专利名称：磨球的新铸造生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铸造工艺方法，具体地说是磨球的新铸造生产工艺。
背景技术：
目前，国内外耐磨铸球、铸段的生产仅限于砂型和金属型两种铸造工艺，这两种工艺有明显的区别和优缺点。砂型有透气性，有退让性，但砂型的导热性差；金属型导热性很好，但金属型没有透气性，没有退让性。
德国、前苏联等国于70年代初才开始研究把金属型覆砂铸造应用于汽车铸件的生产，我国对金属型覆砂铸造的应用性研究也始于1979年。1991年我国将金属型覆砂铸造列为国家“八五”重点新技术推广项目，但也仅用于发动机曲轴、刹车毂、刹车盘、缸套、炸弹壳、坦克履带和电机底座等球铁或灰铁铸件的生产。由于公知的技术难点，一直未能在白口耐磨铸铁及合金耐磨铸铁材质方面推广应用。
发明内容
本发明吸收了砂型铸造工艺和金属型铸造工艺的优点，通过对现有工艺的改进，提供一种适用于白口耐磨铸铁及合金耐磨铸铁，既有砂型铸造工艺特点，又有金属型铸造工艺特点的耐磨球的新铸造生产工艺方法。
本发明的具体工艺方法是这样的磨球的新铸造生产工艺，包括金属上、下模板的合模、浇铸、冷却、开模和铁模清理工序，其特征在于在金属上、下模板的合模工序前增设在金属上、下模板的球碗内表面覆砂的工序，具体工步为，A、取与金属上、下模板球碗配合的型板，将型板与金属模板合型，按球碗覆砂厚度要求调整型板与金属模板之间的距离；
B、将调整好间距的型板与金属模板放置在高压射砂机上，向模内均匀射砂；C、射砂结束后，通电加热覆砂层，加热温度为190～240℃，加热时间为20～30秒；D、取下型板，即完成金属模板上球碗的覆砂工序。
2、根据上述的磨球的新铸造生产工艺，其特征在于将金属上、下模板预热，预热温度为130～160℃。
3、根据上述的磨球的新铸造生产工艺，其特征在于所述射砂的射砂压力为0.3～0.6MPa。
4、根据上述的磨球的新铸造生产工艺，其特点在于所述在金属模板球碗内覆砂的厚度为2～10mm。
金属型覆砂铸造热交换原理分析及特点液态金属浇入金属型覆砂铸型以后，“铸件——覆砂层——金属型”是一个不稳定的热交换系统，分析传热特点有以下三种情况1、当覆砂层热阻远大于铸球、铸段热阻时，覆砂层在正常的厚度之内(3-30mm)，铸球、铸段的冷却速度随着覆砂层厚度的减少而增大。
2、当覆砂层的厚度超过某一厚度以后，金属型对铸球、铸段冷却已不产生影响，这时就相当于普通的砂型铸造或树脂砂铸造。由于覆砂层的导热系数比金属型的导热系数小得多，所以铸球、铸段冷却缓慢。
3、当金属型的热阻远大于覆砂层热阻时，覆砂层厚度太薄，这时就相当于金属型铸造了。
试验表明，当覆砂层厚度小于2mm时，铸球、铸段的冷却强度与金属型(厚涂料)相近；覆砂层大于30mm时，其冷却强度则相当于普通树脂砂铸造。
覆砂层有效地调节了铸球、铸段的冷却速度。一方面金属液在注入型腔时不与金属型直接接触，不会发生过冷；另一方面又使冷却速度大于砂型铸造。当铁水浇入金属型覆砂铸型后，冷却速度与砂型相比提高了3-6倍左右，其结果使铸球、铸段的晶粒明显细化、均匀，金相组织致密，内部无铸造缺陷，综合机械性能显著提高。而金属型所具有的刚性，又使型腔不易变形，铸球、铸段尺寸精度和表面质量又比砂型大为提高。
由于金属型覆砂，浇铸过程中铁水不与金属型型腔直接接触，金属型发生热疲劳和热裂纹的机率大幅度降低。
