一种铁型覆砂铸造正时齿轮室的加工工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种铁型覆砂铸造正时齿轮室的加工工艺，包括以下步骤：⑴制备上模、下模和模芯；⑵模芯放入上模、下模的型腔中，从喷砂口，向型腔中射砂；⑶起模，取出模芯后合模；⑷原料配比后放入熔炼炉内加热，熔炼出铁温度为1520℃±10℃；⑸采用随流孕育处理方式，对铁水进行孕育处理；⑹将铁水由模型的浇注口注入型腔中，浇注温度控制在1330℃-1470℃；⑺冷却后开箱，开箱保温8分钟时间；⑻取出铸件，清除铸件外的覆砂层；⑼抛丸清磨铸件后检验，完成。采用本发明铁型覆砂铸造正时齿轮室的加工工艺，对正时齿轮室进行铸造加工，能够有效提高铸件刚度、硬度等力学性能的同时，改善断面均匀性，提高切削性能。
【专利说明】一种铁型覆砂铸造正时齿轮室的加工工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种机械零件的铸造加工方法，尤其是一种采用铁型覆砂铸造方式加工正时齿轮室的加工工艺。
【背景技术】
[0002]正时齿轮室是柴油机上的最重要零件之一，担当着整个柴油机齿轮传动系统、发电机等柴油机辅助装置的安装重任，故制造要求较高，属于发动机A类件。正时齿轮室都是铸造成铸件后经切削加工而成，铸件毛坯在铸造过程中，无论在其成分、金相组合及均匀性方面都有很高的要求，否则铸件毛坯中如果存在应力及硬点，铸件在切削加工过程中就会产生变形及让刀现象，导致工件报废。所以铸造的铸件必须同时具备使用力学性能和切削性能，传统的砂模铸造很难保证铸件的各项性能。CN102310163A，公开了一种发动机齿轮室的消失模铸造方法，其在模具中注入可发性制模颗粒，经加热、冷却后生产出各个模片，将干燥后的各模片按要求粘接为一个整体，粘接上浇注系统，得到消失模模型，在模型表面浸涂专用涂料后进行干燥处理，将消失模模型置于砂箱内，注入干砂后，在表面覆盖一层薄膜，浇注熔炼好的溶液，消失模模型被融化，空间被溶液所取代，溶液冷却后取出铸件。利用该消失模铸造方法加工齿轮室铸件，铁水的流动前沿是热解的消失模产物，即消失模热解后产生气体和液体，它会与铁水发生反应并影响到铁水的充填，进而影响铸件的硬度等性能，铸件性能得不到有效提高；如果铁水充型过程中热解产物不能顺利排除，就容易引起气孔、皱皮、增碳等缺陷，这对浇注系统的工艺要求就显著提高了，铸造工艺存在很大的变化性；另外，该消失模模型为一次性的，每加工一个铸件就需要制作一个消失模模型，然而消失模模型制作时，需要进行加热、干燥、粘接等工序，模型精度不能统一，且这种铸造方式的模型成本较高，要求有一定的生产批量，否则很难获得好的经济效益。
【发明内容】
[0003]设计目的:避免【背景技术】中的不足之处，设计一种能够有效提高铸件刚度、硬度等力学性能的同时，改善断面均匀性，提高切削性能的铁型覆砂铸造正时齿轮室的加工工艺。
[0004]设计方案:为了实现上述设计目的。1、采用铁型覆砂工艺对正时齿轮室进行铸造，是本发明的第一个技术特征。这样设计的目的是，铁水浇注到模型型腔中形成铸件，铸件外侧为覆砂层，覆砂层外侧为铁模型，铁型壁厚和覆砂层厚度有效地调节了铸件的冷却速度，铸件的结晶和冷却速度明显加快，使铸件晶粒细化，力学性能和使用性能显著提高；而且，解决了砂模铸造和消失模铸造时，需要花费大量时间和精力制造模型，覆砂造型快速、方便，二、三分钟之内便可造型完毕，型砂密度、铸型表面硬度等通过设备就能保证统一一致性，且不需要涂刷任何涂料，既得到了表面光洁的铸件，又提高了铸件的形状、尺寸精度和力学性能，其生产的铸件硬度比普通铸造方法生产的铸件硬度要高20个HB单位左右，大大提高了铸件硬度，同时也有效提高了生产效率。