一种铁型覆砂铸造机车管件的生产工艺方法

文档序号:10561266阅读:385来源:国知局
一种铁型覆砂铸造机车管件的生产工艺方法
【专利摘要】本发明公开了一种铁型覆砂铸造卡车悬架支架的生产工艺方法,特征是浇注系统的铁水流道是由浇口杯到直浇口到横浇口,由横浇口通过滤网后均衡分到两个分横浇口,再由两个分横浇口分别分到两个内浇口到铸件。本发明能解决灰口铸铁什么机车零部件和汽车卡车悬架支架常见的组织疏松、表面质量差、整体机械性能得不到保证,不理想的一种精度高,机械性能好,省工省料,成本低的一种铁型覆砂铸造机车管件的生产工艺方法。
【专利说明】
一种铁型覆砂铸造机车管件的生产工艺方法
技术领域
[0001] 本发明属于铸造工艺领域,特别是一种铁型覆砂铸造机车管件的生产工艺方法。
【背景技术】
[0002] 在国外,德国、前苏联等国早已于60年代前后开始把铁型覆砂铸造应用于生产,主 要用于生产球铁曲轴、刹车毂、刹车盘、缸套、炸弹壳、坦克履带和电机底座等30余种铸件。
[0003] 在国内,铁型覆砂铸造工艺的应用研究绝大部分都使用于曲轴或者球墨铸铁的生 产。近几年来,在全国已有近百家企业也应用了铁型覆砂铸造工艺,生产的零件除球铁曲轴 外,还有汽车的凸轮轴、平衡轴、耐压阀体、缸套,耐磨齿盘等30余种铸件,而运用该铁型铸 造工艺技术来生产汽车发动机悬架支架还是空白。在我国乃至国际上的卡车零件生产厂 家,都是采用高压铸造或者静压铸造方法生产发动机卡车悬架支架。该工艺在较大汽车发 动机生产厂已普遍使用,虽然质量上相对来说还比较稳定,但还是属于砂型铸造,在造型时 还是需要煤粉,用砂量很大,生产环境还未得到完全改善;同时也存在着砂处理工部等一整 套设备、材料仓库、型砂输送、除尘等设备,工作环境比较差,不利于铸造生产环保,而且设 备投资大,成本高,所占用的面积也大。本产品采用公司先进技术能够在浇注的铸态球铁本 体抗拉强度绝大多数达到所要求牌号QT550-10,也是创国内首例铁型覆砂工艺铸造卡车悬 架支架,如球铁轴承盖,牌号为QT600-3,用湿型砂工艺生产珠光体一般只有40-50,球化级 别一般在3级,组织部粗大同时还伴随缩松,对后期使用寿命,安全性能造成极大影响。。但 现今在汽车行业激烈竞争下,各汽车厂家生产的卡车悬架支架要求越来越高,多种性能指 标要求达到或超过国家标准,例如要求解决组织缩松现象即属此类问题。由于使用常规的 砂型铸造无法根本解决铸铁本身的组织缩松的问题,必须另找出路。铁型覆砂铸造是在金 属型(又称铁型)内腔周围覆上一层薄薄的型砂(又称覆膜砂)的一种铸造工艺方法。它是金 属型铸造和壳型铸造两种方法的结合。获得的铸件具有尺寸精度高、机械性能好、节约人 工、材料和设备、生产成本低等优点。对比文件1,申请号:CN201510620434,名称:地铁机车 上牵引电机传动端端盖的铸造方法,本发明涉及一种地铁机车上牵引电机传动端端盖的铸 造方法,该铸造方法采用铁型覆砂工艺进行铸造,通过铁型覆砂工艺得到完整的传动端端 盖形状的型腔,下四个砂芯,直接铸出传动端端盖零件,有效提高了铸件的外观和内在质 量,降低铸件报废率,减轻铸件重量16%,大大提高了生产效率,节约了大量时间和人力、设 备等成本,该方法成本降低28%,而且简单易行,经济效益显著,市场前景广阔,适合绝大多 数企业使用。通过用铁型覆砂铸造成型的型腔,下四个砂芯,直接铸出零件。其结构构成与 本申请不相同。

【发明内容】

[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种能解决灰口铸铁什么机车零部件和汽车卡 车悬架支架常见的组织疏松、表面质量差、整体机械性能得不到保证,不理想的一种精度 高,机械性能好,省工省料,成本低的一种铁型覆砂铸造机车管件的生产工艺方法。
