一种用于汽车发动机的铸铁气缸套的铸造方法技术

本发明专利技术提供了一种用于汽车发动机的铸铁气缸套的铸造方法，采用粘土湿砂型、硬质塑料材质模样以及低压充型，且采用电磁感应加热气化气缸套模样与浇道管、感应熔炼、感应加热线圈中的冷却水的主动快速冷却降温、电磁感应搅拌混匀二次孕育剂，从而实现近终型铸造少切削，避免了离心力产生的成分偏析，不用设置分型面，不用设置起模斜度，不用制砂芯，不合箱，不取模，基本不产生气孔，无铸件粘砂，克服了传统离心铸造、砂型铸造以及消失模铸造的多个缺陷，从而优化了小批量生产铸铁气缸套的铸造方法。

A casting method of cast iron cylinder sleeve for automobile engine

The invention provides a casting method of cast iron cylinder sleeve for automobile engine, which adopts clay wet sand mold, hard plastic material pattern and low-pressure filling pattern, and adopts electromagnetic induction heating to gasify cylinder sleeve pattern, active rapid cooling and cooling of cold water in sprue tube, induction melting and induction heating coil, electromagnetic induction stirring to mix the secondary inoculant, so as to achieve near In the final mold casting, there is less cutting, avoiding the component segregation caused by centrifugal force, setting parting surface, setting inclination of mold, not making sand core, not fitting the box, not taking the mold, basically not producing air hole, no casting sticking sand, overcoming many defects of traditional centrifugal casting, sand casting and EPC, thus optimizing the casting method of small batch production of cast iron cylinder liner.

【技术实现步骤摘要】
一种用于汽车发动机的铸铁气缸套的铸造方法
本专利技术涉及汽车零部件铸造
，尤其是涉及一种用于汽车发动机的铸铁气缸套的铸造方法。
技术介绍
气缸套是镶嵌在内燃机的气缸体内的圆筒形零件，与活塞、活塞环组成了内燃机的心脏—燃烧室。气缸套的结构形式有三种：整体式气缸、干式气缸套、湿式气缸套。铸铁作为传统的气缸套材料，目前仍然被广泛地应用于汽车发动机中。为了提高灰铸铁的整体性能，人们在灰铸铁中添加硼、磷、钒、钛、铜、钼、镍等合金元素，以提高灰铸铁的耐磨性和强度等性能，形成了多系列的合金铸铁，例如：磷合金铸铁、硼合金铸铁、钒钛合金铸铁、铌合金铸铁以及铜钼镍合金铸铁等等，这些合金铸铁的基体组织多是以珠光体为主，其抗拉强度一般为200-300MPa，硬度为220-260HB。通过进一步研究，后续对普通合金铸铁进行等温淬火热处理，其基体组织会变成贝氏体和/或奥氏体，以提高灰铸铁的耐磨性和强度等性能。现有技术中，目前气缸套毛坯的铸造方法仍然主要是离心铸造方法。用离心铸造方法得到的气缸套毛坯的最大缺点就是切削量大，切削成本高，材料利用率低。