专利名称：球铁齿轮连续铸锻机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种铸锻设备，特别是一种球铁齿轮连续铸锻机。
背景技术：
目前，公知的球铁齿轮加工技术都是首先通过铸造制成齿轮毛坏，然后再进行机械加工，或经锻造后进行机械加工，最后制成成品。其中，球铁齿轮的锻造工序一般是通过油压机或气锻机，在其工作台上完成。对于没有锻造工序的齿轮加工工艺，其制成的球铁齿轮铸造缺陷一般难以消除，齿轮的强度和硬度较低，且后续的机械加工工序复杂。对于有锻造工序的齿轮加工工艺，球铁铸造和锻造两种工序过程是分别通过不同的设备进行的，其设备投资较大，工艺过程复杂，能源消耗大。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种球铁齿轮连续铸锻机，以实现在一台设备连续进行齿轮的铸锻作业，从而消除现有技术存在的缺陷。
本实用新型为解决该技术问题采用的技术方案如下。
一种球铁齿轮连续铸锻机，包括一油压机，在工作台上具有一下铸锻模，在下铸锻模的一侧设有一销柱，销柱上设有一转臂机构，转臂机构的一端设有一浇包及一上铸模，上铸模位于浇包的下方，转臂机构的另一端设有一上锻模。
其中，所述的球铁齿轮连续铸锻机还包括一风冷系统，设置在工作台的一侧，其出风口朝向铸造加工部位。
其中，所述的球铁齿轮连续铸锻机还包括一水箱、一保温流槽及一保温槽，水箱上设有一喷嘴，朝向保温流槽内。
其中，所述的球铁齿轮连续铸锻机还包括一表面温度计，设置在工作台一侧。
其中，所述的保温槽填充有稻草灰或珍珠岩。
其中，所述的上铸模、上锻模及下铸锻模的内表面分别涂覆有保温隔热层和润滑层。
本实用新型具有如下有益效果。
一、通过转臂机构的转动，其下铸锻模可分别与上铸模和上锻模配合，进而分别利用所述浇包和油压机的锻压机构，分别进行铸造和锻造加工，从而实现在一台设备上完成齿轮的连续铸锻加工。
二、通过锻造加工，消除了铸造缺陷，改善了齿轮内部组织结构，提高了齿轮的强度和硬度，并进而能延长齿轮使用寿命。
三、由于实现了铸锻连续加工，所以与传统的铸锻分别单独进行的工艺相比，锻造工序不需单独加热，能够大大节约能源。
四、通过调整模具精度和尺寸，更换模具，能够制造出精度相对较高、可以直接使用的球铁齿轮，也可以制成中等精度，相当于切削制齿时的粗切齿坯，在此基础上再进行精确滚齿，完成制齿加工。因此，本实用新型能大减少机械加工量，从而降低成本。
五、结构简单，制造容易，便于推广。
以下结合附图，详细说明本实用新型的具体实施方式
。
图1为本实用新型一种实施方式的结构示意图；图中，1-工作台；2-上铸模；3-下铸锻模；4-浇包；5-浇口；6-温度表；7-铁水；8-齿轮铸件；8’-齿轮锻件；9-转臂机构；10-上锻模；11-销柱；12-风冷系统；13-保温流槽；14-水箱；15-喷嘴；16-保温槽。
具体实施方式
如
图1所示。本实用新型所述铸锻机包括一油压机，在油压机工作台1上具有一下铸锻模3，在下铸锻模3的一侧设有一销柱11，销柱11上设有一转臂机构9，转臂机构9的一端设有一浇包4及一上铸模2，上铸模2位于浇包4的下方，转臂机构9的另一端设有一上锻模10。
本球铁齿轮连续铸锻机是将液态的球铁浇注在铸锻机上的金属模具型腔内，在迅速冷却到奥氏体化温度时，通过转臂机构9将模具型腔的上半部分由铸造用的带有浇口的上铸模2更换为相同形状型腔但高度小于上铸模2的锻造用的上锻模10，然后通过油压机(未示出)，向下铸锻模3内刚刚结晶的高温奥氏体球铁基体施加～定的压力，在经过短时间保压后，模具的下型腔，即带有齿轮齿形的凹形的下铸锻模3被完整的结晶致密的球铁合金所充满，从而制造出齿面光滑、精度高、强度与优质合金齿轮钢相当的高强度形变的球铁齿轮。
