一种铸件内孔覆层结构组件制造技术

本发明专利技术属于铸件技术领域，尤其是铸件内壁覆层结构组件

【技术实现步骤摘要】
一种铸件内孔覆层结构组件、铸造缸盖和内燃机及其制造设备和工艺


[0001]本专利技术属于铸件
，尤其涉及铸件内壁覆层结构组件
、
铸造缸盖和内燃机及其制造设备和工艺
。

技术介绍

[0002]砂型铸造缸盖的进气道采用泥芯获得气道进气内腔，为了提高进气道内腔表面的精度，德国
HATZ
公司在
1993
年
12
月
10
日全球第一次提出了风冷柴油机缸盖整体铝合金压铸的专利技术专利申请，采用进气道双向抽芯脱模的技术，实现了螺旋状进气道缸盖的铝合金压铸量产
。
[0003]为了实现水冷缸盖也能压铸出精密光洁均匀一致的进气道，上海交通大学提出了一种交叉分型压铸水冷缸盖上体和下体，再焊接合成的技术方案，在中国专利技术专利
ZL2013800343109、
美国专利技术专利
US9,650,987B2
和日本专利技术专利
JP5973678
中公布了这一技术，可以实现水冷内燃机铝合金缸盖进气道的压铸，从而获得精密光洁均匀一致的内燃机进气道
。
[0004]但是在中重型内燃机缸盖进气道制造领域，铝合金缸盖的强度和耐高压冲击力限制了应用，如何在中重型内燃机缸盖的铸铁缸盖上实现精密光洁均匀一致的进气道设计制造到量产的质量稳定可靠，急需寻找新的气道设计和制造工艺技术，研发新的经济实惠可靠的工艺技术装备，获得中重型内燃机缸盖精密均匀一致的进气质量，稳定可靠地量产r/>。
[0005]东风商用车有限公司的专利技术专利
ZL201510739804.8
，公开了一种平行气门布置的柴油机整体式汽缸盖，随后实现了量产
。
这款内燃机四气门缸盖设计，2个进气门平行靠着缸盖外侧面，方便在轻小型内燃机领域应用交叉分型压铸后焊接成型技术，但是在中重型内燃机领域，如何获得精密均匀一致的压铸进气道，需要新的技术方案
。
[0006]现有技术中，内燃机缸盖砂型铸造进气道内腔的形位偏差
、
尺寸大小
、
表面粗糙度等，无法在量产中精密均匀一致再现原始三维设计，由于进气道是变截面弯曲的复杂内腔表面，全数测量内腔后再修磨内腔达到设计偏差要求也无法在量产中做到，直接影响到了进气流与高压电喷精密燃油之间的一致性匹配，阻碍了内燃机燃烧质量的进一步提高
。
[0007]为了解决上述气道内部缺陷的问题，中国公开专利
CN202611908U
公开了一种新型发动机气缸盖，在排气道的内表面上喷涂镍
‑
铬合金铸渗层，其技术特点是涂层比较均匀，但其无法对铸造中形成的进气道内孔形状位置偏移不合格处做出在线测量及时有效的校正
。
另外，现有技术中公开专利
CN112412650A
公开了一种新型缸盖，采用进气道预制部和排气道预制部的预先制造，再替代进气道砂芯和排气道砂芯来组成铸型的方式，能够保证缸盖气道内表面的光洁，降低缸盖气道内表面的粗糙度
。
但是
CN112412650A
也存在一些缺陷：
[0008]1、
从结构方面，其气道预制部属于一种内置管道，其内置管道是固定的厚度，厚度不可变；厚度也不能减薄，必须承受浇铸铸造部的金属液体的高温和冲击力，其定位位置也会产生偏移；
[0009]而且预制部的管道不是完整被铸造部的金属液体全部包裹，只是部分包裹，其预制部与水腔是直接接触的，与铸造部是断开连接的，不是整体接触，导致接触分界处容易震动脱落，稳定性较差
。
[0010]2、
从预制部的材料来看，预制部必须采用高熔点的金属材料，无法采用低于铸造部的金属液体熔点的材料，更无法采用聚合材料
。
[0011]3、
从工艺方面来看，需要先预先制造气道预制部，然后再在预制表面浇铸铸造部的金属液体，此时存在高温浇铸的过程，气道预制部在高温浇铸时，预制部的管道形状是变化的，随机不可控的，从而导致精密度不可控
。
[0012]因此，迫切需要一种铸造内燃机缸盖，以获得精密一致的内燃机气道
。