同时，铸球、铸段的外形尺寸靠覆砂层控制，金属型的型腔可直接铸出而不需机械加工，其制造费用明显降低。
采用本发明工艺方法生产的耐磨球平均精度CT7级左右，表面粗糙度12.5μm左右；铸造工艺出品率80％以上，正品率97％以上，明显高于砂型和一般金属型；同时该方法适用于材料为多元合金白口铸铁、直径范围∮20-∮120耐磨球的生产。
本发明的工艺方法，既适用于自动化生产线生产，又适用于半自动化生产及其它生产方式的生产。
图1为本发明工艺用于自动化生产线的工艺路线图。
具体实施例方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地描述。
当本发明方法用于自动化生产线时，A、准备覆砂的铁模(金属上、下模)在生产线上被驱动装置推进至与型板适配的位置，自控装置举升型板与铁模配合并根据所需覆砂层的厚度自动调整二者之间的间隙，当球碗直径为50mm时，覆砂厚度为2.5mm，调整二者之间的间隙为2.5mm。B、专用高压射砂机通过铁模上4-6只射砂孔向模内均匀射砂，射砂压力一般控制在0.4MPa左右。C、射砂结束后，电加热装置自动通电，热量通过型板传递至覆砂层使之受热固化，固化后的砂层在金属模球碗模腔内形成一个表面光洁和尺寸精确的薄壳，覆砂层的加热温度在200℃，加热时间20秒。D、加热完成后型板退出，金属模被推进至下一个工位，此时金属膜覆砂工序完成。
根据生产实践，覆砂前的金属模温度控制在150℃。
接着翻转铁模，清理金属模，为后序工序作准备。
再接下来是按工艺路线，进行后续的金属上、下模板的合模、浇铸、冷却、开模取得铸件和清理模具工序。
权利要求
1.磨球的新铸造生产工艺，包括金属上、下模板的合模、浇铸、冷却、开模和铁模清理工序，其特征在于在金属上、下模板的合模工序前增设在金属上、下模板的球碗内表面覆砂的工序，具体工步为，A、取与金属上、下模板上球碗配合的型板，将型板与金属模板合型，按球碗覆砂厚度调整型板与金属模板之间的距离；B、将调整好间距的型板与金属模板放置在高压射砂机上，向模内均匀射砂；C、射砂结束后，通电加热覆砂层，加热温度为190～240℃，加热时间为20～30秒；D、取下型板，即完成金属模板上球碗的覆砂工序。
2.根据权利要求1所述的磨球的新铸造生产工艺，其特征在于将金属上、下模板预热，预热温度为130～160℃。
3.根据权利要求1所述的磨球的新铸造生产工艺，其特征在于所述射砂的射砂压力为0.3～0.6MPa。
4.根据权利要求1所述的磨球的新铸造生产工艺，其特点在于所述在金属模板球碗内覆砂的厚度为2～10mm。
全文摘要
本发明涉及一种磨球的新铸造生产工艺，其特点是在金属上、下模板的合模工序前增设在模板的球碗内表面覆砂的工序，具体工步为，A、将型板与金属模板合型，按球碗覆砂厚度调整型板与金属模板之间的距离；B、在高压射砂机上，向模内均匀射砂；C、射砂结束后，通电加热覆砂层。该方法生产的耐磨球平均精度CT7级左右，表面粗糙度12.5μm左右；铸造工艺出品率80％以上，正品率97％以上；同时该方法适用于材料为多元合金白口铸铁、直径范围∮20－∮120耐磨球的生产。该工艺方法既适用于自动化生产线生产，又适用于半自动化生产及其它生产方式的生产。
文档编号B22C9/06GK1485167SQ0313227
公开日2004年3月31日 申请日期2003年8月5日 优先权日2003年8月5日
发明者陈宗明, 陈晓, 周元行, 周利生, 李水根, 俞海清, 赵金华 申请人:安徽省宁国市耐磨材料总厂