专利名称：一种轴承保持架近净形化铸造方法
一种轴承保持架近净形化铸造方法駄领域本发明涉及轴承保持架的铸造技术，具体为一种轴承保持架近净形化铸造方法。背景駄目前，国内轴承制ii^^用的大中型(或高速重载)轴承保持架一直沿用先 整铸厚实套管毛坯，再经过车床全部车削外形和兜孔(即镗孔)加工成形的落后 生产工艺。金属利用率只有15~20%左右，生产lt成品保持架需要耗用54t铸件， 不仅生产成本高，而且耗麟材，生产球谢呆持架又存在加工过程中散发大量石 墨粉尘严重污染环境和危害人身健康。而采用熔模(精密)铸造、压铸、挤压铸 造，其工艺较为复杂，成本较高，生产周期长，生产 低。发明内容本发明的目的在于提出一种轴承保持架近净形化铸造方法，解决整铸厚实套 管毛坯带来的金属利用率低等问题。本发明的技术方案是一种轴承保持架近净形化铸造方法，具体步骤如下(1) 将模样做成微零件最终形状和尺寸精度的模具，采用具有造型和排气 功能的双层组合为一体的背吸式上砂箱，下层箱为造型砂箱，造型砂箱在背面的 砂型上扎有排气孔，上层箱为真空抽气箱；(2) 合箱后在低压铸造丰肚密封处理后充型浇注，浇注时先开启与真空抽气 箱相连的真空抽气阀对铸型型腔抽真空排气，然后以分级增压工艺法充型凝固， 使铸件始终处于由浇道和升液管不断补充金属液的条件下凝固结晶，直至全部凝 固而获得近净形化铸件。所述的轴承保持架近净形化铸造方法，型腔喷凃含有重量占24%氧化铁粉的 醇基块干、凃料，氧化铁精粉粒度140/200目。所述步骤(2)中，抽真空压力比充型压力低10%。所述增压工艺法分级增压(1) 升液充型时，抽真空压力为P,i.0176-0.0265MPa,充型压力 P2=0.0196-0.0294MPa;(2) 当充满型腔后立即关闭上型真空抽气阀，在充型压力 P2=0.0196-0.0294MPa下保持至铸件形成凝固壳，即可i4A增压阶段；(3) 增压阶腿力为P3^0.15-0.47MPa，直至铸j條固，卸除炉内压力，使 升液管和浇道中未凝固的金属液回落到炉中，然后开型取出铸件。所述模样接近零件最终形状，只留出供车床校正外形和支臂间兜 L加工所需 加工余量，校正外形加工余量按CT7-9级标准预留，兜孔加工余量为5-8mm;所 述轴承保持架支臂间兜孔外边，于保持架外径内侧支臂间设置厚度为3-5mm、长 度与支臂长度平齐的弧形筋板，使兜 L部位做成半透孔。戶，的轴承保持架近净形化铸造方法，铸itX艺布置可以为一箱多件的不同 直径保持架模样錢群铸形式，采用水平分型，并在单面模板上安装多件布置的 可换模具，铸件间距为铸件壁厚的1.5-2.0倍，分型面设在保持架中档边下沿处； 直径超过0400mm的铸件设置2-3个升液管。臓的轴承保持架近净形化铸造方法，采用C。2水玻璃硬化砂或脂硬化水玻 璃砂在漏模lnJlit型，下型用50/100目擦洗砂，上型的面砂和背砂分别用50/100 目和20/40目擦洗砂。所^h层箱口平面加工出密封槽，以便压入梯形高压密封胶圈后与造型后的 下层箱紧固形成整体密封系统；在上下型合箱时在分型面箱口处铺上一周厚度为 1.0-1.5 mm、宽度为40-50 mm的纸板，板作为密封垫压紧；使用型腔内形成与 升液充型方向一致的排气系统，上型在背面要扎出直径为04-6mm，深度距铸件 表面15-20匪、孑U巨为40-50匪的排气孔。所述铸件材质可以为黄铜ZCuZn40Pb2、 ZCuZn40Mn2、 ZCuZn40Mn3Fel 、 ZCuZn35A12Mn2Fel 、铝青铜ZCuAL10Fe3Mn2或球墨#^ QT400-18。本发明的有益效果是1、本发明轴承保持架近净形化铸造方法，近似的铸造出保持架的支臂及其兜 孔的雏形，只留出供车床校正外形和支臂间5祝L加工所需少量加工余量的近净形 化铸件。