硼铸铁缸套的铸造生产工艺及装置的制作方法

本发明属于柴油机部件加工技术领域，具体涉及一种硼铸铁缸套的铸造生产工艺及装置。

背景技术

现有的柴油机缸套，目前材质都是铌合金。目前铌合金有如下不足:1.市场反应耐磨性差。2.本体硬度偏低，现场检测平均硬度172.5hbw。现在市场硼合金缸套用用较多，但普遍是离心铸造，本体硬度高基本都可以达到200hbw以上，本体组织硬质相呈断续网状分布，分散状时硬质相占视场面积的6％-10％。但离心机设备成本投入大，考虑有些公司实际生产批量不太大，为了节省成本，采用现场具有的中频炉设备进行熔炼和树脂砂设备进行造型制芯，基本没有投资成本，而且还会降低缸套铸件生产成本。铸铁的熔炼工艺，不加预处理剂的感应电炉熔炼有自身的问题，如：白口倾向大，石墨化程度不符合要求，石墨形态差，即使在炉料配比不变、原铁液的成分符合要求、铁液温度相同的条件下，也很难保持铸铁的性能稳定。传统的树脂砂铸造缸套一般采用一箱两件，生产效率低，场地占用大。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种硼铸铁缸套的铸造生产工艺，科学合理，简单易行，制得的硼铸铁缸套耐磨性得到较大提高，并且比铌缸套成本降低；本发明同时提供了硼铸铁缸套的铸造生产装置，可节约成本，提高生产效率，提高产品质量。

本发明所述的硼铸铁缸套的铸造生产工艺，步骤如下：

(1)将生铁、铬铁、锰铁和部分废钢加入到中频电炉熔炼，扒渣；

(2)再加入磷铁、硼铁、铜、碳化硅和剩余废钢搅拌熔炼，取样化验符合原铁水要求时出铁；

(3)加入孕育剂搅拌，扒渣，得到浇铸液；

(4)造型工艺采用呋喃树脂砂制型制芯，水平分型，浇铸液立式浇铸一箱6件，即得。

以重量百分数计，

炉料干净、干燥，不得有油污、铁锈等杂质。

步骤(1)中部分废钢的加入量是废钢总质量的2/3。

步骤(1)中熔炼温度为1380-1420℃。

步骤(2)中原铁水成分如下，以重量百分数计：

步骤(2)中熔炼温度为1460-1500℃。

步骤(2)中加入碳化硅前，原铁水表面应清除浮渣，加入碳化硅后迅速加入干净废钢，把碳化硅压入铁水充分搅拌，在15分钟后铁水水温度1460-1500℃，取样化验符合原铁水要求时出铁，出铁温度1500-1520℃。

碳化硅作为预处理剂的作用，对抗中频电炉熔炼铁水形核率少，白口倾向大，易于产生过冷石墨的特点。碳化硅的粒度为3-5mm。在出铁水前20-40分钟加入碳化硅预处理剂，选择此时铁水温度和时机获得外来质点，一是碳化硅吸收率高，二是在结晶前外来质点不易消失，后续结晶过程中被充分利用，能够提高铁水中的石墨的形核能力，细化石墨最终获得高性能的铸件。

步骤(3)中的孕育剂为硅钡和硅铁的混合物，硅钡的质量为生铁、铬铁、锰铁、废钢、磷铁、硼铁、铜和碳化硅总质量的0.3-0.5％，硅铁的质量为生铁、铬铁、锰铁、废钢、磷铁、硼铁、铜和碳化硅总质量的0.1-0.3％。

步骤(3)中的浇铸液即孕育后的铁水成分如下，以重量百分数计：

步骤(3)中孕育剂在铁水包出至铁水量的1/3-2/3时加入，浇铸前进行充分的搅拌扒渣。

步骤(4)中浇铸温度为1350-1420℃。

步骤(4)中造型工艺采取水平分型，造型后90度翻转立式浇铸，一箱6件。

本发明所述的硼铸铁缸套的铸造生产装置，包括砂箱、砂芯，砂箱内设置直浇道、内浇道和横浇道，直浇道设置在砂箱的中部位置，与砂芯轴线平行设置，内浇道分别垂直于砂芯轴线设置在砂箱的中部和底部，中部的内浇道利用铸件连通充当内浇道，横浇道用于连通底部的内浇道，横浇道和内浇道均位于直浇道两侧，横浇道和中部的内浇道均与直浇道连通，砂芯顶部侧壁上设置出气孔。

所述的砂芯采用顶端开口，底端封闭的中空结构。

所述的砂芯在铁水经过的所有区域刷涂醇基涂料，涂层厚度0.5mm-0.8mm。

所述的砂箱内共设有六个砂芯，每三个为一组对称分布在直浇道两侧。

本发明一箱6件，浇铸系统采取底注式加中注式的特殊浇注系统，底部和中间内浇道都采用薄片式，方便清理不宜带肉。中间内浇道利用铸件联通充当内浇道，减低铸件底部内浇道处的砂型的局部过热，减轻了铸件局部缩松倾向，减低了废品率。砂芯采用一端开口另一端封闭的中空结构，既减轻了砂芯重量，降低了发气量，减低了成本，又防止了铁水钻芯头的可能性，这种结构极大提高了砂芯的排气效率，降低了铸件的气孔发生概率。出气孔设置在一侧，浇铸铸件时，浇注工站在没有出气孔的一侧，防止铁水溢出伤到浇注工。

