《發動機氣缸蓋砂芯的製備工藝》是蕪湖永裕汽車工業股份有限公司於2016年8月4日申請的發明專利，該專利申請號為2016106299980，公布號為CN106040989A，專利公布日為2016年10月26日，發明人是鄭志勛。
《發動機氣缸蓋砂芯的製備工藝》包括步驟：（1）原料準備；（2）採用3D印表機列印型砂件；（3）將型砂件進行烘乾和燒結，製成氣缸蓋砂芯。該發明發動機氣缸蓋砂芯的製備工藝，採用3D列印技術製備氣缸蓋砂芯，製備周期短，提高生產效率和產品質量，降低勞動強度和生產成本。
2020年7月17日，《發動機氣缸蓋砂芯的製備工藝》獲得安徽省第七屆專利獎優秀獎。
基本介紹
- 中文名：發動機氣缸蓋砂芯的製備工藝
- 公布號：CN106040989A
- 公布日：2016年10月26日
- 申請號：2016106299980
- 申請日：2016年8月4日
- 申請人：蕪湖永裕汽車工業股份有限公司
- 地址：安徽省蕪湖市蕪湖縣灣沚鎮安徽新蕪經濟開發區陽光大道2188號2幢
- 發明人：鄭志勛
- 代理機構：蕪湖安匯智慧財產權代理有限公司
- 代理人：朱順利
- Int.Cl.：B22C9/10(2006.01)I、B33Y80/00(2015.01)I
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
發動機氣缸蓋結構複雜，壁厚不均，壁厚差異大，熱節多，而氣缸蓋的力學性能、氣密性要求卻又很高，導致氣缸蓋毛坯生產的難度增大。熱芯砂具有水汽含量低，潰散性好的優點，可以避免由於水汽導致氣缸蓋氣孔增加的弊端，因此熱芯砂在氣缸蓋中套用的廣泛。在批量生產中，熱芯砂製備方法為採用射芯機或殼芯機製備氣缸蓋的砂芯，在這個過程中需要配置成型磨具，因此批量生產砂芯的方法在產品開發階段並不占優勢，熱芯砂砂芯的製備周期過長，模具成本高，人工成本高。
發明內容
專利目的
《發動機氣缸蓋砂芯的製備工藝》旨在至少解決2016年8月以前技術中存在的技術問題之一。為此，該發明提供一種發動機氣缸蓋砂芯的製備工藝，目的是縮短氣缸蓋砂芯的製備周期。
技術方案
《發動機氣缸蓋砂芯的製備工藝》採取的技術方案為：發動機氣缸蓋砂芯的製備工藝，包括步驟：
（1）原料準備；
（2）採用3D印表機列印型砂件；
（3）將型砂件進行烘乾和燒結，製成氣缸蓋砂芯。
在步驟（1）中，採用粒度在100-120目之間的覆膜砂作為製備砂芯的原料。所述覆膜砂的顆粒形狀為球型。對型砂件進行烘乾和燒結時，包括步驟：（3.1）將砂型件放入烘乾爐中，隨爐升溫至105-125℃，升溫時間為45分鐘；（3.2）在105-125℃保溫30-60分鐘；（3.3）120℃升溫至230-240℃，升溫時間為5-10分鐘；（3.4）在230-240℃保溫35秒至1分鐘；（3.5）冷卻，出爐。在步驟（3.2）中，保溫時間為30分鐘。在步驟（3.3）中，升溫時間為5分鐘。在步驟（3.4）中，保溫時間為35秒。
改善效果
《發動機氣缸蓋砂芯的製備工藝》發動機氣缸蓋砂芯的製備工藝，採用3D列印技術製備氣缸蓋砂芯，製備周期短，提高生產效率和產品質量，降低勞動強度和生產成本。
技術領域
《發動機氣缸蓋砂芯的製備工藝》屬於發動機氣缸蓋技術領域，具體地說，該發明涉及一種發動機氣缸蓋砂芯的製備工藝。
權利要求
1.《發動機氣缸蓋砂芯的製備工藝》其特徵在於，包括步驟：（1）原料準備；（2）採用3D印表機列印型砂件；（3）將型砂件進行烘乾和燒結，製成氣缸蓋砂芯；其中，在步驟（1）中，採用粒度在100-120目之間的覆膜砂作為製備砂芯的原料；對型砂件進行烘乾和燒結時，包括步驟：（3.1）將砂型件放入烘乾爐中，隨爐升溫至105-125℃，升溫時間為45分鐘；（3.2）在105-125℃保溫30-60分鐘；（3.3）120℃升溫至230-240℃，升溫時間為5-10分鐘；（3.4）在230-240℃保溫35秒至1分鐘；（3.5）冷卻，出爐。
