[发明专利]大缸径船用低速柴油机气缸盖的铸造方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料成型领域，特别是涉及大缸径船用低速柴油机气缸盖的铸造方法。

背景技术

气缸盖是船用柴油发动机的重要关键零部件，尤其是大型船用柴油机的气缸盖，因其长期在高温条件下工作，所以其质量要求非常高，铸件不允许有裂纹、缩孔、疏松、气孔、砂眼、夹渣、冷隔等铸造缺陷。因此，要铸造出各方面质量性能都达标的气缸盖，需要考虑较多的铸造工艺技术参数，制造难度大。因此目前国内气缸盖产品仍以锻件居多，但锻件相对于铸件生产成本高、生产周期长。目前铸造生产大缸径气缸盖的厂家还比较少，尤其是缸径为82-96cm的气缸盖在国内还没有厂家铸造生产成功。专利号为200910200341的专利为铸造生产气缸盖的方法，但其所生产的气缸盖缸径小于82cm，且其铸造方案为在气缸盖环形面上放两个冒口，这种方案使气缸盖整体补缩效果欠佳且不便于型腔中的夹杂物上浮并汇聚到冒口中，必然会影响其生产的可靠性、稳定性和产品的质量；同时其造型所使用的树脂砂成本高，发气量大，且浇注过程中产生甲醛等有害气体而污染环境。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种大缸径船用低速柴油机气缸盖的铸造工艺，用此种铸造方法得到的气缸盖不会出现裂纹、缩孔、疏松、气孔、砂眼、夹渣、冷隔等铸造缺陷，并可保证气缸盖铸造生产的可靠性和稳定性，最终实现以更低成本和更短周期进行铸造。

本发明大缸径船用低速柴油机气缸盖的铸造方法，其具体步骤如下：

①编制铸造工艺：根据顺序凝固原则设计分型面和浇注系统，以气缸盖大平面为分型面，在大平面中间放置一个圆形冒口，在冒口下设置补贴，在环绕气缸盖最大外径一周放置冷铁；浇注系统为开放式底注浇注系统，共四道底注内浇道，并在冒口上设置补浇浇道；冒口补贴下方的气缸盖内腔用泥芯来成型；

②制作木模：制作气缸盖本体外形木模、泥芯车板以及冒口模，并将木模定位在底箱型板上，冒口模定位在盖箱型板上；

③造型：用底箱型板造出气缸盖本体外部形状，用盖箱型板造出气缸盖冒口形状，用车板车出气缸盖内部泥芯形状；

④烧注熔液的熔炼：熔炼工艺方案为“EAF+LF+VD”；

⑤铸件浇注：先进行盆外引流，去掉水口中引流砂，然后对准浇口杯后先慢浇5秒，5秒后全速浇至分型面，再慢浇至快到2/3冒口高度处停浇，冒口表面均匀覆盖保温材料，然后通过冒口上的补浇浇道补浇冒口，钢水浇至要求高度后再在冒口顶面加发热剂和保温剂；

⑥保温冷却；

⑦打箱清整；

⑧热处理：包括毛坯退火以及粗加工后调质处理。

其中，步骤①在设计分型面时，以气缸盖大平面为分型面，在大平面中间放置一个圆形冒口，在冒口下设置补贴，此方案相对于其它铸造企业在环形面上对称放置两个冒口的方案，更有利于从下往上的顺序凝固，并且更有利于型腔中的夹杂物上浮并汇聚到冒口中。在环绕气缸盖最大外径一周放置冷铁，以利于顺序凝固。浇注系统为开放式底注浇注系统，共四道底注内浇道，保证钢水平稳上升，并在冒口上设置补浇浇道以使冒口保温和补缩效果更好。

步骤③造型时型砂分为面砂和衬砂，面砂为CO₂水玻璃铬铁矿砂，衬砂为CO₂水玻璃石英砂；型砂的具体成分见表一。水玻璃砂相对于树脂砂成本低，发气量小，且浇注过程中不产生甲醛等有害气体。型腔表面刷醇基锆英粉涂料。造型合箱完毕后对型腔进行热风烘模，保证热模浇注。

在步骤⑤中使用的保温材料优选碳化稻壳。

用本方法铸造得到的气缸盖不会出现裂纹、缩孔、疏松、气孔、砂眼、夹渣、冷隔等铸造缺陷，其经外观检验、超声波探伤、磁粉探伤、附铸试块和本体解剖试块的机械性能试验和金相检验，结果均达到了船用铸造气缸盖的技术要求。本发明成功实现了以铸造方式代替锻造方式来生产大缸径的船用低速柴油机气缸盖，可以大大降低生产成本，缩短生产周期，并且本发明的铸造方法能在不产生甲醛等有害气体污染环境的前提下保证大缸径船用低速柴油机气缸盖的稳定铸造生产。

附图说明

图1是气缸盖的铸造工艺图；

图2为气缸盖铸造工艺方案的立体展示；

图3为型腔硬化干燥烘模曲线；

图4为气缸盖毛坯退火工艺曲线；

图5为气缸盖粗加工后调质处理工艺曲线。

图1中：1-冒口，2-补贴，3-发热剂和保温剂，4-冷铁，5-冒口补缩浇道，6-泥芯，7-内浇道。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的铸造工艺进行进一步详细的说明。