此外，对于使用高磷铸铁、硼铸铁、钒钛铸铁、铌铸铁等合金铸铁来离心铸造气缸套，由于合金铸铁中添加了较大质量百分数的除铁元素之外的其他元素，且由于离心铸造中存在离心力，离心力造成密度大小不同的单质和化合物在合金铸铁气缸套中的分布位置差别很大，如此导致成分偏析严重，容易产生缩松、缩孔等铸造缺陷。目前，在小批量铸造气缸套毛坯时，且为了克服上述离心铸造的缺陷，有的本领域技术人员采用砂型铸造方法来铸造气缸套毛坯，但是砂型铸造方法存在以下缺点：需要设置分型面、起模斜度以及型芯等等，砂型至少需要两个砂箱以利于后期取出木模，木模需要制作起模斜度以方便后期取出木模，在型腔中放置型芯以在铸件中获得空心铸件等等，导致费时费力，增加了生产成本，降低了生产效率。目前，在小批量铸造气缸套毛坯时，且为了克服上述离心铸造的缺陷，有的本领域技术人员采用消失模铸造方法来铸造气缸套毛坯，但消失模铸造方法存在容易铸件粘砂缺陷。因此，如何提供一种用于汽车发动机的铸铁气缸套的铸造方法，克服上述离心铸造、砂型铸造以及消失模铸造的缺陷，从优化铸造方法的角度提高用于汽车发动机的铸铁气缸套的使用性能和使用寿命，是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于汽车发动机的铸铁气缸套的铸造方法。为解决上述的技术问题，本专利技术提供的技术方案为：一种用于汽车发动机的铸铁气缸套的铸造方法，包括以下依次进行的步骤：1)制取气缸套的硬质塑料材质的气缸套模样：在制取气缸套模样的原料中加入预先准备好的铸铁颗粒，以使得塑料成型后得到的气缸套模样的筒壁中含有铸铁颗粒，所述气缸套模样为圆筒状且所述气缸套模样的筒壁为内含空腔的空心结构；通过挤出成型方法制取硬质塑料材质的浇道管：在制取浇道管的原料中加入预先准备好的铸铁颗粒，以使得挤出成型后得到的浇道管的管壁中含有铸铁颗粒；2)取顶面敞口且其余箱壁均密封的上箱子，所述上箱子的底箱板上设置有接头管；然后将所述浇道管的顶管口与所述气缸套模样的底部通过粘结剂粘接连接，然后将粘接在一起的气缸套模样以及浇道管放置在所述上箱子中，且控制所述气缸套模样的轴向中心线为竖直姿态放置，将所述浇道管的底管口内插在所述接头管的顶管口中；然后在所述上箱子中放置电磁感应熔炼设备中的感应加热线圈，且所述感应加热线圈环绕包围着所述气缸套模样以及浇道管，所述感应加热线圈的进水端与出水端穿透所述上箱子的侧面箱壁以用于与所述电磁感应熔炼设备中的供电子系统与冷却水子系统连通；然后按照粘土湿砂型式砂型铸造方法向所述上箱子中填砂造砂型，所述气缸套模样以及浇道管全部埋在型砂中；3)然后将烟气处理系统中的抽气泵的进气管的进气口内插在所述接头管的底管口中，然后开机运行所述电磁感应熔炼设备，所述气缸套模样以及浇道管中的铸铁颗粒在感应加热线圈的感应加热作用下产热，所述气缸套模样以及浇道管受热气化变成气体，气化产生的气体被抽气泵从所述接头管中抽出所述砂型，所述气缸套模样气化后留下型腔，所述浇道管气化后留下与所述型腔连通的浇道腔，然后关闭感应加热线圈的感应加热以及撤掉抽气泵的进气管；4)然后用细钢钎在砂型的上表面上竖直向下扎穿若干个用于浇注熔液时浇道腔以及型腔向外排气的排气通孔，所述排气通孔的底开口设置于所述型腔的顶壁上；5)采用中频感应电炉熔炼铁水，熔炼铁水过程中加入碳化硅原料对铁水进行预处理，然后在将中频感应电炉中的铁水倒入浇包过程中进行一次随流孕育处理，制得浇注用铁水，然后从浇包中取50Kg-100Kg铁水浇注成铸铁锭，然后将铸铁锭破碎成铸铁颗粒，留作下一批次铸造时加入原料中制备所述气缸套模样与浇道管；然后将盛装着铁水的浇包放置在密封的下箱子内；然后取内衬有耐火材料的上升液管，将所述上升液管的顶管口内插在所述接头管的底管口中，且将上升液管的底管口穿透所述下箱子的顶箱盖浸入所述浇包中的铁水中，然后用耐火泥密封所述上升液管与所述接头管以及下箱子的连接处；6)再次开启感应加热线圈进行加热，将型腔与浇道腔中的铸铁颗粒预热升温至800℃-1000℃；7)然后向所述下箱子内吹送压缩空气，浇包中的铁水在压缩空气的压力的作用下沿上升液管上流，然后铁水流入浇道腔中与浇道腔中的铸铁颗粒混合，然后铁水流入型腔中与型腔中的铸铁颗粒混合，直至浇包中的液面不再下降表明铁水注满整个型腔，然后保持吹送压缩空气且同时继续在感应加热线圈的感应加热作用下感应熔炼3min-6min；8)然后关闭感应加热线圈的感应加热功能但继续向感应加热线圈中供应冷却水，利用感应加热线圈中的流动的冷却水对型腔中的铁水进行主动加速冷却；待型腔中的铁水凝固后，停止吹送压缩空气且排出下箱子中的压缩空气以使得上升液管中的铁水回落至浇包中，且利用感应加热线圈中的流动的冷却水对型腔中的铸铁件进行主动加速冷却至100℃以下；然后开箱、落砂、清理，得到筒状的铸铁气缸套毛坯。