[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

摘要

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。

主权项

1.一种铝合金基体发动机铸铁缸套复合铸造成型工艺，其特征在于：所述的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为每小时20℃‑50℃；第四步，工装定位，将处于保温状态的浇铸型壳从焙烧炉中取出，利用缸套定位工装，铸铁缸套嵌于第三步制备的型壳中的汽缸位置内，并对发动机铸铁缸套的定位位置进行调整，使其符合发动机设备图纸及生产工艺要求，然后将缸套定位工装与金属砂箱进行连接定位，并在完成铸铁缸套定位安装后，再次将浇铸型壳放回到焙烧炉内以350℃温度保温3小时；第五步，熔炼铝合金，首先对熔炼炉的炉膛进行清洁处理，然后将全新铝合金锭环绕炉膛轴线均布排布在炉膛内，且铝合金锭堆放最大高度不大于炉膛有效高度的2/3，然后将铝合金回炉料填充到全新铝合金锭中，且回炉料的使用量不大于总铝合金量的75%，然后对熔炼炉首先在30‑60分钟内匀速升温至300℃‑400℃并保温30‑70分钟，然后在熔炼炉内的铝合金表面喷洒成品覆盖剂，并在喷洒过覆盖剂后，在30‑60分钟内匀速升温至690℃‑760℃期间，分至少两次向熔炼炉内的铝合金中添加改性合金元素，并在760℃时保温10‑30分钟，然后将熔炼炉温度在20‑40分钟内下降至730℃‑750℃，然后加入成品六氯乙烷精炼剂并保温10‑20分钟，即可对铝合金表层氧化渣清理，然后保温准备浇铸；第六步，浇铸成型，将完成第四步作业得到的型壳砂箱转移到真空浇铸装置的真空浇铸腔内，然后将真空浇铸腔内气压下降至‑0.06MPa以下并保压，然后将第五步制备高温液态铝合金在5‑10分钟内匀速浇铸到第四步作业得到的型壳砂箱中，然后在0.5‑2分钟内使真空浇铸腔内气压上升至0.4MPa‑0.6Mpa，并保压8‑30分钟，然后将浇铸后的型壳砂箱转移到真空浇铸腔外，并静置自然冷却到常温，且自然冷却时的静置时间不小于6小时，同时在浇铸作业过程中，若连续浇铸时间超过4小时，需在将剩余的铝合金重新返回到第五步进行熔炼，然后再进行浇铸作业；第七步，拆模，首先将固定在金属砂箱上用于对发动机铸铁缸套定位的缸套定位工装拆除，然后打开金属砂箱，并将金属砂箱内的大体积石膏块进行清理，然后将附着在铝合金发动机浇铸件表面上的石膏体与铝合金发动机浇铸件一同浸泡在去离子水中8‑20小时，然后再对附着在铝合金发动机浇铸件表面上的石膏体进行清洗，然后对铝合金发动机浇铸件进行回火处理，消除铝合金发动机浇铸件应力，从而得到成品的铝合金发动机浇铸件。