一种采煤机摇臂的铸造工艺的制作方法
【专利说明】
[0001]
技术领域
[0002] 本发明涉及高强度采煤机摇臂铸件的铸造工艺，属于铸件制造领域。
【背景技术】
[0003] 摇臂壳体是采煤机的主要零件，其作用是将电机动力经过齿轮变速箱传递到行星 头上安装的切割机头，从而进行切割煤作业。由于煤矿地质条件复杂煤层中经常夹杂着石 头等硬物，因此摇臂壳体需要承受不定的超负荷冲击力、扭曲力、和切变力，而且切割下来 的煤块砸在摇臂上也容易造成摇臂的冲击和磨损，工作环境十分恶劣，因而对于采煤机的 摇臂在强度、延伸率、断面收缩率、冲击功等性能方面有着极高的要求。目前国内生产摇臂 壳体的铸造工艺主要分两种:水平方向分型和侧立方向分型。其中，水平分型一般在铸件的 中部为分型面，其缺点明显，电机筒泥芯不易固定，行星头下段易产生缩孔、疏松缺陷和裂 纹。侧立方向分型的优点是水道部分可以铸出，减少了机加工的工作量，但是由于齿轮腔的 中空结构对铸件下部补缩不利，尤其是电机筒与齿轮腔之间壁厚较大，从铸造方向看齿轮 腔两侧由于水道凹下20mm以上，造成侧壁较薄，阻隔断上面冒口对下层铸型的补缩通道，经 常出现缩孔缩松等现象，造成打压漏水，影响产品的性能以及使用寿命。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于，提供一种采煤机摇臂的铸造工艺。本发明可以有效保证铸件 的顺序凝固，彻底解决了铸件的疏松问题，使加工成型的铸件内部致密，结构更加合理，性 能更好。
[0005] 本发明的技术方案:一种采煤机摇臂的铸造工艺，所述的采煤机摇臂包括摇臂本 体，摇臂本体下方设有电机筒，摇臂本体上设有间隔设置的轴腔和齿轮腔，摇臂本体的外侧 设有水道，其特征在于，该工艺采用分型面在摇臂本体上方的立铸工艺;在所述电机筒侧边 的二轴位置设置有冒口，铸实冒口下方的齿轮腔，再在齿轮腔泥芯中间做出补缩通道，使二 轴位置的热节能及时补缩;待铸件浇铸、冷却后，在该齿轮腔一侧开口，切割修整齿轮腔，最 后采用焊堵工艺进行封口，并将冒口去除即得成品。
[0006] 上述的采煤机摇臂的铸造工艺中，在摇臂本体的三轴位置至六轴位置的中间部 位，设置外冷铁，制造末端区，以形成顺序凝固条件。
[0007] 前述的采煤机摇臂的铸造工艺中，所述的外冷铁高度为摇臂本体下壁厚的1.5倍 以上，敷砂1 〇mm，间隔30_50mm。
[0008] 前述的采煤机摇臂的铸造工艺中，所述的摇臂本体的收缩率长向取1.7%，所述的 摇臂本体的收缩率其它方向取2%。
[0009] 前述的采煤机摇臂的铸造工艺中，在摇臂本体的五轴位置的两侧增加补贴至下 壁，补贴部分将相应位置的水道槽铸实，使铸件上、下部分连通，保证铸件的顺序凝固；在后 续加工时，再将水道槽加工成型。
[0010] 前述的采煤机摇臂的铸造工艺中，该摇臂本体的材料按质量百分比由以下组分组 成：0·2%-0·3%C、0·2%-0·6%Si、0·5%-1·0%Μη、$ 0·015%S、$ 0·015%P、0·4%-1·3%Cr、0·8%-1 · 2%Ni、0 · 2%-0 · 4%M〇、0 · 01%-0 · 03%RE、SO · 08%V、0 · 01%-0 · 07%A1、0 · 08%-0 · 15%Ti，其余为 Fe，合计 100%。
[0011] 前述的采煤机摇臂的铸造工艺中，该摇臂本体的材料按质量百分比由以下组分组 成：0 · 24%C、0 · 3%Si、0 · 6%Mn、1 · 3%Cr、0 · 8%Ni、0 · 4%Mo、0 · 02%RE、0 · 04%A1、0 · l%Ti，其余为Fe， 合计100%。
[0012] 前述的采煤机摇臂的铸造工艺中，所述的摇臂本体的性能参数为：抗拉强度2 285Mpa，屈服强度2 495Mpa，延伸率2 14%，断面收缩率2 30%，冲击功2 35J。
[0013] 前述的采煤机摇臂的铸造工艺中，所述的摇臂本体的性能参数为：抗拉强度2 830Mpa，屈服强度2 650 Mpa，延伸率2 14%，断面收缩率2 30%，冲击功2 40了。
[0014] 前述的采煤机摇臂的铸造工艺中，所述的摇臂本体的性能参数为：抗拉强度 938Mpa，屈服强度838 Mpa，延伸率18%，断面收缩率51%，冲击功141J。