以优化铸造成形方法，采用简便实用的铸造技术(而不是熔模精铸，压 铸、挤压铸造等复杂工艺)使铸{判妾近零件的最终微和尺寸精度，提高生产效率，降低生产成本，可实现规模化工业生产。2、 本发明可完全扭转传统工艺的先整铸厚实套管毛坯，再经过车床全部车削 和支臂间兜孔部位全部镗削加工成形的落后工艺。可根本解决原工艺存在的高耗 能、高耗材、高石墨粉尘污染(对球铁而言)的"三高"问题。可使金属利用率从现在的15%-20%提高到85%-90%，可实现国家规定的绿色铸造、清洁生产、 可持续发展的目标。本发明适用于球铁和有色合金铸造保持架的生产。3、 本发明将模样做成接近零件最终形状和尺寸精度的模板快换模具，采用 C02改性水玻璃硬化砂，在漏模^Jl造型，型腔喷涂含有2-6%氧化铁粉的醇^±央 干涂料(氧化铁可起至微冷作用，结晶效果好，可防止縮孔、纟辭么，陷等)，形成 高刚度和表面光洁度高的铸型，在低压铸造机上充型浇注，以分级增压工艺法充 型凝固，待铸件有一定凝固壳(2-3mm)时，加大增压压力，使铸件始终处于由 浇道和升液管在较高压力下不断补充金属液的条件下凝固结晶，直至全部凝固而 获得尺寸精度为CT7-9级，表面粗糙度为Ra6.3-12.5的少加工余量的近净形化铸 件。4、 本发明采用具有造型和排气功能的双层组合为一体的背n奴上砂箱，使型 腔内形成与升液充型方向一致的排气系统，大大降低型腔内的反压力，更有禾盱 平稳快速充型结晶而不巻入气体和夹渣。5、 本发明铸itX艺布置为一箱多件的，群铸形式，浇注系统安S瞎距铸件 较近部位，分型面设在保持架中档边下沿处，直^^过04OOmm的铸件最好设置 2个升液管，有利于快速升液充型，增压补液结晶，也有利于涛件凝固后卸除炉 内压力使浇道和升液管中未凝固的金属液落回到炉中。
图1-图3为轴承保持架结构示意图。其中，图1为俯视图；图2为图1的 A-A剖视图；图3为图2的B-B剖视图。图4-图5为本发明真空抽气箱结构示意图。其中，图4为主视图；图5为图 4的C-C剖视图。图6为常规低压铸造工艺示意图。图中，l支臂；2兜孔；3中档边；4筋板；5外壳；6带孔:统架；7固定架； 8多孔板；9金属网罩；IO密封槽；11导柱；12滑套；13下型；14保温炉；15 液M属；16升液管；17坩埚；18浇口； 19密封垫；20型躬 ； 21上型；22顶杆；23顶板；24抽气孔。 具敝施力式本发明轴承保持架近净形化铸造方法，近似的铸造出保持架的支臂及其兜孔 的雏形，只留出供车床校正外形和支臂间兜孔加工所需少量加工余量的近净形化 铸件。以优化铸造^f方法，采用简便实用的铸造技术(而不是熔模f歸，压铸、 挤压铸造等复杂工艺)使铸#1妾近零件的最终形状和尺寸精度，提高生产效率， 降低生产成本，可实现规模化工业生产。其主要技术要点为1) 如图l-3所示，将保持架模样做成^1终零件皿和尺寸精度的模样， 水平分型，分型面设在保持架中档边3下沿处，并在单面模板上安装(多件布置) 快换模具，为保证保持架支臂1强度和刚度(有的支臂长度达150-200mm，两支 臂1间是各自分离的兜孔2，装配支7承滚动体用)，在兜孔部位.做半透孔，靠兜孔 的外边(保持架外径内侦忮臂间)留出厚度为3-5mm，长度与支臂长度平齐的弧 形筋板4，既可防止热处理时受热变形，又有利于防止机加工时变形，此筋板可 在加工最后兜孔时加工掉(镗孔时两个支臂端部都用压板压紧固定后镗孔)。2) 采用价格低的环保型C02改性水玻璃硬化砂(劍旨硬化水玻璃砂)，在漏 丰莫禾;U:分别造上下型，下型用50/100目擦洗砂，上型的面砂和背砂分别用50/100 目和20/40目擦洗砂，上型在背面要扎出直径为04-6mm,深度距铸件表面 15-20mm、孑U巨为40-50mm的排气孔。