發(fā)動機干式缸套機體的鑄件模型的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種發(fā)動機干式缸套機體的鑄件模型，包括白模部分和砂芯，所述白模部分包括外白模和內(nèi)白模，所述砂芯設置在外白模中，所述砂芯內(nèi)部具有中空結構，所述內(nèi)白模設置在所述砂芯的內(nèi)部中空位置處，所述砂芯由覆膜砂制成，且砂芯外表面均覆設有一層防護膜，所述防護膜和所述內(nèi)白模、外白模之間均緊密貼合，所述外白模中設置有固定支撐卡，所述固定支撐卡的一端抵住所述砂芯的外壁，所述固定支撐卡的另一端抵住所述干砂和所述外白模結合處，所述砂芯中設置有支撐夾，且支撐夾的中部穿過所述內(nèi)白模。本實用新型的好效果是解決砂芯的耐變形，耐高溫，不偏移的技術問題，同時在支撐、定位方面給予創(chuàng)新，提高了鑄件成品的合格率。
【專利說明】發(fā)動機干式缸套機體的鑄件模型
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬部件熱加工【技術領域】，具體涉及一種汽車部件的鑄件模型。
【背景技術】
[0002]消失模鑄造又稱為干砂實型負壓鑄造，國外稱之為EPC，是目前國際上最先進的鑄造工藝之一，被譽為鑄造史上的一次“革命”，國內(nèi)外稱之為21世紀綠色鑄造。目前，消失模鑄造技術中制作干式缸套機體時，由于缸套與外殼之間的水套部分的水套部分縫隙有限，常常導致填砂不實，這會導致機體與缸套之間的金屬液滲漏，造成廢品。申請公布號為CN103212669A的中國發(fā)明專利公開了一種發(fā)動機汽缸體的消失模鑄件模型及其鑄造方法，該模型包括:發(fā)動機汽缸體下半部分消失模模型；發(fā)動機汽缸體上半部分消失模模型；以及用于形成發(fā)動機汽缸體鑄件模型水套部分的砂芯，其一部分裝入下半部分消失模模型中，另一部分裝入上半部分消失模模型中；其中，發(fā)動機汽缸體上半部分消失模模型與發(fā)動機汽缸體下半部分消失模模型粘合，形成與發(fā)動機汽缸體形狀一致的鑄件模型。該方法在水套部分裝入砂芯，可以有效解決由于干砂填充不實導致機體與缸套之間的金屬液泄露進而導致廢品的問題。但是澆注時由于金屬液的流速較快，砂芯接觸到金屬液的瞬間會使砂芯變形、發(fā)生位移，砂芯的位移往往導致缸體與缸套之間的內(nèi)部結構與尺寸不夠精確，造成廢品。由于水套中間無任何連接，制作和澆注時容易出現(xiàn)砂芯變形。
[0003]砂芯作為一個重要的部件，在高溫液體澆鑄時下的粘合性、耐高溫性、不變形性的特性要求較高，否則引起對水套部分的填充不實，從而引起金屬液泄露，影響產(chǎn)品的質量。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種發(fā)動機干式缸套機體的鑄件模型，解決砂芯的耐變形，耐高溫，不偏移的技術問題，同時在支撐、定位方面給技術創(chuàng)新，大大提高了鑄件成品的合格率。
[0005]本發(fā)明為了實現(xiàn)上述目的，采用的技術解決方案是:
[0006]一種發(fā)動機干式缸套機體的鑄件模型，其特征在于，包括白模部分和砂芯，所述白模部分包括外白模和內(nèi)白模，所述砂芯設置在外白模中，所述砂芯內(nèi)部具有中空結構，所述內(nèi)白模設置在所述砂芯的內(nèi)部中空位置處，所述砂芯由覆膜砂制成，且砂芯外表面均覆設有一層防護膜，所述防護膜和所述內(nèi)白模、外白模之間均緊密貼合，所述外白模中設置有固定支撐卡，所述固定支撐卡的一端抵住所述砂芯的外壁，所述固定支撐卡的另一端抵住所述干砂和所述外白模結合處，所述砂芯中設置有支撐夾，且支撐夾的中部穿過所述內(nèi)白模，所述固定支撐卡和支撐夾均呈“工”字形，所述“工”字的二端為圓盤或橢圓盤狀，所述“工”字的中間連接件為細桿狀，所述防護膜包括有如下質量比的組分材料:粘接劑15%?25%、軟化減容劑30%?450%和干燥劑35%?40%，其中所述粘接劑為有機樹脂或無機膠粘劑，所述軟化減容劑為脂肪酸酯或脂肪酸，所述干燥劑為酯、酮、醇、烴類溶劑的一種或幾種的混合物。[0007]進一步，所述固定支撐卡為偶數(shù)個，且沿內(nèi)白模的軸線方向對稱布置，所述固定支撐卡為帶有鐵磁性的金屬材質制成，所述固定支撐卡朝外的一端指向所述橫向定位芯頭，所述固定支撐卡和支撐夾均是同一方向設置，且為交錯等距離布置。
