集成缸盖的快速铸造及成形方法与流程

本发明涉及缸盖铸造领域，特别涉及一种集成缸盖的快速铸造及成形方法。

背景技术：

柴油机缸盖是整个柴油机的核心部件。集成缸盖是柴油机技术发展的产物，所谓集成缸盖是集成了传统的柴油机缸盖部分和传统机体水套部分的缸盖。因其具有整体性好、升功率高等优势而逐步问世。柴油机缸盖一般采用砂型铸造生产，集成缸盖因集成了传统机体部分，在传统的铸造工艺上多出了一个缸孔水套砂芯，而且缸孔水套芯与传统缸盖之间往往是通过一些上水孔砂芯连接，底部一般悬空，这种结构不仅增加了砂芯组装的难度，而且对于一些工艺孔较少的缸孔水套芯，其排气问题根本无法解决。如何开发出新的快速成形铸造技术成了集成缸盖能否顺利开发及正常生产的瓶颈所在。

按照传统的砂型铸造方法及砂芯成形方法，虽然也能完成集成缸盖的开发及生产。但这种铸造及砂芯成形方法还是存在很明显的缺点的，主要表现在：

1、缸孔水套芯单独组芯，组芯时支撑部位较少，且底部悬空，组芯困难；

2、缸孔水套芯单独组芯，缸孔水套芯砂芯强度低，易断裂且砂芯容易变形弯曲，浇注时在两个不同砂芯结合部位一般会产生披锋，且无法清理，导致缸孔水套芯上水孔位置与传统缸盖相连的位置只能局部铸通或根本无法铸通，影响集成缸盖的水流场，从而影响冷却效果，严重时会造成整机报废；

3、缸孔水套芯单独组芯，砂芯在浇铸时产生的气体只能从缸盖前后两侧面仅有的两个工艺孔芯头排出，砂芯排气不及时不通畅，造成出现气孔等铸造缺陷，成品率低下；

4、缸孔水套芯和传统缸盖部分分别单独制芯，制芯效率低下。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种步骤简单合理的集成缸盖的快速铸造及成形方法，该集成缸盖的快速铸造及成形方法能提高缸孔水套芯砂芯的强度，便于组芯，而且能保证浇注时缸孔水套芯上水孔位置与传统缸盖相连的位置能铸通，从而保证集成缸盖的水流场畅通，提升冷却效果；集成砂芯相比于单个制芯，可以大大提升制芯的效率；在集成砂芯上巧妙的设计有砂芯掏空结构，不仅可以提升制芯效率，还便于引排缸孔水套部分砂芯的气，保证排气顺畅，提升铸件浇注成品率。

为实现上述目的，本发明提供了一种集成缸盖的快速铸造及成形方法，铸造工艺采用立式浇注，该快速铸造及成形方法采用的砂芯包括：缸孔水套芯与缸盖砂芯集成在一起的集成砂芯，该集成砂芯的缸孔水套芯与缸盖砂芯的连接处设置有砂芯掏空槽。

优选地，上述技术方案中，集成砂芯采用快速成形激光烧结技术制作。

优选地，上述技术方案中，砂芯掏空槽具有工艺孔。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：该集成缸盖的快速铸造及成形方法将传统机体缸孔水套芯与缸盖部分砂芯设计成集成砂芯，能提高缸孔水套芯砂芯的强度，便于组芯，而且能保证浇注时缸孔水套芯上水孔位置与传统缸盖相连的位置能铸通，从而保证集成缸盖的水流场畅通，提升冷却效果；集成砂芯相比于单个制芯，可以大大提升制芯的效率；在集成砂芯上巧妙的设计有砂芯掏空结构，不仅可以提升制芯效率，还便于引排缸孔水套部分砂芯的气，保证排气顺畅，提升铸件浇注成品率。

附图说明

图1是本发明的集成缸盖的快速铸造及成形方法的铸造示意图。

图2是本发明的集成缸盖的快速铸造及成形方法的砂芯示意图。

图3是本发明的集成缸盖的快速铸造及成形方法的第七砂芯示意图。

图4是本发明的集成缸盖的快速铸造及成形方法的砂芯掏空结构镂空示意图

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

根据本发明具体实施方式的集成缸盖的快速铸造及成形方法针对以上现有的砂型铸造方法及砂芯成形方法中存在的问题，能够实现集成缸盖的快速铸造，生产出符合产品要求的高性能集成缸盖。具体包括以下流程：