[0015] 前述的采煤机摇臂的铸造工艺中，还包括热处理工艺，该热处理工艺依次包括以 下步骤； a、 首次正火:是先在7-9小时内加温至930-970°C，并保温5-8小时，空冷至常温； b、 二次正火:再在6-8小时内加温至910-950°C，并保温5-8小时，风冷至常温； c、 淬火:在6-8小时内加温至880-920°C，并保温4-6小时，再水冷至常温； d、 回火:在7-9小时内加温至580-620°C，并保温6-12小时，再水冷至常温。
[0016] 前述的采煤机摇臂的铸造工艺中，该热处理工艺依次包括以下步骤； a、 首次正火:是先在8小时内加温至950°C，并保温7小时，空冷至常温； b、 二次正火:再在7小时内加温至930°C，并保温6小时，风冷至常温； c、 淬火:在7小时内加温至900°C，并保温4小时，再水冷至常温； d、 回火:在8小时内加温至600°C，并保温10小时，再水冷至常温。
[0017] 前述的采煤机摇臂的铸造工艺中，所述的风冷是指在半小时内冷却至500°C以下。
[0018] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果： (1)摇臂本体的二轴位置下部热节是缩孔重点区域，经常在电机筒根部位置产生严重 缩裂，本发明在摇臂的电机筒侧边的二轴轴腔上方设置有冒口，使得冒口中存贮的液态金 属，在铸造时对摇臂补给金属，从而防止缩孔、缩松。同时，本发明铸实了冒口下方的二轴齿 轮腔，再在齿轮腔泥芯中间做出补缩通道，使二轴位置的热节能及时补缩，冒口中的金属液 可以有效地补给至摇臂各处，保证铸件的顺序凝固，彻底解决了中间幅板的疏松问题，加工 成型的铸件内部致密，结构更加合理，性能更好。
[0019] (2)本发明在摇臂的五轴位置设置外冷铁，且外冷铁的下部将相应位置的水道铸 实，使铸件上、下部分连通，保证铸件的顺序凝固。
[0020] (3)本发明在摇臂三轴位置至六轴位置的设置外冷铁，制造末端区，来保障冒口中 金属液对铸件的有效补缩，以形成顺序凝固条件。
[0021 ] (4)本发明对摇臂的材质作了改进，加入了适当的1?'1、0、附、]/[0、￥、1';[等元素，大大 地提高了产品的性能和使用寿命，经申请人试验采用新材质后本发明的抗拉强度大于 830MPa，屈服强度大于650 MPa，延伸率大于14%，断面收缩率大于30%，冲击功大于40J。进一 步地，申请人还对摇臂新材质的热处理工艺作了进一步优选，申请人还对热处理工序作了 改进，改进后的热处理工艺进一步地提高了产品性能，其中抗拉强度可达到938MPa、屈服强 度可达到838 MPa、延伸率可达到14%，断面收缩率可达到30%，冲击功可达到141J，而且本发 明还细化了晶粒，使得晶粒度达到10级，在提高强度的同时，进一步地提高了产品的韧性。
【附图说明】
[0022]图1是本发明的立体结构示意图； 图2是本发明的主视图； 图3是本发明的俯视图； 图4是本发明的剖视图； 图5是实施例5中首次正火的热处理示意图； 图6是实施例5中二次正火的热处理示意图； 图7是实施例5中淬火的热处理示意图； 图8是实施例5中回火的热处理不意图； 图9是实施例6中首次正火的热处理示意图； 图10是实施例6中二次正火的热处理示意图； 图11是实施例6中淬火的热处理示意图； 图12是实施例6中回火的热处理示意图。
【具体实施方式】
[0023]实施例1: 一种采煤机摇臂的铸造工艺，如附图1-4所示，所述的采煤机摇臂包括摇 臂本体1，摇臂本体1下方设有电机筒2,摇臂本体1上设有间隔设置齿轮腔4,摇臂本体从右 至左依次设有一轴位置1-1的电机轴，二轴位置1-2、三轴位置1-3、四轴位置1-4、五轴位置 1-5和六轴位置1-6的齿轮腔3;摇臂本体1的外侧开设有凹下20mm的水道5。该工艺采用分型 面在摇臂本体上方的立铸工艺;在所述的电机筒2侧边的二轴位置的齿轮腔上方设置有圆 柱体状冒口 6,铸实冒口 6下方的齿轮腔，再在齿轮腔泥芯中间做出补缩通道，使二轴位置的 热节能及时补缩，如附图4所示，冒口下方的齿轮腔被铸实，并在齿轮腔泥芯中间做出补缩 通道，使下面热节能及时补缩。待铸件浇铸、冷却后，在该齿轮腔一侧开口 7,利用44开口切 割修整齿轮腔内腔，最后采用等壁厚钢板的焊堵工艺进行封口，并将冒口6去除即得成品。 在摇臂本体的三轴位置至六轴位置的中间部位，设置外冷铁8,制造末端区，以形成顺序凝 固条件。冷铁高度为下壁厚1.5倍以上，敷砂10mm，间隔30-50mm，图示工艺模拟，表示超声波 检测报告或数据报告。本工艺铸件收缩率长向（平行为分型线长尺寸方向）取1.7%。由于调 质过程中速冷定型特性，铸