[0008]進一步，所述述砂芯上還設置芯頭，所述芯頭穿過外白模的工藝孔，所述芯頭為偶數(shù)條，且為橫向和縱向成對稱設置，所述砂芯的形狀模擬發(fā)動機干式機體水套部分的形狀，所述外白模模擬發(fā)動機干式機體部分的形狀，所述內(nèi)白模模擬發(fā)動機干式缸套部分的形狀。
[0009]本發(fā)明能夠產(chǎn)生的有益效果:
[0010](I)采用預制覆膜砂芯，提前鑲入白模中，解決了由于干砂填充不實導致機體與缸套之間的水套部分的金屬液泄露進而導致廢品的問題，同時砂芯的防護膜獨特的組分配比，有效地達到了砂芯要求的粘合性、耐高溫性、耐變形的目的；
[0011](2)覆膜砂芯上設置定位芯頭，在砂箱中定位芯頭深入干砂中固定覆膜砂芯，澆注金屬液時，由于覆膜砂芯變?yōu)楦缮暗臅r間晚于白模被氣化的時間，使得燒注時砂芯不會發(fā)生晃動或漂浮等位移現(xiàn)象，提高產(chǎn)品的質量和成品率；
[0012](3)支撐夾安裝在砂芯中間無任何連接的部分，且與內(nèi)白模組裝后將位于內(nèi)白模的相鄰氣缸的連接縫隙處，不會對缸套的形狀造成擠壓變形；在鑄造干式缸套機體時，在外鑲入固定支撐卡；而且固定支撐卡成對間隔設置，且以定位芯頭作為受力點，加強了穩(wěn)固性；固定支撐卡和支撐夾等距間隔同向設置，保證了受力的均勻性；固定支撐卡和支撐夾的實際可有效防止?jié)沧r砂芯發(fā)生漂移的現(xiàn)象，并有效解決砂芯用與外殼的尺寸精度問題，從而大大提聞廣品的合格率；
[0013](4)定位芯頭分為橫向和縱向二類，分別在四個方向砂芯產(chǎn)生作用力，形成了對砂芯穩(wěn)定平衡的受力環(huán)境，進一步防止?jié)沧r砂芯發(fā)生漂移的問題，有助于提高產(chǎn)品合格率。
[0014](5)砂芯的防護膜的制備過程的二次涂覆和烘烤工藝，以及溫度和時間的獨特設定，保證率的防護膜對在砂芯澆鑄環(huán)境的苛刻要求，最終保證產(chǎn)品的較高合格率。
[0015](6)固定支撐卡和支撐夾選擇材質與鑄件成品(金屬液)的材質相同，由此澆注完成后，固定支撐卡留在消失模鑄件中成為一體，無須清理，操作簡單有效。利用發(fā)動機干式缸套機體本身的工藝孔設置定位芯頭，無須另設孔，操作簡單。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]附圖1為本發(fā)明的整體的結構示意圖。
[0017]附圖2為支撐夾的結構示意圖。
[0018]附圖3為固定支撐卡的結構示意圖。
[0019]其中:
[0020]1.覆膜砂芯；21.外平行部；22.垂直部；23.內(nèi)平行部；3.外白模；4.橫向定位芯頭；5.干砂部分；6.內(nèi)白模；71.垂直部；72.平行部、8覆膜砂芯的中空部分；9.縱向定位心頭、11砂箱。
【具體實施方式】
[0021]以下結合附圖1-3對本發(fā)明的實施過程予以闡述:[0022]如圖1、所示，本發(fā)明提供一種發(fā)動機干式缸套機體的鑄件模型，包括白模部分和砂芯，所述白模部分包括外白模和內(nèi)白模，所述砂芯設置在外白模中，所述砂芯內(nèi)部具有中空結構，所述內(nèi)白模設置在所述砂芯的內(nèi)部中空位置處，所述砂芯由覆膜砂制成，且砂芯外表面均覆設有一層防護膜，所述防護膜和所述內(nèi)白模、外白模之間均緊密貼合，所述外白模中設置有固定支撐卡，所述固定支撐卡的一端抵住所述砂芯的外壁，所述固定支撐卡的另一端抵住所述干砂和所述外白模結合處，所述砂芯中設置有支撐夾，且支撐夾的中部穿過所述內(nèi)白模。