2.根據權利要求1所述的發動機氣缸蓋砂芯的製備工藝，其特徵在於，所述覆膜砂的顆粒形狀為球型。
3.根據權利要求1所述的發動機氣缸蓋砂芯的製備工藝，其特徵在於，在步驟（3.2）中，保溫時間為30分鐘。4.根據權利要求1所述的發動機氣缸蓋砂芯的製備工藝，其特徵在於，在步驟（3.3）中，升溫時間為5分鐘。5.根據權利要求1所述的發動機氣缸蓋砂芯的製備工藝，其特徵在於，在步驟（3.4）中，保溫時間為35秒。
實施方式
《發動機氣缸蓋砂芯的製備工藝》包括如下的步驟：
（1）原料準備；
（2）採用3D印表機列印型砂件；
（3）將型砂件進行烘乾和燒結，製成氣缸蓋砂芯。
具體地說，在步驟（1）中，採用粒度在100-120目之間的覆膜砂作為3D列印砂芯的原料，這個目數的覆膜砂可以獲得細緻均勻的外表面質量，對氣缸蓋的內壁光潔度有較好的作用。覆膜砂的顆粒形狀為球型或近球型，流動性良好。球型的覆膜砂顆粒形狀有助於3D列印時的鋪砂平整度、鋪砂順暢度。3D印表機使用的粘結劑的揮發溫度為100℃左右，這個溫度接近覆膜砂的燒結溫度，避免粘結劑揮發時砂芯潰散的發生。在步驟（2）中，採用基於3DP（三維印刷）工藝的3D印表機列印型砂件，將氣缸蓋砂芯的模型檔案導入3D印表機中，3D印表機根據模型檔案列印出型砂件。在列印過程中，型砂件的切片每層厚度為0.5-1毫米，將型砂件中面積最大的一面作為切片面，懸空位置設定支承。3D印表機列印的型砂件不會發生翹曲，面積最大的一面作為切片及作為底面不會影響產品的質量，因此，最大面作為切片面可以降低列印時的鋪砂時間，提高生產效率。切片厚度設定為0.5-1毫米，一方面可以保證粘結劑的滲透至下層，同時又不會導致粘結劑滲透不均勻，導致烘乾階段的局部粘結劑發泡。
在型砂件列印完成後，對型砂件進行烘乾和燒結，烘乾和燒結過程包括如下的步驟：（3.1）將砂型件放入烘乾爐中，隨爐升溫至105-125℃，升溫時間為45分鐘；（3.2）在105-125℃保溫30-60分鐘；（3.3）120℃升溫至230-240℃，升溫時間為5-10分鐘；（3.4）在230-240℃保溫35秒至1分鐘；（3.5）冷卻，出爐，製成氣缸蓋砂芯。
第1階段，即步驟（3.1）中，升溫到120±5℃，有利於3D列印粘結劑的揮發；升溫時間為45分鐘，可以避免列印件升溫速度過快導致粘結劑發泡，甚至導致粘結劑發泡將型砂鼓破。
第2階段，即步驟（3.2），120±5℃的溫度略高於粘結劑的揮發溫度，保溫時間設定為30分鐘至1小時，可以讓粘結劑充分揮發，避免殘留粘結劑對鑄件的影響，具體保溫時間根據工件的壁厚確定，保溫30分鐘至1小時適合針對鋁合金氣缸蓋的水道芯、油道芯、進出氣道芯等種類砂芯的列印件。
第3階段，即步驟（3.3）中，升溫至235±5℃形成覆膜砂固結成型，覆膜砂固結溫度為235℃；為了提高燒結效率，以較快速度升溫至砂芯固結溫度，升溫時間設定為5-10分鐘。第4階段，即步驟（3.4）中，由於砂芯只需要外表面1厘米厚的具有充分的固結層，因此保溫時間可以較短。烘乾和燒結後，檢測燒結好的砂芯質量，強度合格、表面沒有損壞的為合格產生。對於外觀表面有不影響使用性能的少量的缺陷的工件，採用鑄造保溫醇膏進行修復，將損壞位置進行填平。
該發明提供了一種發動機氣缸蓋砂芯的製備工藝，包括如下的步驟：
（1）原料準備：採用粒度在100-120目之間的覆膜砂作為3D列印型砂的原料；
（2）採用3D印表機列印型砂件；
（3）將型砂件進行烘乾和燒結，製成氣缸蓋砂芯：（3.1）將砂型件放入烘乾爐中，隨爐升溫至105-125℃，升溫時間為45分鐘；（3.2）在105-125℃保溫30分鐘；（3.3）120℃升溫至230-240℃，升溫時間為5分鐘；（3.4）在230-240℃保溫35秒；（3.5）冷卻，出爐，製成氣缸蓋砂芯。
榮譽表彰
2020年7月17日，《發動機氣缸蓋砂芯的製備工藝》獲得安徽省第七屆專利獎優秀獎。