其中的浇包4可以是定量浇包或开关式漏包，用以向浇口5内浇注高温球铁铁水7。铁水7的温度应在1450℃以上，浇注前要经炉前检验化学成分符合要求且球化良好。如果浇包4为定量浇包，浇注时可使其以一定的倾出流量和时间向浇口5内浇注，使液态的球铁铁水充满上铸模2和下铸锻模3间的型腔空间。
另外，该连续铸锻机还包括一风冷系统12，设置在工作台1的一侧，其出风口朝向铸造加工部位。在工作台的一侧还具有一水箱14及一保温槽13，保温槽填充有稻草灰或珍珠岩。水箱14上设有一喷嘴15，朝向保温流槽内。最好，该球铁齿轮连续铸锻机还包括一表面温度计6，可以放置在工作台的一个侧面上。
本专机使用的球铁化学成分是碳当量为亚共晶和共晶组织的球铁，铁水浇注温度可采用1460℃，首次浇注前模具应先预热到450℃，连续浇注铸锻齿轮时可使模具保持450℃～520℃的温度。
由于薄壁金属型腔散热速度快的激冷作用，石墨析出物细化，石墨球径小于20μm，晶粒细化明显。
由于一定量细小的铁水在浇注过程中会自然冷却，当速度适当时，就示需要有通常的铸造的压头补缩。这种采用无补缩压头的浇口浇成的齿轮铸件8组织稍许有些膨胀，比重接近7.2～7.3g/cm3。
如
图1中所示，在铁水7浇注后经过15～30秒，型腔中齿轮铸件8的表面已结成硬壳，大部分基体组织已于1040℃结晶完毕。通过位于工作台一侧的风冷系统12，将压缩空气吹向铸造部位，使齿轮铸件8的温度冷却到960℃～980℃。然后，通过转臂机构9，将上铸模2移向油压机工作台1的左侧方，并将位于转臂机构9另一端的上锻模IO移到下铸锻模3上方，通过转动定位销柱11对准上下模具型腔的中心。上锻模10可上下活动，用以锻轧齿轮铸件8。在随后120～200秒的时间里，通过油压机，以每秒0.04～0.06毫米的速度80KPa的压力，向下压缩齿轮铸件8，直到上锻模10的下缘与下铸锻模3的上缘闭合时止，并视等温温度的高低调整保压时问。全部有效压缩行程是齿轮铸件8的垂直高度的10％～20％。该压缩过程即是实施锻轧的过程。
本球铁齿轮连续铸锻机结构简单，制造容易，铸后等温热锻轧时油压机的压力不需很高，既可以用成品油压机，也可以制造专用的油压机。在铸锻机上制造出的球铁齿轮较一般重力浇注铸造的球铁齿轮和锻钢齿轮更具明显的优秀性能。在形变过程中通过10％～20％的体积压缩，球铁的比重明显增大，材料的致密性增加显著。
其中，所述的上铸模2、上锻模10及下铸锻模3的内表面可以分别涂覆有保温隔热层和润滑层，以防止液态球铁粘模。该涂层的配方是石英粉80克，水玻璃30克，水1升，喷涂厚度0.1～0.6毫米。润滑层为水1升，碳黑7克，涂刷20次。
由于是液态金属连续浇注和锻轧，全部的工艺流程从铸铁溶液到凝固后和随后的等温锻轧、余热等温热处理过程的特征是时间十分紧凑，一次加热能源利用率高，节约大量制造工时和电力，是实现齿轮从原材料开始到完成快速制造的专用机械设备。球铁齿轮连续铸锻机在油压机工作台1上更换不同的上铸模2、上锻模10和下铸锻模3的型腔，可以制造各种不同形状和模数的圆锥或圆柱齿轮。调整模具的精度和尺寸参数可以制造出直接可以使用的高精度的带齿轮齿形的球铁齿轮，也可以制造中等精度，相当于切削制齿时粗切精度的齿坯，然后再进行精确滚切齿形，完成制齿工作。
对于这两种精度的铸锻齿轮，其模具的制造可用机械加工、熔模铸造、酚醛树脂双砂制壳型铸造方法精铸模具。