[0023]采用預制覆膜砂芯，提前鑲入白模中，解決了由于干砂填充不實導致機體與缸套之間的水套部分的金屬液泄露進而導致廢品的問題。
[0024]安裝在砂芯中間無任何連接的部分，且與內(nèi)白模組裝后將位于內(nèi)白模的相鄰氣缸的連接縫隙處，不會對缸套的形狀造成擠壓變形；在鑄造干式缸套機體時，在外鑲入固定支撐卡；而且固定支撐卡成對間隔設置，且以定位芯頭作為受力點，加強了穩(wěn)固性；固定支撐卡和支撐夾等距間隔同向設置，保證了受力的均勻性。固定支撐卡和支撐夾的實際可有效防止?jié)沧r砂芯發(fā)生漂移的現(xiàn)象，并有效解決砂芯用與外殼的尺寸精度問題，從而大大提聞廣品的合格率；
[0025]所述防護膜包括有如下質量比的組分材料:粘接劑15%?25%、軟化減容劑30%?450%和干燥劑35%?40%，其中所述粘接劑為有機樹脂或無機膠粘劑，所述軟化減容劑為脂肪酸酯或脂肪酸，所述干燥劑為酯、酮、醇、烴類溶劑的一種或幾種的混合物；砂芯的防護膜獨特的組分配比，有效地達到了砂芯要求的粘合性、耐高溫性、耐變形的目的；
[0026]所述固定支撐卡和支撐夾呈“工”字形，所述“工”字的二端為圓盤或橢圓盤狀(保證較大的受力面積)，所述“工”字的中間連接件為細桿狀(如圖2-3)。所述固定支撐卡和支撐夾由金屬材料制成，包括一個垂直部71、兩個平行部72，兩個平行部分別固定在垂直部71的兩端；平行部埋設在覆膜砂芯I中；垂直部的兩端埋設在覆膜砂芯I中，其中間暴露在空氣中。平行部72為圓板形，兩個平行部72焊接在垂直部71的兩端。
[0027]述固定支撐卡由金屬材料制成，包括一個垂直部22、外平行部21、內(nèi)平行部23，兩個平行部分別固定在垂直部22的兩端；該固定支撐卡埋設在外白模3內(nèi)，將鑄件模型放入砂箱并填入干砂后，夕卜平行部21與外白模3外側的干砂接觸，內(nèi)平行部23與覆膜砂芯I接觸。
[0028]所述述砂芯上還設置芯頭，所述芯頭穿過外白模的工藝孔，所述芯頭為偶數(shù)條，且為橫向和縱向成對稱設置，延伸出外白模后，形成橫向定位芯頭(4)和縱向定位芯頭(9),圖1示出呈對稱的8條橫向定位芯頭(4)和縱向定位芯頭(9)，它們給予砂芯一個平衡的支持作用。覆膜砂芯上設置芯頭，在砂箱中橫向和縱向定位芯頭深入干砂中固定覆膜砂芯，澆注金屬液時，由于覆膜砂芯變?yōu)楦缮暗臅r間晚于白模被氣化的時間，使得燒注時砂芯不會發(fā)生晃動或漂浮等位移現(xiàn)象，提高產(chǎn)品的質量和成品率；定位芯頭分為橫向和縱向二類，分別在四個方向對砂芯產(chǎn)生作用力，形成了對砂芯穩(wěn)定平衡的受力環(huán)境，進一步防止?jié)沧r砂芯發(fā)生漂移的問題，有助于提高產(chǎn)品合格率。而且覆膜砂芯變?yōu)楦缮昂罂梢詮男绢^通道泄出。
[0029]所述砂芯的形狀模擬發(fā)動機干式機體水套部分的形狀，所述外白模模擬發(fā)動機干式機體部分的形狀，所述內(nèi)白模模擬發(fā)動機干式缸套部分的形狀。[0030]所述固定支撐卡為偶數(shù)個，且沿內(nèi)白模的軸線方向對稱布置，所述固定支撐卡為帶有鐵磁性的金屬材質制成，所述固定支撐卡朝外的一端指向所述橫向定位芯頭。
[0031]所述固定支撐卡和支撐夾均是同一方向設置，且為交錯等距離布置。
[0032]白模材質一般為EPS和EPMMA (或STMMA)
[0033]本發(fā)明還提供一種鑄造發(fā)動機干式缸套機體的方法，包括如下步驟:
[0034]A、預處理階段，準備白模部分和砂芯部分，
