重量輕熱疲勞強度高的內燃機缸體缸蓋的生產材料和工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種重量輕熱疲勞強度高的內燃機缸體缸蓋的生產工藝，包括以下工藝流程：預發(fā)聚苯乙烯珠粒、將預發(fā)后的珠粒熟化、白模成型、白模烘干、白模組合、刷涂料、將涂好涂料的白模烘干、埋箱振實、澆注鐵水、出箱打磨，其中的澆注鐵水步驟包括：缸體缸蓋選用RuT300牌號的蠕墨鑄鐵，鐵水包含以下成分：C，Si,Mn,P，S，CE，余量為Fe，鐵水溫度控制在1430?1460°C，用稀土硅鐵合金蠕化劑進行蠕化處理，蠕化率為CG彡60%，澆注時箱內抽真空，負壓在-0.05?-0.06MPa,保壓30分鐘。本發(fā)明生產的鑄件不僅具有高強度、高韌性和細晶粒的特性，而且尺寸精度高、表面質量好。
【專利說明】重量輕熱疲勞強度高的內燃機缸體缸蓋的生產材料和工藝

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于內燃機缸體缸蓋鑄造領域，具體涉及一種重量輕熱疲勞強度高的內燃機缸體缸蓋的生產材料和工藝。

【背景技術】
[0002]作為行走機械的汽車和拖拉機等其能耗和排污均與其自重有關，其速度越高，關聯(lián)越大。作為其動力源的內燃機占其重量的三分之一左右，而缸體缸蓋又占內燃機重量的近二分之一，所以降低缸體缸蓋的重量至關重要，為此速度較高的乘車，大都采用鋁合金壓鑄件，但其成本比鑄鐵件高出八九倍，所以低速汽車和拖拉機用汽油、柴油機還都使用鑄鐵缸體和缸蓋。由于內燃機一直在高熱交變負荷下工作，內燃機缸體缸蓋的材質的熱疲勞強度高低嚴重影響其承載能力和壽命，且其抗拉強度低、特別是熱疲勞強度低、彈性模量也低，這些都導致缸體缸蓋的壁厚必須加厚，致使內燃機重量較重。而且傳統(tǒng)鑄造材料的鑄造性能差，鐵水流動特性不好，灰鑄鐵件的最小壁厚也不得小于5mm左右，也使內燃機缸體缸蓋重量增加，所以，無論是高速乘車還是低速貨車，尋找一種能生產出重量輕、成本低、節(jié)能又減排的缸體缸蓋的材料和工藝顯得非常重要。


【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明就是針對內燃機缸體缸蓋中存在的重量重、熱疲勞強度低、成本高的問題，而提供了一種重量輕熱疲勞強度高的內燃機缸體缸蓋的生產材料和工藝。
[0004]本發(fā)明采用的技術方案:重量輕熱疲勞強度高的內燃機缸體缸蓋的生產工藝，包括以下工藝流程:預發(fā)聚苯乙烯珠粒、將預發(fā)后的珠粒熟化、白模成型、白模烘干、白模組合、刷涂料、將涂好涂料的白模烘干、埋箱振實、澆注鐵水、出箱打磨，其中的澆注鐵水步驟包括:缸體缸蓋選用RuT300牌號的蠕墨鑄鐵，鐵水包含以下重量份數(shù)的化學成分:C:
3.7 ?3.9%，S1:l.5 ?1.8%，Μη:0.5 ?0.8%，P: ^ 0.08%, S: ^ 0.06%, CE:4.3 ?