型腔用涂料喷涂机均匀喷凃含有重量占 2-6%氧化铁精粉(140/200目，其中通过200目的氧化铁精粉重量占9-12%)的 醇基快干涂料，点燃烘干。涂料配方为石墨粉28-30%，碱性酚醛树脂6~8%， 氧化铁粉2-6%，工业酒精56-60%。此种涂f榷度高，不起皮，烧结性能好，在 高温下有好的变形性，會统效防止型、芯表面浸渗金属液，提高铸件表面光洁度，同时因氧化铁粉有较强的激冷作用(相当于y條)，促j检属液:快速冷却凝固，尤 其为管状铸件在低压铸造ah浇注创造了顺序凝固的有利条件。本发明采用溃散性能优良、瞬时强度高、硬化快的改性水玻璃，如沈阳铸造研究所生产的909 型改性水玻璃等。如图6所示，常规氏压铸造机包括导柱ll、滑套12、下型13、保^l:户14、 液态金属15、升液管16、柑埚17、浇口 18、密封垫19、型腔20、上型21、顶 杆22、顶板23等。其中，采用气垫控审鹏夂气，适合于金属型铸造。本发明采用 背吸式上砂箱结构，可适用于砂型铸造。3) 上砂箱结构设计为具有造型和排气功能的双层组合为一体的背吸式砂箱，下层箱为造型砂箱，上层箱为真空抽气箱。如图4-5所示，背吸式砂箱的上层箱 包括外壳5、带 L，架6、固定架7、多 L板8、金属网罩9、密封槽10等，外 壳5内侧设置带孔支承架6，带孔支承架6底部连接多孑L板8，多孔板8底部设置 金属网罩9，金属网罩可防止砂子抽到真空泵中。箱口平面车出深度为5mm，宽 度为6.5 mm的密封槽10，以便压入梯形高压密封胶圈后，通过固定架7与造型 后的下层箱(箱口车平)用螺栓紧固形成整体密封系统。在上下型合箱时在分型 面箱口处铺上一周厚度为1.0-1.5匪，宽度为40-50謹的水浸稍软的纸板(或 胶板)作为密封垫压紧，以防止箱口漏气影响排气效果。合箱后移到常规的低压 铸造ah密封处理后准备浇注(机架下边装有熔炼保温电炉)，浇注时先开启抽气 孔24处的真空抽气阔对铸型型腔抽真空排气，抽真空压力可视铸型大小，铸件数 量，3t^程度等因素，选择比充型压力(P2=0.0196-0.0294MPa)低10%左右，即 P尸P2X90。/o^0.0176-0.0265MPa，由于型腔内部原有的和新产生的气体气压大大减 小(即型腔内PM:充型的反压力降低)，这时即可采取分级增压工艺法进行平稳压 送金属液充型而不巻入气体，当充满型腔后立即关闭上型真空抽气阀，保持充型 压力15-20秒左右，使铸件形成凝固壳，即可进入增压阶段，增压压力为 P3=0.15-0.47MPa，保压时间在3-5射中左右，直至铸件凝固，卸除炉内压力，使 升液管和浇道中未凝固的金属液回落到炉中，并冷却一段时间开型取出铸件。4) 铸型工艺布置及浇注系统由于铸件都是直径0250力1500 mm，辐高为 60-200 mm的数百个品种的套管形铸件，可按一箱多件皿群涛形式布置，视铸 件重量和直径大小，可布置24件，铸件间距为铸件壁厚的1.5-2.0倍。浇注系统 为底注开放式或半开放式浇注系统，金属液由升液管(直径大的铸件可安排2-3 个升液管)乡殖浇道，再接多个均布的内浇道漱卜侧缝隙式浇道与铸件相M。
权利要求
1. 一种轴承保持架近净形化铸造方法，其特征在于，具体步骤如下(1)将模样做成接近零件最终形状和尺寸精度的模具，采用具有造型和排气功能的双层组合为一体的背吸式上砂箱，下层箱为造型砂箱，造型砂箱在背面的砂型上扎有排气孔，上层箱为真空抽气箱；(2)合箱后在低压铸造机上密封处理后充型浇注，浇注时先开启与真空抽气箱相连的真空抽气阀对铸型型腔抽真空排气，然后以分级增压工艺法充型凝固，使铸件始终处于由浇道和升液管不断补充金属液的条件下凝固结晶，直至全部凝固而获得近净形化铸件。