[0035]其中白模部分為可粘合德外白模和內(nèi)白模二部分，且白模部分模擬發(fā)動機干式缸體部分形狀，通過模具制作出含有固定支撐卡的外白模，制備外白模時，在制備白模的模具內(nèi)相應位置放置固定支撐卡，在模具外側設置磁鐵吸住該固定支撐卡，然后加入原料進行制備(所述固定支撐卡為帶有鐵磁性的金屬材質，所述磁鐵與固定支撐卡的數(shù)目一一對應)。
[0036]其中砂芯部分形狀模擬發(fā)動機干式缸套水套部分的形狀，將支撐夾放置在制作砂芯的模具中，將覆膜砂注入模具中，且外覆一層防護膜，得到含有支撐夾的砂芯；
[0037]B、裝配階段，
[0038]在砂箱中從內(nèi)到外依次放置，內(nèi)白模、砂芯、外白模和干砂部分，其中，依據(jù)橫向定位芯頭的位置，調整所述砂芯在外白模的中心位置處，在外白模上設置工藝孔、進液口、出液口，將橫向和縱向芯頭穿過外白模的工藝孔后，形成所述橫向定位芯頭和縱向定位芯頭直于干砂中，最后將干砂振動壓實，
[0039]C.澆鑄階段
[0040]在抽真空狀態(tài)下澆注金屬液，內(nèi)、外白模泡沫模型氣化消失，金屬液置換白模，原來在內(nèi)、外白模中的固定支撐卡和支撐夾留在金屬液中，金屬液經(jīng)過冷卻過程后成型，得到固化的缸套機體坯件；
[0041]固定支撐卡和支撐夾選擇材質與鑄件成品(金屬液)的材質相同，由此澆注完成后，固定支撐卡留在消失模鑄件中成為一體，無須清理，操作簡單有效。利用發(fā)動機干式缸套機體本身的工藝孔設置定位芯頭，無須另設孔，操作簡單；
[0042]D.成品階段
[0043]砂芯的防護膜在高溫下消失，變成干砂，從工藝孔、進液口、出液口中漏出，得到缸套機體的坯件，清理毛刺后，得到成品。
[0044]在步驟A中，砂芯的防護膜的制作過程包括，將質量比為粘接劑15%?25%、軟化減容劑30%?50%和干燥劑35%?40%的混合液，(其中所述粘接劑為有機樹脂或無機膠粘劑，所述軟化減容劑為脂肪酸酯或脂肪酸，所述干燥劑為酯、酮、醇、烴類溶劑的一種或幾種的混合物)；在砂芯外表面涂覆0.3-0.4mm厚度，經(jīng)過5_10分鐘，溫度為80-120度下烘干，再在砂芯外表面涂覆0.8-0.9mm厚度，經(jīng)過15-20分鐘，溫度為80-120度下烘干。砂芯的防護膜的制備過程的二次涂覆和烘烤工藝，以及溫度和時間的獨特區(qū)間設定，保證了的防護膜適應對在砂芯澆鑄環(huán)境的苛刻要求(耐變形和耐高溫)，最終保證產(chǎn)品的合格率。
[0045]在步驟C中在抽真空狀態(tài)為0.04-0.05mp,金屬液冷卻是指在20-40度狀態(tài)，時間為30-50分鐘。此條件下的真空條件有助于保證金屬液一個優(yōu)勢的壓力，澆鑄充分無空隙，且減少了氣泡產(chǎn)生；冷卻有效解決鑄件的黑斑和顏色不均勻的問題。
[0046]由于干式缸套機體的機體有一個供水循環(huán)用的內(nèi)置的中空水套，用于給發(fā)動機降溫，因此該中空水套在普通法填砂的時候干砂幾乎不可能填充實，也就是中空水套無法按照消失模鑄件模型的既定形狀形成，造成廢品。為了解決填砂不實造成的廢品，本發(fā)明在鑄件模型上進行了改進，首先將白模從中空水套上分成內(nèi)、外兩部分，內(nèi)白模為一體的，可以插入覆膜砂芯I的內(nèi)部空間，與覆膜砂芯I的內(nèi)壁緊密的靠在一起，外白模3與覆膜砂芯I的外壁緊密的靠在一起，各部分采用常規(guī)膠粘形式將內(nèi)白模、外白模二部分粘在一起，在澆注鐵水后覆膜砂芯I變成散落的干砂，可以從預留的進、出水口和預留的工藝孔倒出，形成了覆膜砂芯I形狀的中空水套空間，只要根據(jù)中空水套的形狀制作覆膜砂芯I的形狀，就可以解決填砂不實造成廢品的問題了。工藝孔在產(chǎn)品出貨時可以用水堵抹上膠塞住。