[0005] 本发明的技术解决方案是这样的:一种铁型覆砂铸造机车管件的生产方法,其特 征在于其生产方法是: 方法Ι?),浇注系统的铁水流道是由浇口杯到直浇口到横浇口,由横浇口通过滤网后均 衡分到两个分横浇口,再由两个分横浇口分别分到两个内浇口到铸件; 方法(I),浇注系统各浇口总截面之比为:Σ分直:Σ分横:Σ分内=1:0.7:0.6;滤网采 用悬架支架专用的直孔陶瓷滤网; 方法(D,上半模模样最高处射孔部位装有外径Φ 6mm气孔针,上半模四周围芯头部位 装有外径Φ 8mm气孔针; 方法?,射砂气压为0.1-0.2Mpa,固化时间为30-50S; 方法(1),合箱时四角放的垫片厚为0.1-0.3_; 方法、潜),合箱的扣箱力为60-80N · M。
[0006] 其工艺步骤是: 步骤(1),造型:外砂箱采用铁型,覆膜砂为树脂砂,铁型的内腔按卡车悬架支架的形状 随型制出,随型覆砂层厚度为8mm-1Omm;浇注系统有浇口杯、直浇口、横浇口、滤网,采用封 闭式浇口;上半模模样的最高处射孔、四周围芯头部位都装有气孔针,且不穿出箱面;在铁 型的分型面上均匀分布设有排气槽;外模的上下模底板中间分别设有加热装置,模具温度 和铁型温度均控制在160-180°C,温度达到要求后进行射砂; 步骤砂芯:砂芯的组装、上涂料并滤干、烘干条件与已有工艺相近似,烘烤好的坭 芯芯头部位要钻出排气孔; 步骤這),装芯:人工装芯或用固定式装芯工位夹具或机器人装芯; 步骤合箱:合箱前使用少量封箱条压住芯头、芯头出气孔位置、坭芯直浇道,在坭 芯头的浇注系统位置装上过滤网,并推至合箱机处,四角放有垫片;上半模型吹静散砂后合 箱;推进浇注滚道,扣上箱扣;浇口杯采用直冲漏斗浇口杯,安装到铁型时要使用封箱条; 步骤這;,浇注:用牌号为HT250的铁水浇注,浇注温度控制在1400-1420°C,1件/型的 浇注时间为9.0-9.5s; 步骤?,开箱:浇注后20分钟开箱扣;铸件凝固时间需要30分钟后才能落箱、自由冷 却。
[0007] 本发明的优点是,使用本发明出品率达到83.75%以上,因铁型使用了不含水分的 树脂砂做覆砂造型材料,从而消除了皮下气孔缺陷;铁水凝固过程中得到快速冷却,基本消 除了卡车悬架支架常有的组织缩松、疏松等缺陷,解决了卡车悬架支架在压力工作环境下 的裂痕问题,提高了铸件的整体机械性能,满足或超过目前卡车悬架支架生产要求的各项 性能指标;减少了砂处理系统庞大的设备、场地投入和造型用砂量;改善了铸造长期以来的 恶劣环境,环保性好。整个工艺流程简单,容易采取措施和控制,产品的生产成本比砂型铸 造工艺生产要低30~50%,且适用于各种类型机车零部件汽车、卡车悬架支架、气缸盖和排 气管等重要复杂零部件的生产和多种要求高质量的其它大中小零件,应用前景广泛。
【具体实施方式】
[0008] 下面结合本发明作出详细描述。
[0009] 实施例1,铁型覆砂铸造工艺是利用铁型增加铁水在铸造过程中的冷却速度,细化 组织,提高了卡车悬架支架在冷却收缩不均情况下的组织致密性。在同等熔炼铁水的成分 下,使用铁型覆砂铸造工艺生产悬架支架比砂型铸造工艺可以获得更高的抗拉强度、硬度 和更好的石墨形态和石墨大小级别,稳定珠光体在95%以上。最重要的是以往卡车悬架支架 砂型铸造出现的缩松缩孔问题可以得到有效解决。