2、 按照权利要求1所述的轴承保持架近净形化铸造方法，其特征在于型腔喷涂含有重量占2-6%氧化铁粉的醇對央干涂料，氧化铁精粉粒度140/200目。
3、 按照权利要求1戶皿的轴承{呆持架近净形化铸造方纟去，其特征在于戶， 步骤(2)中，抽真空压力比充型压力低10%。
4、 按照权利要求1所述的轴承保持架近净形化铸造方法，其特征在于，戶， 增压工艺法分级增压-(1) 升液充型时，抽真空压力为P,峋.0176-0.0265MPa，充型压力 P2=0.0196-0.0294MPa;(2) 当充满型腔后立即关闭上型真空抽气阀，在充型压力 P2=0.0196-0.0294MPa下保持至铸件形成凝固壳，即可^A增压阶段；(3) 增压阶腿力为P艸.15-0.47MPa，直至铸裕疑固，卸除炉内压力，使 升液管和浇道中未凝固的金属液回落至U炉中，然后开型取出铸件。
5、 按照权利要求1所述的轴承保持架近净形化铸造方法，其特征在于戶， 模样接近零件最终微，只留出供车床校正外形和支臂间兜 L加工所需加工賴， 校正外形加工余量按CT7-9级标准预留，兜孔加工余量为5-8mm;所述轴承保持 架支臂间兜 L外边，于保持架外径内侧支臂间设置厚度为3-5mm、长度与支臂长 度平齐的弧形筋板，使兜孔部位做成半透孔。
6、 根据权利要求1所述的轴承保持架近净形化铸造方法，其特征在于铸造 工艺布置为一箱多件的不同直径保持架模样套装群铸形式，采用水平分型，并在单面模板上安装多件布置的可换模具，铸件间距为铸件壁厚的1.5-2.0倍，分型面 设在保持架中档边下沿处；直径超过0400mm的铸件设置2-3个升液管。
7、 按照权利要求1所述的轴承保持架近净形化铸造方法，其特征在于采用 C02水玻璃硬化砂或脂硬化7K玻璃砂在漏模机Jb^型，下型用50/100目擦洗砂， 上型的面砂和背砂分别用50/100目和20/40目擦洗砂。
8、 根据权利要求1所述的轴承保持架近净形化铸造方法，其特征在于所述 上层箱口平面加工出密封槽，以fflE入梯形高压密封胶圈后与造型后的下层箱紧 固形成整体密封系统；在上下型合箱时在分型面箱口处铺上一周厚度为1.0-1.5 mm、宽度为40-50 mm的纸板^l交板作为密封垫压紧；使用型腔内形成与升液充 型方向一致的排气系统，上型在背面要扎出直径为04-6mm，深度距铸件表面 15-20mm、孑li巨为40-50mm的排气孔。
9、 根据权利要求1所述的轴承保持架近净形化铸造方法，其特征在于所述 铸件材质为黄铜ZCuZn40Pb2 、 ZCuZn40Mn2 、 ZCuZn40Mn3Fel 、 ZCuZn35A12Mn2Fel 、铝青铜ZCuAL10Fe3Mn2或球墨纖QT400-18。
全文摘要
本发明涉及轴承保持架的铸造技术，具体为一种轴承保持架近净形化铸造方法，解决整铸厚实套管毛坯带来的金属利用率低等问题，适用于球铁和有色合金铸造保持架的生产。具体步骤(1)将模样做成接近零件最终形状和尺寸精度的模具，采用具有造型和排气功能的双层组合为一体的背吸式上砂箱；(2)合箱后在低压铸造机上密封处理后充型浇注，浇注时先开启与真空抽气箱相连的真空抽气阀对铸型型腔抽真空排气，以分级增压工艺法充型凝固，使铸件始终处于由浇道和升液管在较高压力下不断补充金属液的条件下凝固结晶，直至全部凝固而获得近净形化铸件。本发明可使金属利用率从现在的15％-20％提高到85％-90％，可实现国家规定的绿色铸造、清洁生产、可持续发展的目标。
文档编号B22C3/00GK101264512SQ20071001059
公开日2008年9月17日 申请日期2007年3月14日 优先权日2007年3月14日
发明者镇 吴, 徐永良 申请人:吴成玉