[0047]采用本發(fā)明的技術進行鑄造中，將該內(nèi)、外白模、砂芯放入砂箱中，加入干砂振實，抽真空狀態(tài)下澆注金屬液，抽真空狀態(tài)下澆注金屬液，泡沫模型氣化消失，金屬液置換白模，由于覆膜砂芯變成干砂的時間晚于白模氣化的時間，在金屬液是液態(tài)、覆膜砂芯仍未解體的很短時間內(nèi)，覆膜砂芯上的兩端及側面的(即是橫向和縱向的)定位芯頭接觸砂箱中的干砂進行固定，防止砂芯的直線位移和轉動位移，橫向和縱向定位芯頭起到嚴密的定位作用，防止覆膜砂芯位移。且此很短時間內(nèi)固定支撐卡的外平行部21接觸干砂5，使固定支撐卡頂住干砂5，從而對與其內(nèi)平行部23接觸的覆膜砂芯I固定住，可以有效防止在金屬液為液體而覆膜砂芯I還未解體的很短的時間段內(nèi)覆膜砂芯I被金屬液沖擊發(fā)生漂移。當覆膜砂芯I解體時,變成干砂,最后同白模內(nèi)部填充的干砂一起從工藝孔和進、出水口流出，清理方便。而固定支撐卡被留在鑄件內(nèi)，無須清理。
[0048]支撐夾將砂芯的內(nèi)側缸孔處支撐穩(wěn)定。在制作覆膜砂芯I時，將支撐卡放在制作覆膜砂芯I的模具上，射入覆膜砂后，采取涂覆的方式形成帶有防護膜的砂芯，支撐卡被鑲入覆膜砂芯I中起到固定作用，防止覆膜砂芯I中間無任何連接部分被擠壓變形；且在金屬液澆注時，支撐卡支撐住覆膜砂芯中間無任何連接部分的兩側將其固定，由于金屬液澆入白模氣化時，有一段時間砂芯還沒有變成干砂，支撐卡在金屬液為液體時支撐水套部分，此時支撐卡的存在可幫助承受澆注金屬液造成的沖力，防止將砂芯擠壓變形。
[0049]采用本發(fā)明的鑄件模型和方法來鑄造發(fā)動機干式缸套機體，成功率可達70%，遠遠超過現(xiàn)有技術40-50%的合格率。
[0050]當然，上述說明并非是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本【技術領域】的技術人員在本發(fā)明的實質范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種發(fā)動機干式缸套機體的鑄件模型，其特征在于，包括白模部分和砂芯，所述白模部分包括外白模和內(nèi)白模，所述砂芯設置在外白模中，所述砂芯內(nèi)部具有中空結構，所述內(nèi)白模設置在所述砂芯的內(nèi)部中空位置處，所述砂芯由覆膜砂制成，且砂芯外表面均覆設有一層防護膜，所述防護膜和所述內(nèi)白模、外白模之間均緊密貼合，所述外白模中設置有固定支撐卡，所述固定支撐卡的一端抵住所述砂芯的外壁，所述固定支撐卡的另一端抵住干砂和所述外白模結合處，所述砂芯中設置有支撐夾，且支撐夾的中部穿過所述內(nèi)白模，所述固定支撐卡和支撐夾均呈“工”字形，所述“工”字的二端為圓盤或橢圓盤狀，所述“工”字的中間連接件為細桿狀。
2.根據(jù)權利要求1所述發(fā)動機干式缸套機體的鑄件模型，其特征在于，所述砂芯上還設置芯頭，所述芯頭穿過外白模的工藝孔，所述芯頭為偶數(shù)條，且為橫向和縱向成對稱設置，所述砂芯的形狀模擬發(fā)動機干式機體水套部分的形狀，所述外白模模擬發(fā)動機干式機體部分的形狀，所述內(nèi)白模模擬發(fā)動機干式缸套部分的形狀。
3.根據(jù)權利要求1或2所述發(fā)動機干式缸套機體的鑄件模型，其特征在于，所述固定支撐卡為偶數(shù)個，且沿內(nèi)白模的軸線方向對稱布置，所述固定支撐卡為帶有鐵磁性的金屬材質制成，所述固定支撐卡朝外的一端指向橫向定位芯頭，所述固定支撐卡和支撐夾均是同一方向設置，且為交錯等距離布置。
【文檔編號】B22C9/04GK203764892SQ201320801357
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2013年12月9日 優(yōu)先權日:2013年12月9日
【發(fā)明者】于桂菊 申請人:于桂菊