[发明专利]一种铝合金基体发动机铸铁缸套复合铸造成型工艺

说明书

本发明涉及一种铝合金基体发动机铸铁缸套复合铸造成型工艺，包括制备蜡模，制备石膏模，型壳焙烧，工装定位，熔炼铝合金，浇铸成型及拆模等七个步骤。本发明一方面可提高铸铁缸套与铝合金基体浇铸作业是的加工精度和加工效率，解决了传统发动机缸体铸造中铝铁粘接率不良问题，大幅度提高了发动机气缸的气密性与热传导效率，并有效降低了加工成本，另一方面有效的提高了铝合金基体发动机与铸铁缸套浇铸作业的工艺的稳定性和可控性，便于经验积累和交流，从而可为铝合金基体与铸铁缸套发动机生产技术进步和提高奠定良好的技术储备基础和数据来源。

技术领域

本发明涉及一种铝合金基体发动机铸铁缸套复合铸造成型工艺，属发动机生产设备及技术领域。

背景技术

目前在发动机主机前期研发过程中，随着用3D打印铸造技术的发展，使样件生产周期缩短60%以上，且经济成本只需要传统工艺的六分之一，从极大的加快发动机试制验证研发速度并降低了研发成本，因此利用3D打印技术进行发动机主机前期研发成为了当前重要的样机生产方式，但当前随着铝合金基体发动机的推广和普及，为了提高铝合金发动机的使用效率和稳定性，往往需要在铝合金发动机基体内设置铸铁材质的汽缸缸套，因此导致在进行发动机生产时，需要将铝合金和铸铁两种不同材质的金属进行浇铸成型加工，但由于铝合金和铸铁材质不同，因此难以有效实现两种不同材质间的有效结合，从而极大的影响了铝合金发动机的质量，因此当前在进行该类发动机铸造加工时，对浇铸砂箱的质量要求往往较高，但在当前的3D打印砂型铸造生产出的缸体表面精度较差，从而严重影响了铝合金与铸铁缸套间结合质量，为了克服这一问题，当前通常需要首先将缸套预埋到浇铸砂箱内，虽然可一定程度提高铝合金基材与铸铁缸套间连接的稳定性，但极易造成缸套表面发生锈蚀，且焙烧熔模壳体会使缸套金相变化，从而对发动机的运行性能造成严重的影响，且生产成本也相对较高，难以满足样品设备小批量实验的需要，因此如何提供一种工艺使气缸套与气缸体的粘合率达到一个较高的水准，是目前本领域待解决的技术问题。

发明内容

本发明目的就在于克服上述不足，提供一种铝合金基体发动机铸铁缸套复合铸造成型工艺及其制备工艺。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：

一种铝合金基体发动机铸铁缸套复合铸造成型工艺，包括以下步骤：

第一步，制备蜡模，根据发动机设备图纸及生产工艺要求，使用3D打印设备将聚苯乙烯树脂材料加工为发动机缸体模腔；

第二步，制备石膏模，将铸铁缸套通过定位工装嵌入到蜡模的缸体内，然后将蜡模连同铸铁缸套一同嵌于到金属砂箱中，并将定位工装与金属砂箱连接，然后由石膏浆液对蜡模进行包覆定位，然后在16℃-28℃的环境温度条件下，使金属砂箱内的石膏浆液自然凝固，然后将石膏浆液凝固后的金属砂箱转移至真空灌浆罐中，并将真空灌浆罐内气压下降至－0.06MPa以下，然后在1—3分钟内匀速完成石膏浆液在金属砂箱中灌浆浇铸作业，并使灌浆浇铸作业完成后的石膏浆液高出蜡模30mm—100mm，并在完成灌浆作业并保压1—3分钟后，在10—15分钟内对真空灌浆罐进行调压作业，并在真空灌浆罐气压与外界气压相同后，将真空灌浆罐打开，并将完成灌浆作业的金属砂箱取出并静置20—40分钟，形成稳定铸型结构，然后将铸铁缸套与定位工装一同从石膏型壳中取出，然后将铸型反过来，浇口朝上，去掉金属砂箱底板，清理干净浇冒口，接口得到成品的石膏砂箱，并静置10—20小时后待装炉焙烧；

第三步，型壳焙烧，将第二步制备得到的成品石膏砂箱转运至焙烧炉内，并使焙烧炉以10℃—50℃/h的速度对焙烧炉进行升温，并在焙烧炉温度达到140℃—170℃时，焙烧炉保温5—8小时，然后以10℃—50℃/h的速度对焙烧炉进行升温，并分别在焙烧炉温度上升至350℃—400℃、500℃——550℃时各保温6-8小时，焙烧炉温度上升至600℃时保温0—3小时，焙烧炉温度上升至690℃—730℃时保温时间8小时-12小时，然后对焙烧炉进行降温至200℃—300℃后保温8—10小时期间即可获得成品型壳，其中降温时的温度下降速度每小时为20℃—50℃；