[发明专利]活塞环毛坯铸造工艺

说明书

技术领域

本发明属于内燃机及其零部件制造技术领域，特别是一种活塞环毛坯的铸造工艺。

背景技术

内燃机是一种动力机械，它是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。内燃机是一种用途广泛的机械设备，活塞环是内燃机发动机中最为关键的零部件之一。活塞环按作用分主要包括气环和油环；气环主要用来防止气体泄漏，一般是由2至3道环组成，气环按照断面形状可分为平环、锥形环、扭曲环等；油环具有回油孔或等效结构，能从缸壁上刮下机油，一般油环采用普通油环、钢带组合油环或螺旋撑簧组合油环中的一种。活塞环在柴油发动机中有三大作用，它将燃烧室和曲轴箱密封，将活塞上的热能传到气缸壁上，控制机油耗。其中，螺旋撑簧组合油环的主要作用是布油（防止活塞环与缸套之间干摩擦）和控制机油耗。活塞环是柴油发动机中唯一作三个方向运动的零件，其工作条件相当恶劣，既要承受高温、高压的作用，又要承受剧烈的磨损和较大的冲击负荷力。发动机的使用寿命、燃油经济性和废气排放要符合环保法规要求，很多方面都取决于活塞环的结构、材料和制造品质。材料的品质取决于活塞环毛坯的质量，现有活塞环毛坯的制造是叠型砂型铸造，用于制造砂型的型板有一个直浇口，根据模型环的大小又连着2个，4个或6个内浇口，然后一个内浇口再与一个模型环连接，用这样的型板造型获得的砂型，经铁水浇注后获得的毛坯数量为一个内浇口只能生产一个活塞环毛坯，这种铸造方法的缺点是，冒口占得比重比较大，铸造工艺出品率低，成本大，工作效率低下。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种能够提高活塞环毛坯出品率以及工作人员工作效率，并能够降低生产成本的活塞环毛坯铸造工艺。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是。

活塞环毛坯铸造工艺，主要包括制作型板、混砂、造型、浇注以及出品工艺过程，各工艺过程按以下方法操作：

A.制作型板：根据活塞环缸径以及活塞模型环断面系数，设计造型所需要的套环型板；所述套环型板包括底板，底板上设置有一个直浇口以及通过内浇口与直浇口连通的气环模型环，所述气环模型环内嵌套设置有直径小于气环模型环、断面系数与气环模型环相匹配的油环模型环，气环模型环与油环模型环之间设置有过渡浇口，所述气环模型环与油环模型环上均设置有冒口；

B.混砂：用石英砂和膨润土混合制成型砂；

C.造型：将步骤A制作的套环型板安装在造型机上，采用步骤B混合后的型砂制造砂型；

D.熔炼：将制作活塞环毛坯的原材料放置在熔炼炉内进行熔炼，形成铁水；活塞环毛坯的化学成分按重量百分含量计为：C:3.45~3.9%，Si:2.25~2.65%，Mn:0.70~0.95%，P:0.30~0.50%，S≤0.05%，Cr:0.20~0.40%，Cu:0.20~0.50%，其余为Fe和不可避免的杂质；

E.浇注：在浇包中加入浇包所容纳铁水总重量0.3~0.6%的孕育剂，当熔炼炉内的铁水温度达到1520~1540℃时，将铁水倒入浇包内使铁水与孕育剂充分混合，所述浇注的温度控制为1380~1440℃，出炉到浇注完毕的时间控制在5min以内；

F.落砂：待砂型内的铸件冷却到室温时，将砂型和毛坯一起放置在震动落砂机中，使砂型与铸件分开，并取出铸件；

G.出品：对从砂型中取出的铸件按直径大小进行区分，即可产出大直径的气环毛坯和小直径的油环毛坯。

本发明所述步骤B中型砂的性能要求采用单一型砂，湿压强度为1.5-1.8Kg/cm²，湿拉强度为160-200g/cm²，热湿拉强度为10-12g/cm²，紧实率为25-40%，透气性≥50，含水量3.5-4.5%，含泥量≤13%；所述的石英砂中SiO2≥98%，石英砂的粒度为100~200目，耐火度≥1700℃，含泥量≤2%；膨润土的粒度要求95%过200目筛，吸蓝量每100克大于30克。

本发明步骤C中制造砂型后将每组砂型层叠设置成叠型浇注形式。

本发明步骤D中所述的活塞环毛坯成分按模型环的断面系数分为两类：

当模型环的断面系数大于1.0且小于1.2时属于Ⅱ类活塞环，其毛坯成分为C:3.45~3.8%，Si:2.45~2.65%，Mn:0.75~0.95%，P:0.30~0.50%，S≤0.05%，Cr:0.20~0.40%，Cu:0.20-~0.50%，其余为Fe和不可避免的杂质；