4.6%，余量為Fe，鐵水溫度控制在1430?1460°C，用稀土硅鐵合金蠕化劑進行蠕化處理，蠕化率為CG彡60%，澆注時箱內抽真空，負壓在-0.05?-0.06MPa，保壓30分鐘。
[0005]本發(fā)明與現(xiàn)用材料和工藝技術相比其有益效果是:①蠕墨鑄鐵具有較高的熱疲勞強度，與灰鑄鐵和鋁合金相比不僅其疲勞強度高I倍以上，且其鑄造性能即金屬液在成型過程中的流動性亦遠高于其它材料的蠕墨鑄鐵來鑄缸體缸蓋，熱疲勞強度高，其抗拉強度高75%、彈性模量也高40%，可將鑄件壁厚減薄到3mm左右，鑄造性能優(yōu)則保證了 3mm厚薄壁件，而不致產生冷隔造成鑄件報廢；②蠕墨鑄鐵具有較好的鑄造性能，其鑄造性能即金屬液在成型過程中的流動性亦遠高于其它材料的蠕墨鑄鐵來鑄缸體缸蓋，故可以用蠕墨鑄鐵生產出比同型號鋁合金內燃機缸體缸蓋還輕3%的鑄件，⑤消失模鑄造工藝生產的鑄件不僅具有高強度、高韌性和細晶粒的特性，而且尺寸精度高、表面質量好，④由于招合金缸體缸蓋一般要用壓鑄工藝生產，消失模工藝，消失模鑄造工藝又有降低成本的效果，所以，用蠕墨鑄鐵和消失模工藝鑄造內燃機缸體缸蓋，對速度較高的乘車汽油機的缸體缸蓋來說可以降低7-8倍的成本，對低速車來說可以降低缸體缸蓋60%以上的重量，作到既節(jié)能又減排。

【具體實施方式】
[0006]實施例1
一種重量輕熱疲勞強度高的內燃機缸體缸蓋的生產工藝，它包括以下工藝步驟:⑴預發(fā)聚苯乙烯珠粒，將EPS的珠粒在空氣壓力為0.4MPa，蒸汽溫度為85°C，發(fā)泡密度在22g/L的條件下預發(fā)；
⑵將預發(fā)后聚苯乙烯珠粒熟化，熟化倉區(qū)域保持通風，熟化處理時間4小時；
⑶白模成型，將模具預熱到50°C，合模、加料、蒸汽壓力保持在0.4MPa,時間控制在
50s ；
⑷白模烘干，將白模在溫度50°C條件下烘干；
(5)白模組合，將模型分型面涂冷膠或熱熔膠粘合；
(6)填砂，用覆膜砂填實半封閉水道腔；
⑴將制成的白模表面刷消失模鑄造耐火涂料，涂層厚度為Imm ；
⑶將涂好涂料的白模烘干，溫度控制在50°C ；
⑶埋箱振實，用雨淋加砂器均勻加砂，以防白模變形，砂子填滿后振實時間3秒，砂箱上部用塑料薄膜密封，澆口處放澆口杯；
(10)澆注鐵水，鑄造缸體缸蓋選用RuT300牌號的蠕墨鑄鐵，鐵水化學成分:C:3.7%,S1:1.5%,Mn:0.5%,P:0.05%, S:0.03%,CE:4.3%，余量為Fe，鐵水溫度控制在 1430°C，在包中用稀土硅鐵合金蠕化劑進行蠕化處理，以保證蠕化率CG ^ 60%從而達到最佳機械性能，澆注時箱內抽真空，負壓在-0.05MPa，保壓30分鐘；
(11)澆注后保溫60分鐘后再開箱；
(12)拋丸清理后，用砂輪打磨平整，制的蠕墨鑄鐵內燃機缸體缸蓋。
[0007]實施例2
一種重量輕熱疲勞強度高的內燃機缸體缸蓋的生產工藝，它包括以下工藝步驟:⑴預發(fā)聚苯乙烯珠粒，將EPS的珠粒在空氣壓力為0.5MPa，蒸汽溫度為90°C，發(fā)泡密度在23g/L的條件下預發(fā)；
⑵將預發(fā)后聚苯乙烯珠粒熟化，熟化倉區(qū)域保持通風，熟化處理時間5小時；
⑶白模成型，將模具預熱到60°C，合模、加料、蒸汽壓力保持在0.5MPa,時間控制在
60s ；
⑷白模烘干，將白模在溫度53°C條件下烘干；
(5)白模組合，將模型分型面涂冷膠或熱熔膠粘合；
(6)填砂，用覆膜砂填實半封閉水道腔；
⑴將制成的白模表面刷消失模鑄造耐火涂料，涂層厚度為1.2mm ；
⑶將涂好涂料的白模烘干，溫度控制在53°C ；
⑶埋箱振實，用雨淋加砂器均勻加砂，以防白模變形，砂子填滿后振實時間3?5秒，砂箱上部用塑料薄膜密封，澆口處放澆口杯；