模具的材料可以采用耐热的高强度球铁制造。具体可以是化学成分为含碳2.6％、硅8.3％、硫0.3％、磷0.07％、锰0.55％、铬2.6％、镍2％等多种元素的铁合金。这种材料制造的模具可长期在I000oC的高温中工作，不变形、不生长、高温工作时不产生氧化皮，模具寿命一般是可铸锻600～1000件齿轮。金属模具的消耗仅为3～5公斤/吨。本设计铸锻机用的这种耐热高铬高硅球铁精铸的模具的特征是较高合金优质模具钢如3Cr2W8钢的成本大幅降低，实施容易，改型更换不同产品的模具时十分方便、维持费用低，使这种铸锻机可以持久地正常运行。
这种先用金属模铸造，然后再经锻轧的球铁齿轮，其内部晶体的晶格发生位错重叠，大大增加了材质的致密性和提高了球铁材质的强度。利用本实用新型所述铸锻机加工的球铁齿轮，力学性能好，与优质齿轮合金钢锻件机械加工切削的齿轮性能相当，特别是抗拉强度高于优质合金钢，疲劳强度增加30％以上。在齿轮实际使用中由于球铁齿轮经等温淬火，基体组织是奥氏体下贝氏体，整个齿轮的硬度心部和表面完全一致，不像钢齿轮那样仅有齿轮表面的深约1～2毫米的高硬度区，心部硬度则较低，一旦使用中硬化的外表面发生剥落，便会迅速引起大而积破损而使整个齿轮失效。而球铁齿轮却可在齿面局部受损坏或偶有缺陷时乃可满足苛刻工作环境的要求，甚至在长期磨损齿根出现较大台阶时仍可满足使用要求。热处理时变形量也小于钢齿轮，使用时噪声小，相当高精度齿轮的水准，使用寿命长、无噪声污染、制造成本和使用成本大幅降低。
关于铸锻齿轮的等温热处理获得奥贝球铁的方法有两种方式可供选择，其一是使齿轮锻件8’在完成锻压后自然冷却到室温，再送入盐液或空气加热炉，加热至880℃～910℃，保温30～45分钟后淬入260℃～350℃的等温硝盐槽中等温60～90分钟；另一种节约能源的方法是利用在
图1中所示的保温流槽13，用冷却液水箱14上的喷嘴15向齿轮锻件8’进行喷雾迅速冷却，使用表面温度计6测量齿轮铸件8’的温度降到260℃～350℃时推入装有珍珠岩的保温槽17中保温，进行等温淬火2～4小时，完成奥氏体贝氏体转变。本实用新型从重力浇注到完成等温热处理的整个工艺过程节省能源是非常明显的，优异的球铁质量也是一般铸造方法无法比拟的。
总之这是一台经济效益和社会效益显著的现代工业大量生产适宜的专用铸锻热加工机械设备，推广应用这种专机有广阔的空间。
权利要求1.一种球铁齿轮连续铸锻机，其特征在于，包括一油压机，在工作台上具有一下铸锻模，在下铸锻模的一侧设有一销柱，销柱上设有一转臂机构，转臂机构的一端设有一浇包及一上铸模，上铸模位于浇包的下方，转臂机构的另一端设有一上锻模。
2.如权利要求1所述的球铁齿轮连续铸锻机，其特征在于，还包括一风冷系统，设置在工作台的一侧，其出风口朝向铸造加工部位。
3.如权利要求1所述的球铁齿轮连续铸锻机，其特征在于，还包括一水箱、一保温流槽及一保温槽，水箱上设有一喷嘴，朝向保温流槽内。
4.如权利要求3所述的球铁齿轮连续铸锻机，其特征在于，还包括一表面温度计，设置在工作台一侧。
5.如权利要求3所述的球铁齿轮连续铸锻机，其特征在于，所述保温槽填充有稻草灰或珍珠岩。
6.如权利要求1所述的球铁齿轮连续铸锻机，其特征在于，所述上铸模、上锻模及下铸锻模的内表面分别涂覆有保温隔热层和润滑层。
专利摘要本实用新型公开了一种球铁齿轮连续铸锻机，包括一油压机，在工作台上具有一下铸锻模，在下铸锻模的一侧设有一销柱，销柱上设有一转臂机构，转臂机构的一端设有一浇包及一上铸模，上铸模位于浇包的下方，转臂机构的另一端设有一上锻模。本实用新型实现了球铁齿轮的连续铸锻加工，可以提高齿轮质量，减少能源消耗，减少机械加工量，降低生产成本。
文档编号B23P15/14GK2607223SQ0220683
公开日2004年3月24日 申请日期2002年2月8日 优先权日2002年2月8日
发明者姜东生, 姜淑君 申请人:姜淑君, 姜东生