技术实现思路

[0013]为了解决现有技术中存在的进排气阻力大
、
热效率低
、
油耗高的问题以及解决进气道变截面弯曲全长三维设计量产中的精密一致性再现难题，本专利技术的目的在于提供铸件内壁覆层结构组件
、
铸造缸盖和内燃机及其制造设备和工艺，通过芯棒插入进气道内腔来挤压覆盖轻合金材料或聚合材料，从而使其固化覆盖在进气道内孔壁形成挤压覆盖管壁层，挤压覆盖管壁层表面形状和内腔形位偏差尺寸精度由芯棒决定，挤压覆盖管壁层形状和位置由芯棒与进气道内壁之间的管状间隙决定，弥补了砂型铸造进气道内孔形位偏差尺寸精度的缺陷，量产中能精密一致性再现原始进气道三维
(
形位偏差
、
尺寸大小
、
表面粗糙度
)
，同时使得进气道内孔壁相比于直接铸造的进气道内孔壁更加光滑，降低了进气阻力，进而降低油耗，提高了热效率
。
除了对芯棒衔接处产生的工艺性飞边毛刺需要后续加工切除以外，进气道的内腔不需要后续加工就可以实现量产的一致性
。
[0014]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0015]本专利技术提供一种铸件内孔覆层结构组件，所述结构组件的铸件内孔壁上挤压覆盖有挤压覆盖管壁层，所述挤压覆盖管壁层的材料为轻合金材料或聚合材料，所述挤压覆盖为借助于插入铸件内孔的芯棒与所述内孔壁形成管状间隙，使所述轻合金材料或聚合材料受到挤压并充满所述管状间隙，固化后完整覆盖在整个所述内孔壁上形成所述挤压覆盖管壁层
。
[0016]进一步地，所述挤压覆盖为在内孔中放入半固态轻合金材料或聚合材料
BMC
，所述芯棒插入内孔并挤压半固态轻合金材料或聚合材料
MBC
，使半固态轻合金材料或聚合材料
BMC
受到挤压并充满所述管状间隙，固化后形成挤压覆盖管壁层
。
[0017]进一步地，所述挤压覆盖为在内孔中插入芯棒形成所述管状间隙，再向所述管状间隙内注入熔融状态的轻合金材料或熔融状态的聚合材料并充满所述管状间隙，固化后形成挤压覆盖管壁层
。
[0018]作为优选，所述轻合金材料为铝
、
镁
、
钛
、
以铝或镁或钛为基体的合金材料中的一种或几种
。
[0019]本专利技术还提供一种铸造缸盖，所述缸盖上设置有进气道
、
进气门座圈孔
、
排气道
、
排气门座圈孔
、
进气门导管孔
、
排气门导管孔
、
缸盖螺栓孔和水腔
,
所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种铸件内孔覆层结构组件，其特征在于：所述结构组件的铸件内孔壁
(51)
上挤压覆盖有挤压覆盖管壁层
(52)
，所述挤压覆盖管壁层
(52)
的材料为轻合金材料或聚合材料，所述挤压覆盖为借助于插入铸件内孔的芯棒与所述内孔壁
(51)
形成管状间隙
(07)
，使所述轻合金材料或聚合材料受到挤压并充满所述管状间隙
(07)
，固化后完整覆盖在整个所述内孔壁
(51)
上形成所述挤压覆盖管壁层
(52)。2.
根据权利要求1所述的铸件内孔覆层结构组件，其特征在于：所述挤压覆盖为在内孔中放入半固态轻合金材料或聚合材料
BMC
，所述芯棒插入内孔并挤压半固态轻合金材料或聚合材料
MBC
，使半固态轻合金材料或聚合材料
BMC
受到挤压并充满所述管状间隙
(07)
，固化后形成挤压覆盖管壁层
(52)。3.
根据权利要求1所述的铸件内孔覆层结构组件，其特征在于：所述挤压覆盖为在内孔中插入芯棒形成所述管状间隙
(07)
，再向所述管状间隙
(07)
内注入熔融状态的轻合金材料或熔融状态的聚合材料并充满所述管状间隙
(07)
，固化后形成挤压覆盖管壁层
(52)。4.
根据权利要求1～3任一项所述的铸件内孔覆层结构组件，其特征在于：所述轻合金材料为铝
、
镁
、
钛
、
以铝或镁或钛为基体的合金材料中的一种或几种