优选的，步骤1)中，所述气缸套模样包括内管、外管、上封盖环以及下封盖环；所述内管套设在所述外管中，且所述内管的外壁面与所述外管的内壁面之间留有缝隙以用于形成空腔；所述内管的外壁面与所述外管的内壁面之间的缝隙的顶敞口由所述上封盖环密封封盖，所述上封盖环与所述内管的顶端以及所述外管的顶端通过粘结剂密封粘结连接；所述内管的外壁面与所述外管的内壁面之间的缝隙的底敞口由所述下封盖环密封封盖，所述下封盖环与所述内管的底端以及所述外管的底端通过粘结剂密封粘结连接；所述内管、外管、上封盖环以及下封盖环中均内嵌有铸铁颗粒。优选的，气缸套模样的高度为成品气缸套的高度的3.3-3.9倍，当铸造完成后，将制得的铸铁气缸套毛坯均匀切割成三个，每一个切割制得的毛坯铸件用于制作一个成品气缸套。优选的，所述浇道管包括串连连通的竖直管以及水平管；所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于汽车发动机的铸铁气缸套的铸造方法，其特征在于，包括以下依次进行的步骤：/n1)制取气缸套的硬质塑料材质的气缸套模样：在制取气缸套模样的原料中加入预先准备好的铸铁颗粒，以使得塑料成型后得到的气缸套模样的筒壁中含有铸铁颗粒，所述气缸套模样为圆筒状且所述气缸套模样的筒壁为内含空腔的空心结构；/n通过挤出成型方法制取硬质塑料材质的浇道管：在制取浇道管的原料中加入预先准备好的铸铁颗粒，以使得挤出成型后得到的浇道管的管壁中含有铸铁颗粒；/n2)取顶面敞口且其余箱壁均密封的上箱子，所述上箱子的底箱板上设置有接头管；/n然后将所述浇道管的顶管口与所述气缸套模样的底部通过粘结剂粘接连接，然后将粘接在一起的气缸套模样以及浇道管放置在所述上箱子中，且控制所述气缸套模样的轴向中心线为竖直姿态放置，将所述浇道管的底管口内插在所述接头管的顶管口中；/n然后在所述上箱子中放置电磁感应熔炼设备中的感应加热线圈，且所述感应加热线圈环绕包围着所述气缸套模样以及浇道管，所述感应加热线圈的进水端与出水端穿透所述上箱子的侧面箱壁以用于与所述电磁感应熔炼设备中的供电子系统与冷却水子系统连通；/n然后按照粘土湿砂型式砂型铸造方法向所述上箱子中填砂造砂型，所述气缸套模样以及浇道管全部埋在型砂中；/n3)然后将烟气处理系统中的抽气泵的进气管的进气口内插在所述接头管的底管口中，然后开机运行所述电磁感应熔炼设备，所述气缸套模样以及浇道管中的铸铁颗粒在感应加热线圈的感应加热作用下产热，所述气缸套模样以及浇道管受热气化变成气体，气化产生的气体被抽气泵从所述接头管中抽出所述砂型，所述气缸套模样气化后留下型腔，所述浇道管气化后留下与所述型腔连通的浇道腔，然后关闭感应加热线圈的感应加热以及撤掉抽气泵的进气管；/n4)然后用细钢钎在砂型的上表面上竖直向下扎穿若干个用于浇注熔液时浇道腔以及型腔向外排气的排气通孔，所述排气通孔的底开口设置于所述型腔的顶壁上；/n5)采用中频感应电炉熔炼铁水，熔炼铁水过程中加入碳化硅原料对铁水进行预处理，然后在将中频感应电炉中的铁水倒入浇包过程中进行一次随流孕育处理，制得浇注用铁水，然后从浇包中取50Kg-100Kg铁水浇注成铸铁锭，然后将铸铁锭破碎成铸铁颗粒，留作下一批次铸造时加入原料中制备所述气缸套模样与浇道管；/n然后将盛装着铁水的浇包放置在密封的下箱子内；/n然后取内衬有耐火材料的上升液管，将所述上升液管的顶管口内插在所述接头管的底管口中，且将上升液管的底管口穿透所述下箱子的顶箱盖浸入所述浇包中的铁水中，然后用耐火泥密封所述上升液管与所述接头管以及下箱子的连接处；/n6)再次开启感应加热线圈进行加热，将型腔与浇道腔中的铸铁颗粒预热升温至800℃-1000℃；/n7)然后向所述下箱子内