(10)澆注鐵水，鑄造缸體缸蓋選用RuT300牌號的蠕墨鑄鐵，鐵水化學成分:C:3.8%,S1:1.6%,Mn:0.6%,P:0.07%, S:0.05%,CE:4.5%，余量為Fe，鐵水溫度控制在 1450°C，在包中用稀土硅鐵合金蠕化劑進行蠕化處理，以保證蠕化率CG ^ 60%從而達到最佳機械性能，澆注時箱內抽真空，負壓在-0.06MPa，保壓30分鐘；
(11)澆注后保溫90分鐘后再開箱；
(12)拋丸清理后，用砂輪打磨平整，制的蠕墨鑄鐵內燃機缸體缸蓋。
[0008]實施例3
一種重量輕熱疲勞強度高的內燃機缸體缸蓋的生產工藝，它包括以下工藝步驟:⑴預發(fā)聚苯乙烯珠粒，將EPS的珠粒在空氣壓力為0.6MPa，蒸汽溫度為100°C，發(fā)泡密度在26g/L的條件下預發(fā)；
⑵將預發(fā)后聚苯乙烯珠粒熟化，熟化倉區(qū)域保持通風，熟化處理時間6小時；
⑶白模成型，將模具預熱到70°C，合模、加料、蒸汽壓力保持在0.6MPa,時間控制在
70s ；
⑷白模烘干，將白模在溫度55°C條件下烘干；
(5)白模組合，將模型分型面涂冷膠或熱熔膠粘合；
(6)填砂，用覆膜砂填實半封閉水道腔；
⑴將制成的白模表面刷消失模鑄造耐火涂料，涂層厚度為1.3mm ；
⑶將涂好涂料的白模烘干，溫度控制在55°C ；
⑶埋箱振實，用雨淋加砂器均勻加砂，以防白模變形，砂子填滿后振實時間5秒，砂箱上部用塑料薄膜密封，澆口處放澆口杯；
(10)澆注鐵水，鑄造缸體缸蓋選用RuT300牌號的蠕墨鑄鐵，鐵水化學成分:C:3.9%,S1:
1.8% ,Mn: 0.8% ,P:0.08%，S:0.06% ,CE:4.6%，余量為 Fe，鐵水溫度控制在 1460。。，在包中用稀土硅鐵合金蠕化劑進行蠕化處理，以保證蠕化率CG ^ 60%從而達到最佳機械性能，澆注時箱內抽真空，負壓在-0.06MPa，保壓30分鐘；
(11)澆注后保溫120分鐘后再開箱；
(12)拋丸清理后，用砂輪打磨平整，制的蠕墨鑄鐵內燃機缸體缸蓋。
[0009]本發(fā)明采用熱疲勞強度比其它材料高一倍以上，且其鑄造性能即金屬液在成型過程中的流動性亦遠高于其它材料的蠕墨鑄鐵來鑄缸體缸蓋，熱疲勞強度高，可將鑄件壁厚減薄到3_左右，鑄造性能優(yōu)則保證了 3_厚薄壁件，而不致產生冷隔造成鑄件報廢；本發(fā)明采用消失模鑄造工藝不僅同樣能實現(xiàn)鑄件的高性能、高強度、高韌性、晶粒細化，而且尺寸精度高和表面質量也不比壓鑄件遜色多少，蠕墨鑄鐵材質配消失模鑄造工藝，強強結合方可鑄出質量最好的缸體缸蓋來。
【權利要求】
1.重量輕熱疲勞強度高的內燃機缸體缸蓋的生產工藝，包括以下工藝流程:預發(fā)聚苯乙烯珠粒、將預發(fā)后的珠粒熟化、白模成型、白模烘干、白模組合、刷涂料、將涂好涂料的白模烘干、埋箱振實、澆注鐵水、出箱打磨，其特征是:其中的澆注鐵水步驟包括:缸體缸蓋選用RuT300牌號的蠕墨鑄鐵，鐵水包含以下重量份數(shù)的化學成分:C:3.7?3.9%,S1: 1.5?1.8%,Mn:0.5 ?0.8%,P: ( 0.08%,S: ( 0.06%,CE:4.3 ?4.6%，余量為 Fe，鐵水溫度控制在1430?1460°C，用稀土硅鐵合金蠕化劑進行蠕化處理，蠕化率為CG ^ 60%，澆注時箱內抽真空，負壓在-0.05?-0.06MPa，保壓30分鐘。
【文檔編號】B22C9/04GK104209463SQ201410435849
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月1日 優(yōu)先權日:2014年9月1日
【發(fā)明者】劉成文 申請人:山西模范機械制造有限公司