首先，完成铸造工艺设计。其中，铸造工艺采用立式浇注工艺方案，浇注系统1和铸件毛坯2的设置关系如图1所示；如图2所示，砂芯包括：第一砂芯3、第二砂芯4、第三砂芯5、第四砂芯6、第五砂芯7、第六砂芯8、第七砂芯9、第八砂芯10、第九砂芯11和第十砂芯12。其中，第七砂芯9为缸孔水套芯与缸盖砂芯的集成砂芯，巧妙的将传统机体缸孔水套芯与缸盖部分砂芯设计成集成砂芯，不仅能提高砂芯的强度，便于组芯，而且能保证浇注时缸孔水套芯上水孔位置与传统缸盖相连的位置能铸通，从而保证集成缸盖的水流场畅通，提升冷却效果；相比于单个制芯，制芯效率得到大幅提升。

如图3和图4所示(图4为砂芯掏空结构镂空示意图)，设计集成砂芯的铸造工艺时，在集成砂芯(第七砂芯9)的缸孔水套芯15与缸盖砂芯(传统缸盖部分)相连且厚大的部位设置有砂芯掏空槽13，该砂芯掏空槽13具有工艺孔14。砂芯掏空槽13的主要作用有两个，一个作用是提升集成砂芯激光烧结成形的效率，另一个是将缸孔水套芯的气引至集成砂芯顶部，从顶部排出，增加缸孔水套芯的排气通道，加快砂芯气体排气，从而降低因气孔等铸造缺陷造成的报废，提高成品率。

然后，按快速成形工艺方法完成各砂芯的快速成形工艺设计，并完成所有砂芯制作。

其中，第七砂芯9采用快速成形激光烧结技术制作，其余砂芯分别按传统快速成形工艺砂芯方案。第七砂芯9激光烧结完成后，清理残砂时，从砂芯掏空结构处的工艺孔14将砂芯掏空结构内的残砂清理干净(一般用吸尘器吸出来)，保证砂芯掏空结构的畅通。

组芯前，将集成砂芯上的工艺孔14用砂填实，保证浇注时铁水不会从工艺孔流到砂芯掏空结构内，以免阻碍缸孔水套芯部分砂芯的排气。

快速成形技术已在世界各国各个领域得到广泛应用。选择性激光烧结快速成形技术是快速成形技术中的一种，它是通过相应软件将砂芯三维轮廓形状按一定厚度分层，并输出成形程序文件，而后将成形程序文件上传到相应激光烧结快速成形机上，激光烧结快速成形机按照输出的三维轮廓形状逐步扫描，并将散砂硬化得到相应砂芯的一种成形技术。该成形技术需经过激光烧结、清砂、烘烤等几个过程。这种成形技术因其扫描的灵活性而广泛应用于各种砂芯的成形制作，尤其是在复杂砂芯的成形制作上，优势极为明显。

最后，按组芯顺序组芯，并完成浇注得到符合产品要求的高性能集成缸盖铸件毛坯。通过上述方法，不仅能提高缸孔水套芯砂芯的强度，便于组芯，而且能保证浇注时缸孔水套芯上水孔位置与传统缸盖相连的位置能铸通，从而保证集成缸盖的水流场畅通，提升冷却效果；集成砂芯相比于单个制芯，可以大大提升制芯的效率；在集成砂芯上巧妙的设计有砂芯掏空结构，不仅可以提升制芯效率，还便于引排缸孔水套部分砂芯的气，保证排气顺畅，提升铸件浇注成品率。

综上，该集成缸盖的快速铸造及成形方法将传统机体缸孔水套芯与缸盖部分砂芯设计成集成砂芯，能提高缸孔水套芯砂芯的强度，便于组芯，而且能保证浇注时缸孔水套芯上水孔位置与传统缸盖相连的位置能铸通，从而保证集成缸盖的水流场畅通，提升冷却效果；集成砂芯相比于单个制芯，可以大大提升制芯的效率；在集成砂芯上巧妙的设计有砂芯掏空结构，不仅可以提升制芯效率，还便于引排缸孔水套部分砂芯的气，保证排气顺畅，提升铸件浇注成品率。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。