨，故强度较低，在高温铁水作用下坭芯断裂变形，造成铸件报废，在芯头钻孔出气将会造成芯头强度更低，同时，在钻出气孔时，坭芯损坏严重，但不做出气，浇注过程中坭芯内气体无法排出，造成憋气现象，导致铸件批量报废；由于芯头强度较低，在浇注过程中铁水渗入形成铁包砂现象，造成清理困难。因此，针对上述问题提出一种冷芯制芯中复杂薄壁坭芯及其成型方法。

技术实现要素：

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种冷芯制芯中复杂薄壁坭芯及其成型方法，增加了复杂零部件内腔薄壁坭芯强度、解决了坭芯排气问题，提高坭芯和铸件合格率及生产效率，降低生产成本和节约资源，实现复杂水腔坭芯的稳定生产。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种冷芯制芯中复杂薄壁坭芯，包括缸盖坭芯以及设置在所述缸盖坭芯底端的下水套坭芯，所述下水套坭芯侧壁设有螺孔坭芯固定槽，且所述螺孔坭芯固定槽底端连接螺孔坭芯；所述下水套坭芯中心处设有中心孔，且所述下水套坭芯外侧设有下水套芯头；所述下水套芯头中心处设有第二芯管放置槽；所述螺孔坭芯中心处设有第一芯管放置槽，且所述第一芯管放置槽和第二芯管放置槽内部安装有钢棒；所述钢棒一端连接有模具固定活块；所述第一芯管放置槽和第二芯管放置槽外侧均设有出气孔。

优选的，所述缸盖坭芯侧壁安装有若干个螺孔坭芯，且螺孔坭芯呈阵列式分布。

优选的，所述下水套坭芯侧壁设有若干个下水套芯头，且所述下水套芯头呈圆周阵列式分布。

优选的，所述第一芯管放置槽和第二芯管放置槽外侧均设有若干个出气孔，且出气孔呈线性阵列分布。

一种冷芯制芯中复杂薄壁坭芯的成型方法，包括以下步骤：

步骤a、根据坭芯芯头尺寸设计专用芯骨，芯骨采用0.3mm厚铁皮卷制而成；

步骤b、将芯骨铁皮上均匀钻出φ2的孔，长度依据坭芯形状及尺寸确定；

步骤c、在冷芯盒模具上依据芯骨摆放位置安装好钢棒，使模具固定活块用以固定专用芯骨；

步骤d、浇筑缸盖。

优选的，本发明应用于射芯机冷芯盒制芯。

本发明的有益效果是：

1）在制芯过程中，由于增加出气芯骨，坭芯强度提高，坭芯制芯成品率大幅度提高，由50%提高到98%左右；解决了坭芯操作过程中的繁琐步骤，特别是下水套在烘干过程中不再使用砂胎，降低了劳动强度，降低了生产成本。

2）由于通气芯骨的加入，坭芯强度提高，下水套坭芯在浇注过程中断裂缺陷已彻底消除，浇注过程中坭芯排气通畅，憋气及上平面气孔缺陷基本解决。

3）由于坭芯芯头强度提高，在浇注过程中铁水渗入形成铁包砂现象明显减少，清理困难问题得到了解决，缸盖的毛坯合格率由原先的30%左右提高到目前的95%左右，大大降低了成本，提高了市场竞争力。本发明芯骨采用0.3mm厚铁皮卷制而成，铁皮上均匀钻出φ2的出气孔，长度依据坭芯形状及尺寸确定。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的下水套坭芯结构示意图；

图3为本发明的芯管固定示意图；

图4为本发明的螺孔坭芯结构示意图。

图中：1、缸盖坭芯，2、下水套坭芯，3、螺孔坭芯，31、第一芯管放置槽，32、螺孔坭芯芯头，4、中心孔，5、下水套芯头，51、第二芯管放置槽，6、螺孔坭芯固定槽，7、模具固定活块，8、钢棒，9、出气孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-4所示，一种冷芯制芯中复杂薄壁坭芯，包括缸盖坭芯1以及设置在所述缸盖坭芯1底端的下水套坭芯2，所述下水套坭芯2侧壁设有螺孔坭芯固定槽6，且所述螺孔坭芯固定槽6底端连接螺孔坭芯3；所述下水套坭芯2中心处设有中心孔4，且所述下水套坭芯2外侧设有下水套芯头5；所述下水套芯头5中心处设有第二芯管放置槽51；所述螺孔坭芯3中心处设有第一芯管放置槽31，且所述第一芯管放置槽31和第二芯管放置槽51内部安装有钢棒8；所述钢棒8一端连接有模具固定活块7；所述第一芯管放置槽31和第二芯管放置槽51外侧均设有出气孔9。

本发明中，所述缸盖坭芯1侧壁安装有若干个螺孔坭芯3，且螺孔坭芯3呈阵列式分布。所述下水套坭芯2侧壁设有若干个下水套芯头5，且所述下水套芯头5呈圆周阵列式分布。所述第一芯管放置槽31和第二芯管放置槽51外侧均设有若干个出气孔9，且出气孔9呈线性阵列分布。

实施例一：

应用到生产w缸盖中，一种冷芯制芯中复杂薄壁坭芯的成型方法，包括以下步骤：

步骤a、根据坭芯芯头尺寸设计专用芯骨，芯骨采用0.3mm厚铁皮卷制而成；

步骤b、将芯骨铁皮上均匀钻出φ2的孔，长度依据坭芯形状及尺寸确定；

步骤c、在冷芯盒模具上依据芯骨摆放位置安装好钢棒8，使模具固定活块7用以固定专用芯骨；

步骤d、浇筑w缸盖。

实施例二：

应用到生产箱体类复杂铸件的批量生产当中，一种冷芯制芯中复杂薄壁坭芯的成型方法，包括以下步骤：

步骤a、根据坭芯芯头尺寸设计专用芯骨，芯骨采用0.3mm厚铁皮卷制而成；

步骤b、将芯骨铁皮上均匀钻出φ2的孔，长度依据坭芯形状及尺寸确定；

步骤c、在冷芯盒模具上依据芯骨摆放位置安装好钢棒8，使模具固定活块7用以固定专用芯骨；

步骤d、浇筑箱体。

本发明在制芯过程中，由于增加出气芯骨，坭芯强度提高，坭芯制芯成品率大幅度提高，由50%提高到98%左右，w缸盖的毛坯合格率由原先的30%左右提高到目前的95%左右，为公司的批量生产创造了有力条件，大大降低了成本，提高了市场竞争力，使得制芯成品率由原来的50%～60%提高到现在的95%以上，在浇注过程再没有出现芯头断裂而使其上浮和在芯头处形成铁包砂导致清理困难而造成的废品现象，取得了良好的经济效益和社会效益。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。