2、由铁型上喷覆的覆砂薄层形成铸件的型腔，熔炼的铁水经浇注系统注入型腔中形成铸件，是本发明的第二个技术特征。这样设计的目的是，铸件在铸造时，其铁型上喷覆的覆砂层厚度与铸件的冷却速度有着很大关系，覆砂层越厚，冷却速度就越慢，然而对于正时齿轮室较高的硬度要求来说，覆砂层的厚度就需要喷覆的薄一些，而当覆砂层厚度控制在4-10mm范围内时，正时齿轮室能够达到很高的硬度；铁水注入型腔中后填充，将气体挤出型腔，随着覆砂层的形状冷却凝固，形成的铸件不含气体等杂物，铸件的尺寸精度和致密性得到有效提高，铸件断面十分均匀。3、在铁水注入型腔前，对铁水进行孕育处理，是本发明的第三个技术特征。这样设计的目的是，在铁水浇注前，采用随流孕育方式对铁水进行孕育处理，在铁水中加入75#硅铁孕育剂，孕育剂随铁水一并流入型腔中，采用的孕育剂为孕育量0.3%的75#硅铁，能够增加铸件的共晶团数，消除渗碳体，分散或者减少磷共晶，改善铸件的塑性和韧性，经过随流孕育处理后，铸件的金相组织得到有效改善，基体珠光体大于90%，石墨形态以A形石墨为主，石墨片长4-6级，渗碳体和磷共晶总量不大于3%，铸件的切削性能得到有效提高。4、对铁水孕育处理前，进行碳硅分析，是本发明的第四个技术特征。这样设计的目的是，孕育处理前，采用碳硅分析仪等设备对铁水的含碳量和含硅量进行检测分析，提前对铸件的碳和硅含量进行有效控制并处理，铸造时将碳含量控制在3.3-3.5%，硅含量控制在1.7-2.5%，有效地提高了铸件的刚度、硬度等性能，满足正时齿轮室的安装、使用等较高要求，提高产品质量。
[0005]技术方案:一种铁型覆砂铸造正时齿轮室的加工工艺，包括以下步骤:
⑴制备上模、下模和模芯；
⑵模芯放入上模、下模的型腔中，从喷砂口，向型腔中射砂；
⑶起模，取出模芯后合模；
⑷原料配比后放入熔炼炉内加热，熔炼出铁温度为1520°C ±10°C ；
(5)采用随流孕育处理方式，对铁水进行孕育处理；
(6)将铁水由模型的浇注口注入型腔中，浇注温度控制在1330°C-1470°C ；
(7)冷却后开箱，开箱保温8分钟时间；
⑶取出铸件，清除铸件外的覆砂层；
⑶抛丸清磨铸件后检验，完成。
[0006]本发明与【背景技术】相比，一是减少了喷涂涂料等工序，简化了模型的制造工艺，每次铸造时，只需喷覆形成覆砂层即可，有效提高了生产效率，节约了大量时间和人力、设备等成本；二是外层铁型和内层覆砂薄层的结构，有效改善了铸件的冷却速度，大大提高了铸件的硬度、刚度等力学性能，铸造的正时齿轮室铸件的硬度达到180-240HBS，同一平面硬度差不大于15HB，有效提高正时齿轮室的铸造质量，降低铸件报废率；三是铁水在覆砂层影响下冷凝形成铸件，型腔中不存在气体等杂质，有效保证了铸件的刚度、致密性，铸造的铸件断面十分均匀，保证了铸件的切削性能；四是采用硅铁孕育剂对铁水进行随流孕育，使得铸件的金相组织得到有效改善，铸造的正时齿轮室铸件的基体珠光体大于90%，以A型石墨为主，石墨片长4-6级，渗碳体和磷共晶总量不大于3%，有效提高了铸件的加工和使用性倉泛。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明。
[0008]附图1为本发明铁型覆砂铸造正时齿轮室的加工工艺的流程框架图。【具体实施方式】[0009]下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。[0010]参照附图1。一种铁型覆砂铸造正时齿轮室的加工工艺，包括以下步骤: ⑴制备上模、下模和模芯，上模、下模形成一个近似正时齿轮室的型腔，而模芯的形状也近似正时齿轮室； ⑵将模芯放入上模、下模的型腔中，从喷砂口，向型腔中射砂，在型腔中形成一覆砂层，向型腔内射砂时，射砂压力为3-5kg/cm2，射砂时间2S，型腔中的覆砂层厚度为4-10mm ；⑶起模，将模芯从型腔中取出后，清理型腔中的残余砂，然后合模； ⑷对炉内的原材料进行配比，配比标准为C3.2-3.5%、Sil.7-2.2%、Mn0.5-0.8%、P≤0.1%、S≤0.1%，原料配比后放入熔炼炉内加热，熔炼出铁温度为1520°C ±10°C ；