[0010] 实施例2,本发明的具体实施例如下: (1)、造型:造外型采用铁型覆砂铸造工艺进行。外砂箱采用铁型,覆膜砂是采用相变砂 (即旧砂回收后处理再重新覆膜),铁型铸造工艺按照1件/型组合搭配进行设计,铁型的内 腔是按照卡车悬架支架的形状随型制出,试制时随型覆砂层厚度为l〇mm,因该零件外部较 复杂,有些局部部位的覆砂层为10-30_左右,铸件热节较大部位为8_。浇注系统是由浇口 杯到直浇口到横浇口,再由横浇口通过滤网后均衡分到两个内浇口到铸件;浇注系统采用 封闭式浇口,其各浇口总截面之比为:Σ分直:Σ分横:Σ分内= 1:(0.75-0.78) :(0.68-0.72);滤网采用悬架支架专用的直孔陶瓷滤网。在克服铁型工艺缺点排气问题上,将上半 模模样最高处射孔部位装有外径OSmm气孔针,上半模四周围芯头部位装有外径Φ IOmm气 孔针,且不穿出箱面。外模的上下模底板中间都分别设有加热装置,模具温度和铁型温度均 控制在180-240 °C;待温度达到工艺要求后进行射砂,射砂气压为0.20-0.40Mpa,固化时间 为50-60S,射砂后的覆砂层颜色尽量控制在棕褐色。在连续生产时,经浇注后的铁型必须经 过水冷后达到温控要求时才能进行循环使用(测温采用红外线进行)。
[0011] (2)、砂芯:砂芯是采用热心盒模具生产卡车悬架支架用的热芯芯砂,工艺参数与 造型一样,模具类型与冷芯制芯模具一样。砂芯组装、整体浸泡上涂料并滤干、进炉烘干的 工艺,砂芯烘干温度一般控200-220°C,升温3h保温2h;烘烤好的坭芯芯头部位要钻出排气 孔。
[0012] (3)、装芯:先检查所装坭芯是否符合要求;在批量生产情况下,用固定式装芯工位 夹具或机器进行装芯,定位准确、方便可靠;否则可采用人工装芯、简易装芯吊架下芯。 [0013] (4)、合箱:在合箱之前检查装芯是否到位,使用少量的封箱条压住芯头、芯头出气 孔位置、坭芯直浇道等,在坭芯头的浇注系统位置装上过滤网,并流转至合箱机处,四角放 有0.3-0.4mm厚垫片;检查上半模型质量,并吹静散砂,进行合箱;推进浇注滚道,扣上箱扣 (边扣一般为4个)扣箱力一般在80-85N.M;浇口杯采用直冲漏斗浇口杯,安装到铁型时要使 用封箱条; (5) 、浇注:所用铁水,是采用与我公司正常生产气室支架铁水,牌号为QT550-10,其化 学成分质量比为:C :3.6~3.9%、Si: 1.9~2.4%、Mn:0.25~0.6%、Cu:0.2~0.7 %、P彡 0.04%、S彡0.03%;浇注温度控制在1420-1440°C之间,浇注时间是在9.5-10.5s之间;待浇 口杯铁水成糊状时打断浇口杯; (6) 、开箱:浇注后25分钟开箱扣;铸件凝固时间30分钟时落箱,落箱后的铸件为暗红 色,然后自由冷却到室温。
[0014] (7)、检验结果:铸件经过清理抛丸后,不经过热处理,直接铸态解剖铸件检测得到 结果如下: 试棒取样,其结果抗拉强度为587Mpa;硬度为HB268;延伸率9.8%;石墨大小为2~3级;珠 光体95%。
[0015] 用本发明的铁型覆砂机车管件的生产工艺方法,在满足性能要求的条件下可以减 少或者不用加入合金,如Cu合金可以由原来的0.7~0.8 %减少到0.2~0.3 %;在保证硬度 符合要求下,完全可以不加铬铁,锰铁也可下调。
[0016] 实践说明:本体机械性能比砂型铸造本体要求牌号要高出一个牌号以上。
[0017] 用本发明的方法,不仅可以生产出蠕墨铸铁或灰铸铁机车、汽车悬架支架、缸盖、 排气管等高质量的重要零部件,还可以用于各行各业的机械制造,如航空、铁路机车车辆、 农用机械、建筑机械和军工等需承受高强度、高韧性、高致密性、高耐磨的大中小零件的生 产。