吹送压缩空气，浇包中的铁水在压缩空气的压力的作用下沿上升液管上流，然后铁水流入浇道腔中与浇道腔中的铸铁颗粒混合，然后铁水流入型腔中与型腔中的铸铁颗粒混合，直至浇包中的液面不再下降表明铁水注满整个型腔，然后保持吹送压缩空气且同时继续在感应加热线圈的感应加热作用下感应熔炼3min-6min；/n8)然后关闭感应加热线圈的感应加热功能但继续向感应加热线圈中供应冷却水，利用感应加热线圈中的流动的冷却水对型腔中的铁水进行主动加速冷却；/n待型腔中的铁水凝固后，停止吹送压缩空气且排出下箱子中的压缩空气以使得上升液管中的铁水回落至浇包中，且利用感应加热线圈中的流动的冷却水对型腔中的铸铁件进行主动加速冷却至100℃以下；/n然后开箱、落砂、清理，得到筒状的铸铁气缸套毛坯。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于汽车发动机的铸铁气缸套的铸造方法，其特征在于，包括以下依次进行的步骤：
1)制取气缸套的硬质塑料材质的气缸套模样：在制取气缸套模样的原料中加入预先准备好的铸铁颗粒，以使得塑料成型后得到的气缸套模样的筒壁中含有铸铁颗粒，所述气缸套模样为圆筒状且所述气缸套模样的筒壁为内含空腔的空心结构；
通过挤出成型方法制取硬质塑料材质的浇道管：在制取浇道管的原料中加入预先准备好的铸铁颗粒，以使得挤出成型后得到的浇道管的管壁中含有铸铁颗粒；
2)取顶面敞口且其余箱壁均密封的上箱子，所述上箱子的底箱板上设置有接头管；
然后将所述浇道管的顶管口与所述气缸套模样的底部通过粘结剂粘接连接，然后将粘接在一起的气缸套模样以及浇道管放置在所述上箱子中，且控制所述气缸套模样的轴向中心线为竖直姿态放置，将所述浇道管的底管口内插在所述接头管的顶管口中；
然后在所述上箱子中放置电磁感应熔炼设备中的感应加热线圈，且所述感应加热线圈环绕包围着所述气缸套模样以及浇道管，所述感应加热线圈的进水端与出水端穿透所述上箱子的侧面箱壁以用于与所述电磁感应熔炼设备中的供电子系统与冷却水子系统连通；
然后按照粘土湿砂型式砂型铸造方法向所述上箱子中填砂造砂型，所述气缸套模样以及浇道管全部埋在型砂中；
3)然后将烟气处理系统中的抽气泵的进气管的进气口内插在所述接头管的底管口中，然后开机运行所述电磁感应熔炼设备，所述气缸套模样以及浇道管中的铸铁颗粒在感应加热线圈的感应加热作用下产热，所述气缸套模样以及浇道管受热气化变成气体，气化产生的气体被抽气泵从所述接头管中抽出所述砂型，所述气缸套模样气化后留下型腔，所述浇道管气化后留下与所述型腔连通的浇道腔，然后关闭感应加热线圈的感应加热以及撤掉抽气泵的进气管；
4)然后用细钢钎在砂型的上表面上竖直向下扎穿若干个用于浇注熔液时浇道腔以及型腔向外排气的排气通孔，所述排气通孔的底开口设置于所述型腔的顶壁上；
5)采用中频感应电炉熔炼铁水，熔炼铁水过程中加入碳化硅原料对铁水进行预处理，然后在将中频感应电炉中的铁水倒入浇包过程中进行一次随流孕育处理，制得浇注用铁水，然后从浇包中取50Kg-100Kg铁水浇注成铸铁锭，然后将铸铁锭破碎成铸铁颗粒，留作下一批次铸造时加入原料中制备所述气缸套模样与浇道管；
然后将盛装着铁水的浇包放置在密封的下箱子内；
然后取内衬有耐火材料的上升液管，将所述上升液管的顶管口内插在所述接头管的底管口中，且将上升液管的底管口穿透所述下箱子的顶箱盖浸入所述浇包中的铁水中，然后用耐火泥密封所述上升液管与所述接头管以及下箱子的连接处；
6)再次开启感应加热线圈进行加热，将型腔与浇道腔中的铸铁颗粒预热升温至800℃-1000℃；
7)然后向所述下箱子内吹送压缩空气，浇包中的铁水在压缩空气的压力的作用下沿上升液管上流，然后铁水流入浇道腔中与浇道腔中的铸铁颗粒混合，然后铁水流入型腔中与型腔中的铸铁颗粒混合，直至浇包中的液面不再下降表明铁水注满整个型腔，然后保持吹送压缩空气且同时继续在感应...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡丽雅，王公利，李尚英，
申请(专利权)人：济南得德环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37