[发明专利]铝合金缸盖的金属型模重力倾转铸造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝合金铸造技术，特别是涉及一种汽车发动机铝合金缸盖的铸造工艺。

背景技术

汽车发动机缸盖结构复杂，由多层型腔组成，各腔不允许存在泄漏现象，其壁厚度厚薄不均，铸造难度较大。目前，发动机铝合金缸盖铸件的生产大多应用德国设计的重力单侧浇注工艺，由于单侧浇注对铸造设备及自动化要求非常高，模具制作周期长、费用大，设备投资较大；该单侧浇注工艺对于缸盖类铸件还存在着缸盖上的凸轮轴孔和弹簧座平面易夹渣的缺陷，且浇道前部需另设置铁丝过滤网，对炉料回用造成污染。其他的缸盖铸造则采用重力双侧底注工艺，需设置陶瓷过滤片，存在着缸盖出品率低、冒口温度低、易缩松的缺陷。所以，至今还没有自行设计及应用铝合金缸盖的金属型模重力倾转浇注工艺。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种应用金属型模、有利于缸盖铸件成型和补缩、出品率高的铝合金缸盖的金属型模重力倾转铸造工艺。

本发明的目的由如下技术方案来实现：一种铝合金缸盖的金属型模重力倾转铸造工艺是：首先，根据砂芯分解制作工序将铝合金缸盖的水套腔、气道腔、油腔做成若干个砂芯，然后将该砂芯放置入金属型模内，并通过两侧模压紧机构压紧冒口砂芯，以防止冒口砂芯在倾转过程中发生偏移；接着，将金属型模倾转至90度使其浇口杯的过滤口朝上后，再将铝液倒入过滤口而进入浇口杯，而后经过先慢速、再快速、后慢速的倾转过程的速度控制而使金属型模倾转复位，使铝液进入金属型模内部；然后，开启负压抽气系统排出由于砂芯设置而产生的气体，开启水冷却系统冷却缸盖燃烧室部位，直至铸件出模冷却而得到铝合金缸盖铸件。

采用本发明后，利用重力倾转铸造充型平稳的特点，实现底注式充型的原理，减少铝液到达金属型模型腔的落差，实现顶注式温度场分布的凝固理论，有利于缸盖铸件成型和补缩，能根据不同的发动机缸盖形状，利用金属型模、重力倾转的铸造工艺，生产出薄壁、复杂、机械性能高、表面致密、颜色亮泽的铝合金缸盖铸件，并适合自动化大批量生产，具有模具制作周期快、铸件成本低、生产效率高、出品率高、合格率高的特点。

附图说明

下面结合附图与实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1为本发明中将有关砂芯装入金属型模后、浇口杯朝向正面的示意图。

图2为图1经过顺时针倾转90度后、浇口杯朝上(准备浇注)的示意图。

图3为实现倾转浇注、倾转复位后进行负压抽气时的状态示意图。

其中：1表示下芯与压冒口芯；2表示倒入铝液；3表示负压抽气；4表示水冷却。

具体实施方式

本发明铝合金缸盖的金属型模重力倾转铸造工艺是：首先，根据砂芯分解制作工序将铝合金缸盖的水套腔、气道腔、油腔做成若干个砂芯，然后将该砂芯放置入金属型模内(即下芯工序，如图1所示)，并通过两侧模(斜面)压紧机构压紧冒口砂芯(即压冒口芯工序，如图1所示)，以防止冒口砂芯在倾转过程中发生偏移；接着，将金属型模倾转至90度使其浇口杯的过滤口朝上(如图2所示)后，再将铝液倒入过滤口(及过滤网)而进入浇口杯，而后经过先慢速、再快速、后慢速的倾转过程的速度控制而使金属型模倾转复位，使铝液进入金属型模内部；然后，开启负压抽气系统排出由于砂芯设置而产生的气体(如图3所示)，开启水冷却系统冷却缸盖燃烧室部位(如图1所示)，直至铸件出模冷却而得到铝合金缸盖铸件。

其中，所述的砂芯分解制作工序是将缸盖的水道腔、油腔和气道腔(因其无法定位出模)设计成若干个砂芯进行分解制作；在分解制作砂芯的同时，应考虑砂芯在金属型模中的定位而需设置砂芯头，一部分砂芯不能设置砂芯头定位的则采用粘结方式，用砂芯粘结剂粘接在其他具有砂芯头的砂芯上；冒口砂芯的压紧是：为缸盖的(上)油腔制作冒口砂芯并为最后下芯，其通过在金属型模的两侧模处设置的斜面压紧机构进行压紧，以防止其在倾转过程中发生偏移。砂芯头的压紧已设计在金属型模的内腔中。

在上述的金属型模重力倾转铸造工艺之前，首先应进行产品的三维建模，根据发动机铝合金缸盖的铸件形状和特点，确定缸盖燃烧室朝下，浇注从缸盖罩安装面部位进入铝液，选择浇口位置和冒口覆盖位置；运用铸造模拟软件进行铸造模拟，分析铸件可能出现的铸造缺陷，然后根据分析结果制定工艺设计方案。

利用倾转铸造充型平稳的特点，实现底注式充型原理、顶注式温度场分布的凝固理论，有利于缸盖铸件成型和补缩的特点，采用金属型模重力倾转铸造工艺，其中包括制芯、冒口芯压紧、铝液过滤、倾转速度控制、负压抽气及缸盖燃烧室部位的冷却等工艺要素。如图1所示，将水道砂芯、气道砂芯和油腔冒口砂芯放置入金属型模内，再合模并通过两侧模设置的压紧点压紧冒口砂芯；如图2所示，将金属型模通过重力倾转机倾转至90度，使其浇口杯的过滤口朝上，将铝液倒入过滤口进入浇口杯；通过重力倾转机中的变量柱塞泵控制金属型模的倾转速度，实现先慢速、再快速、后慢速的充型过程；金属型模倾转复位后，同时开启2768转/分钟的风机实现负压抽气，将金属型模内由砂芯产生的气体排出，避免铸件气孔的产生；开启缸盖燃烧室部位的水冷却系统，达到温度、时间双控条件的冷却状态(温度冷却控制在±50度、冷却时间控制在约200秒)，从而使缸盖铸件在冷却状态中完成凝固，得到关键部位具有较好机械性能的缸盖铸件；将浇注好的铸件由金属型模的型腔内取出而再次冷却，通过震动落砂、去掉浇冒口和毛刺，得到合格的缸盖铸件。