[0018] 实施例3,工艺步骤如下: 步骤(B、造型:外砂箱采用铁型,覆膜砂为树脂砂,铁型的内腔按卡车悬架支架的形状 随型制出,随型覆砂层厚度为10mm-30mm;浇注系统有浇口杯、直浇口、横浇口、滤网,采用封 闭式浇口;上半模的最高处射孔、芯头部位都装有气孔针,且不穿出箱面;在铁型的分型面 上均匀分布设有排气槽;外模的上下模底板中间分别设有加热装置,模具温度和铁型温度 均控制在180-240°C,温度达到要求后进行射砂; 步骤這)、砂芯:卡车悬架支架的砂芯的组装、上涂料并滤干、烘干条件与已有工艺相近 似,烘烤好的坭芯芯头部位要钻出排气孔; 步骤(1)、装芯:人工装芯或用固定式装芯工位夹具或机器人装芯; 步骤:?、合箱:合箱前使用少量封箱条压住芯头、芯头出气孔位置、坭芯直浇道等,在 坭芯头的浇注系统位置装上过滤网,并推至合箱机处,四角放有垫片;上半模型吹静散砂后 合箱;推进浇注滚道,扣上箱扣;浇口杯采用直冲漏斗浇口杯,安装到铁型时要使用封箱条; 步骤(1〕、浇注:用牌号为耵550-10的铁水浇注,浇注温度控制在1420-1440°(:,浇注时 间为 9.5-10.5s; 步骤lg.:、开箱:浇注后25分钟开箱扣;铸件凝固时间需要30分钟以上才能落箱、自由冷 却。
[0019] 浇注系统的铁水流道是由浇口杯到直浇口到横浇口,再由横浇口通过滤网后均衡 分到两个内浇口到铸件。浇注系统各浇口总截面之比为:Σ分直:Σ分横:Σ分内=1:(0.75-0.78) : (0.68-0.72);滤网采用悬架支架专用的直孔陶瓷滤网;上半模的最高处射孔、芯头 部位的气孔针内径为Φ 8mm和Φ 10mm。射砂气压为0.20-0.40Mpa,固化时间为50-60S。合箱 时四角放的垫片厚为0.3-0.4mm。合箱的扣箱力为80-85N · M。
【主权项】
1. 一种铁型覆砂铸造机车管件的生产工艺方法,其特征在于其生产方法是: 方法?,浇注系统的铁水流道是由浇口杯到直浇口到横浇口,由横浇口通过滤网后均衡 分到两个分横浇口,再由两个分横浇口分别分到两个内浇口到铸件; 方法?,浇注系统各浇口总截面之比为:Σ分直:Σ分横:Σ分内=1:0.7:0.6;滤网采用 悬架支架专用的直孔陶瓷滤网; 方法?,上半模模样最高处射孔部位装有外径Φ 6mm气孔针,上半模四周围芯头部位装 有外径Φ 8mm气孔针; 方法实:,射砂气压为〇. 1-0.2Mpa,固化时间为30-50S; 方法③,合箱时四角放的垫片厚为0.1-0.3mm; 方法?,合箱的扣箱力为60-80N.M。2. 按照权利要求1所述的一种铁型覆砂铸造机车管件的生产工艺方法,其特征在于其 工艺步骤是: 步骤①,造型:外砂箱采用铁型,覆膜砂为树脂砂,铁型的内腔按卡车悬架支架的形状随 型制出,随型覆砂层厚度为8mm-10mm;浇注系统有浇口杯、直浇口、横浇口、滤网,采用封闭 式浇口;上半模模样的最高处射孔、四周围芯头部位都装有气孔针,且不穿出箱面;在铁型 的分型面上均匀分布设有排气槽;外模的上下模底板中间分别设有加热装置,模具温度和 铁型温度均控制在160-180°C,温度达到要求后进行射砂; 步骤痛,砂芯:砂芯的组装、上涂料并滤干、烘干条件与已有工艺相近似,烘烤好的坭芯 芯头部位要钻出排气孔; 步骤葚,装芯:人工装芯或用固定式装芯工位夹具或机器人装芯; 步骤④,合箱:合箱前使用少量封箱条压住芯头、芯头出气孔位置、坭芯直浇道,在坭芯 头的浇注系统位置装上过滤网,并推至合箱机处,四角放有垫片;上半模型吹静散砂后合 箱;推进浇注滚道,扣上箱扣;浇口杯采用直冲漏斗浇口杯,安装到铁型时要使用封箱条; 步骤,浇注:用牌号为HT250的铁水浇注,浇注温度控制在1400-1420Γ,1件/型的浇 注时间为9.0-9.5s; 步骤,开箱:浇注后20分钟开箱扣;铸件凝固时间需要30分钟后才能落箱、自由冷却。
【文档编号】B22C9/24GK105921698SQ201610558728
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年7月16日
【发明人】冯文杰
【申请人】冯文杰
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