(5)利用碳娃分析仪,对铁水进行碳娃分析,铁水的碳娃分析控制,碳含量3.3-3.5%,娃含量 1.7-2.5% ；(6)随流孕育处理，采用孕育量为0.3%的75#硅铁孕育剂，对铁水进行孕育处理； ⑴将铁水由模型的浇注口注入型腔中，浇注温度控制在1330°C -1470°C，浇注时间为每箱12-20秒； (8)冷却后开箱，开箱保温8分钟时间； ⑶取出铸件，清除铸件外的覆砂层； (10)抛丸清磨铸件后检验，完成铸件加工。[0011]上述铸件在出箱清砂后，可以先进行热处理，再抛丸清磨，铸造的正时齿轮室的尺寸精度较高，致密性好，其本体硬度达180-240HBS，同一平面硬度差不大于15HB ;其基体珠光体大于90%,以A型石墨为王，石墨片长4-6级,渗碳体和憐共晶总量不大于3%,有效提闻了正时齿轮室铸件的硬度、刚度、断面均匀性等性能，提高正时齿轮室铸件后续加工的稳定性，提高正时齿轮室的生产质量和生产效率。[0012]需要理解到的是:上述实施例虽然对本发明的设计思路作了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本发明设计思路的简单文字描述，而不是对本发明设计思路的限制，任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种铁型覆砂铸造正时齿轮室的加工工艺，包括以下步骤: ⑴制备上模、下模和模芯； ⑵模芯放入上模、下模的型腔中，从喷砂口，向型腔中射砂； ⑶起模，取出模芯后合模； ⑷原料配比后放入熔炼炉内加热，熔炼出铁温度为1520°c ±10°C ； (5)采用随流孕育处理方式，对铁水进行孕育处理； (6)将铁水由模型的浇注口注入型腔中，浇注温度控制在1330°C-1470°C ； (7)冷却后开箱，开箱保温8分钟时间； ⑶取出铸件，清除铸件外的覆砂层； ⑶抛丸清磨铸件后检验，完成。
2.根据权利要求1所述的铁型覆砂铸造正时齿轮室的加工工艺，其特征是:向型腔内射砂时，射砂压力为3-5kg/cm2，射砂时间2S。
3.根据权利要求1所述的铁型覆砂铸造正时齿轮室的加工工艺，其特征是:型腔中的覆砂层厚度为4-10mm。
4.根据权利要求1所述的铁型覆砂铸造正时齿轮室的加工工艺，其特征是:熔炼炉内铁水原料的配比为，C3.2-3.5%、Sil.7-2.2%、Mn0.5-0.8%、P ≤ 0.1%、S ≤ 0.1%。
5.根据权利要求1所述的铁型覆砂铸造正时齿轮室的加工工艺，其特征是:对铁水进行随流孕育处理时，采用孕育量为0.3%的75#硅铁孕育剂。
6.根据权利要求1所述的铁型覆砂铸造正时齿轮室的加工工艺，其特征是:将铁水注入型腔中时，其浇注时间为每箱12-20秒。
7.根据权利要求1所述的铁型覆砂铸造正时齿轮室的加工工艺，其特征是:铁水在孕育处理前，对铁水进行碳硅分析。
8.根据权利要求7所述的铁型覆砂铸造正时齿轮室的加工工艺，其特征是:铁水的碳娃分析，碳含量3.3-3.5%,娃含量1.7-2.5%ο
【文档编号】B22C9/24GK103600036SQ201310500268
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年10月23日 优先权日:2013年10月23日
【发明者】王利强 申请人:杭州德曼汽车零部件有限公司