。5.
一种铸造缸盖，所述缸盖
(101)
上设置有进气道
(50)、
进气门座圈孔
(53)、
排气道
(60)、
排气门座圈孔
(63)、
进气门导管孔
(70)、
排气门导管孔
(80)、
缸盖螺栓孔
(30)
和水腔
(90),
其特征在于：所述进气道
(50)
的内孔壁
(51)
上挤压覆盖有挤压覆盖管壁层
(52)
，所述挤压覆盖管壁层
(52)
的材料为轻合金材料或聚合材料，所述挤压覆盖为借助于插入进气道
(50)
的第一芯棒
(2)
和第二芯棒
(4)
与进气道的内孔壁
(51)
形成管状间隙
(07)
，使所述轻合金材料或聚合材料受到挤压并充满所述管状间隙
(07)
，固化后完整覆盖在整个所述内孔壁
(51)
上形成所述挤压覆盖管壁层
(52)。6.
根据权利要求5所述的铸造缸盖，其特征在于：所述挤压覆盖为在进气道
(50)
中放入半固态轻合金材料或聚合材料
BMC
，所述第一芯棒
(2)
和第二芯棒
(4)
插入进气道
(50)
并挤压半固态轻合金材料或聚合材料
BMC
，使半固态轻合金材料或聚合材料
BMC
受到挤压并充满所述管状间隙
(07)
，固化后形成挤压覆盖管壁层
(52)。7.
根据权利要求5所述的铸造缸盖，其特征在于：所述挤压覆盖为在进气道
(50)
中插入第一芯棒和第二芯棒形成所述管状间隙
(07)
，再向所述管状间隙
(07)
内注入熔融状态的轻合金材料或熔融状态的聚合材料并充满所述管状间隙
(07)
，固化后形成挤压覆盖管壁层
(52)。8.
根据权利要求5～7任一项所述的铸造缸盖，其特征在于：所述轻合金材料为铝
、
镁
、
钛
、
以铝或镁或钛为基体的合金材料中的一种或几种
。9.
根据权利要求5～7任一项所述的铸造缸盖，其特征在于：所述进气道
(50)
的内孔壁
(51)
上有凸起的毛刺
、
凸台或凹坑，所述毛刺
、
凸台或凹坑与所述挤压覆盖管壁层
(52)
嵌合
。10.
根据权利要求5～7任一项所述的铸造缸盖，其特征在于：所述缸盖
(101)
为铸铁缸盖或铸铝缸盖
。11.
一种制造权利要求5‑
10
任一项所述的铸造缸盖的设备，其特征在于：包括用于固定所述缸盖
(101)
的机台
(6)、
设置有第一芯棒
(2)
的第一夹板
(1)
和设置有第二芯棒
(4)
的第二夹板
(3)
，所述第一芯棒
(2)
和所述第二芯棒
(4)
分别与所述进气道
(50)
的入口端和出口
端相对应，所述第一芯棒
(2)
和第二芯棒
(4)
顶端具有相互贴合的接触面
(50C)。12.
根据权利要求
11
所述的设备，其特征在于：所述第一芯棒
(2)
和所述有第二芯棒
(4)
至少一个设置有加热机构
(11)。13.
根据权利要求
12
所述的设备，其特征在于：所述的加热机构
(11)
为电加热元件或连通加热介质的流道
。14.
根据权利要求
11
～
13
任一项所述的设备，其特征在于：所述第一芯棒
(2)
和所述有第二芯棒
(4)
至少一个设置有挤压注射孔
(13)。15.
根据权利要求
11
所述的设备，其特征在于：所述机台
(6)
上设置有使所述缸盖
(101)
倾斜至所述进气道
(50)
的入口处和出口处相齐平的
V
型支撑夹具
。16.
一种权利要求5～
10
任一项所述的铸造缸盖的制备工艺，其特征在于：固定所述缸盖
(101)
，向所述进气道
(50)
中放入所述轻合金材料或聚合材料，利用插入所述进气道
(50)
的第一芯棒
(2)
和第二芯棒
(4)
与所述进气道
(50)
的内孔壁
(51)
形成管...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋尧夫，王镜澄，
申请(专利权)人：蒋尧夫，
类型：发明
国别省市：