一种发动机铸缸体薄壁水套砂芯的制作方法

本发明属于铸造
技术领域：
，尤其是涉及到一种发动机铸缸体薄壁水套砂芯。
背景技术：
：随着国家油耗法规的日益严格，为满足国家第四阶段油耗目标值（2020年5l/100km），江淮汽车从战略需求的角度上启动了“绿程计划”，其中就包括了“基于发动机的传统节油技术”课题。根据国家法规的要求和公司战略的需求，江淮汽车启动了1.2ltgdi三缸发动机的产品开发项目，拟匹配江淮小/中型乘用车。如图1所示，为1.2ltgdi汽油机铸缸体水套砂芯结构示意图，其特点有：（1）砂芯壁厚：5-7mm；（2）轮廓尺寸：长290mm×宽145mm×高60mm；（3）整体呈环状、开放式；（4）分布有7个出砂孔；（5）轮廓结构起伏大，分型面复杂。该款缸体的水套砂芯属于典型的薄壁复杂结构，在制备过程中存在成型困难、强度低、易变形/断裂等质量隐患。现有技术中采用“覆膜砂热芯制备工艺”，该工艺砂芯整体强度高、抗脉纹效果好，但是也存在以下缺陷：1、生产成本高；2、砂芯加热及固化时间长，生产效率较低；3、砂芯发气量大，极易导致气孔缺陷，对型/芯的排气系统设计要求较高。现有技术中采用“增设芯撑”工艺，，该工艺了增加强度，防止环形砂芯变形，但是也存在以下缺陷：1、芯撑制作成本高，通用性差；2、芯撑随水套芯浸涂后，表面残余涂料易形成缸孔砂眼、皮下气孔等缺陷，需安排专人进行残余涂料的检查及清理，工作繁琐；3、浇注过程中，存在金属芯撑与铸件熔合不良的隐患，对芯撑熔点及浇注问题要求苛刻。技术实现要素：本发明正是针对现有技术存在的不足，提出一种发动机缸体浇铸的回油道砂芯。为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：一种发动机铸缸体薄壁水套砂芯，所述缸体水套砂芯包括本体，在本体上有相邻的第一芯头和第二芯头，所述缸体水套砂芯的中心孔位置设置有环形芯头，所述环形芯头设置在砂芯中心孔底部位置，所述本体上的第一芯头和第二芯头外部设置有l形芯头，且l形芯头将第一芯头和第二芯头连接在一起。作为上述技术方案的改进，所述环形芯头包括第一台阶以及第二台阶，所述第一台阶与水套砂芯直接接触，且第一台阶比第二台阶高。一种发动机铸缸体薄壁水套砂芯制备方法，按照质量份采用100%的宝珠砂冷芯法制备。作为上述技术方案的改进，所述宝珠砂大小为40-70目。本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：本发明所述水套砂芯，带有环形芯头可对水套芯底部的中空区域进行有效填充，起到状态稳定和结构加强的作用；l形芯头不仅增加局部砂芯结构强度，还对砂芯的本体起到保护作用。此外整体芯头设计，具备较大的平面空间，便于在外模上增设大尺寸排气针，提升排气效果。采用了40-70目的100%宝珠砂冷芯工艺制备水套砂芯，通过近期生产统计，合格率由原来的95%提高到100%，实施效果显著。附图说明图1为
背景技术：
中缸体水套砂芯结构示意图；图2为本发明所述带有环形芯头的缸体水套砂芯结构示意图（局部）；图3为本发明所述带有l形芯头的缸体水套砂芯结构示意图；图4采用本发明水套砂芯制备工艺浇铸缸体实物质量趋势表（生产数450件）。具体实施方式下面将结合具体的实施例来说明本发明的内容。如图1所示，为
背景技术：
中缸体水套砂芯结构示意图。所述缸体水套砂芯包括本体10，在本体10上有相邻位置的第一芯头11和第二芯头12。如图2所示，为本发明所述带有环形芯头的缸体水套砂芯结构示意图。本发明所述缸体水套砂芯，在砂芯中心孔位置设置有环形芯头20，所述环形芯头20设置在砂芯中心孔底部位置，这样加速底部位置的冷却。所述环形芯头20包括第一台阶21以及第二台阶22，所述第一台阶21与水套砂芯直接接触，且第一台阶21比第二台阶22高。由于第一台阶21与水套砂芯直接接触，其温度更高，因此需要更大面积散热，因此采用阶梯状的环形芯头20不仅降低制造成本，更加有效利用其结构进行散热。本发明所述带有环形芯头，可对水套芯底部的中空区域进行有效填充，起到状态稳定和结构加强的作用。如图3所示，为本发明所述带有l形芯头的缸体水套砂芯结构示意图。本发明所述缸体水套砂芯，在本体10上有相邻位置的第一芯头11和第二芯头12，在第一芯头11和第二芯头12外部设置有l形芯头30，且l形芯头30将第一芯头11和第二芯头12连接在一起。l形芯头30不仅增加局部砂芯结构强度，还对砂芯的本体10起到保护作用。此外整体芯头设计，具备较大的平面空间，便于在外模上增设大尺寸排气针，提升排气效果。本发明所述缸体水套砂芯，其制备工艺如下：本发明所述缸体水套砂芯，拟采用宝珠砂或硅砂进行造型，种类ph值耐火度（℃）堆密度（t/m3）热膨胀率形状硅砂7—81400-17001.4—1.51.5尖角形宝珠砂7.6＞18001.9—2.00.13球形通过如上的性能参数对比表可知，宝珠砂具备较高的耐火度和非常小的热膨胀率，可有效减小薄壁水套砂芯的高温形变量，抑制脉纹的生成，对提升铸件内腔尺寸精度和清洁度均提供了可靠保障。此外，球形宝珠砂与尖角形硅砂相比，同等体积的情况下具备更小的表面积，这样对冷芯工艺树脂额消耗量也相对更低。生产实践中，为了尽可能的降低制作成本，我们按照质量份比例先后采用了100%硅砂、50%宝珠砂+50%硅砂、80%宝珠砂+20%硅砂、100%宝珠砂的冷芯法制备工艺。相关性能对比如下。实施例种类（质量份）砂芯强度树脂加入量内腔状态实施例1100%硅砂1.0-1.2mpa1.0:1.0片状脉纹、局部存在块状烧结，无法清理实施例250%宝珠砂+50%硅砂1.5-2.0mpa0.8:0.8片状脉纹、局部存在小面积烧结，清理困难实施例380%宝珠砂+20%硅砂2.2-2.6mpa0.75:0.75线状脉纹、局部轻微烧结，人工定点清理实施例4100%宝珠砂2.5-2.8mpa0.75:0.75轻微脉纹（高度＜0.5mm），清理方便通过如上实践对比，在综合考虑生产成本及返工成本的情况下，我们采用了40-70目的100%宝珠砂冷芯工艺进行1.2ltgdi铸缸体水套砂芯的制备。对比项现有热芯工艺现有冷芯工艺本发明是否需加热需要不需要不需要是否需要芯撑需要需要不需要芯撑处砂芯疏松隐患存在存在无芯撑熔合不良隐患存在存在无充型流动性良差优砂芯整体强度较高较低高制备成本高较高适中废芯率3%-5%5%-10%＜3%内腔质量良差优气孔隐患高中低以上内容是结合具体的实施例对本发明所作的详细说明，不能认定本发明具体实施仅限于这些说明。对于本发明所属
技术领域：
的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明保护的范围。当前第1页12