本发明的有益效果是：

本发明性能检测，采取一件缸套圆周对称部位取了4个试块，加工成直径6mm的试棒，得到缸套本体强度在320mpa以上，硬度220hbw以上。金相检测，本体硬质相呈网状或均匀分散状分布网孔直径≤150μm，硬质相占视场面积的15％。石墨形态为a+b型石墨，石墨级别1-2级。

本发明一箱6件，可节约成本，提高生产效率，提高产品质量，中间内浇道利用铸件联通充当内浇道，减低铸件底部内浇道处的砂型的局部过热，减轻了铸件局部缩松倾向，减低了废品率。砂芯采用一端开口另一端封闭的中空结构，既减轻了砂芯重量，降低了发气量，减低了成本，又防止了铁水钻芯头的可能性，这种结构极大提高了砂芯的排气效率，降低了铸件的气孔发生概率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的俯视结构示意图。

图3是图1的左视结构示意图。

图中：1、砂芯；2、减轻孔；3、直浇道；4、铸件；5、出气孔；6、内浇道；7、横浇道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述：

实施例1

(1)将生铁、铬铁、锰铁和部分废钢加入到中频电炉熔炼，扒渣；

(2)再加入磷铁、硼铁、铜、碳化硅和剩余废钢搅拌熔炼，取样化验符合原铁水要求时出铁；

(3)加入硅钡和硅铁搅拌，扒渣，得到浇铸液；

(4)造型工艺采用呋喃树脂砂制型制芯，水平分型，浇铸液立式浇铸一箱6件，即得。

以重量百分数计，

步骤(1)中部分废钢的加入量是废钢总质量的2/3。

步骤(1)中熔炼温度为1380℃。

步骤(2)中原铁水成分如下，以重量百分数计：

步骤(2)中熔炼温度为1500℃。

步骤(3)中硅钡的质量为生铁、铬铁、锰铁、废钢、磷铁、硼铁、铜和碳化硅总质量的0.3％，硅铁的质量为生铁、铬铁、锰铁、废钢、磷铁、硼铁、铜和碳化硅总质量的0.3％。

步骤(4)中浇铸温度为1420℃。

如图1-图3所示，本发明所述的硼铸铁缸套的铸造生产装置，包括砂箱、砂芯1，砂箱内设置直浇道3、内浇道6和横浇道7，直浇道3设置在砂箱的中部位置，与砂芯1轴线平行设置，内浇道6分别垂直于砂芯1轴线设置在砂箱的中部和底部，中部的内浇道6利用铸件4连通充当内浇道6，横浇道7用于连通底部的内浇道6，横浇道7和内浇道6均位于直浇道3两侧，横浇道7和中部的内浇道6均与直浇道3连通，砂芯1顶部侧壁上设置出气孔5。砂芯1采用顶端开口，底端封闭的中空结构，中间的空腔为减轻孔2。砂芯1在铁水经过的所有区域刷涂醇基涂料，涂层厚度0.5mm-0.8mm。砂箱内共设有六个砂芯1，每三个为一组对称分布在直浇道3两侧。

造型工艺采用呋喃树脂砂制型制芯，水平分型，造型后90度翻转立式浇铸，一箱6件布置。砂型砂芯1在铁水经过的所有区域刷涂醇基涂料，涂层厚度0.5-0.8mm，合箱前烘干。合箱时砂芯1芯头和分型面处，用封箱膏密封，防止铁水包芯头呛火积分型面处跑火。

实施例2

(1)将生铁、铬铁、锰铁和部分废钢加入到中频电炉熔炼，扒渣；

(2)再加入磷铁、硼铁、铜、碳化硅和剩余废钢搅拌熔炼，取样化验符合原铁水要求时出铁；

(3)加入硅钡和硅铁搅拌，扒渣，得到浇铸液；

(4)造型工艺采用呋喃树脂砂制型制芯，水平分型，浇铸液立式浇铸一箱6件，即得。

以重量百分数计，

步骤(1)中部分废钢的加入量是废钢总质量的2/3。

步骤(1)中熔炼温度为1420℃。

步骤(2)中原铁水成分如下，以重量百分数计：

步骤(2)中熔炼温度为1460℃。

步骤(3)中硅钡的质量为生铁、铬铁、锰铁、废钢、磷铁、硼铁、铜和碳化硅总质量的0.4％，硅铁的质量为生铁、铬铁、锰铁、废钢、磷铁、硼铁、铜和碳化硅总质量的0.1％。

步骤(4)中浇铸温度为1350℃。

实施例3

(1)将生铁、铬铁、锰铁和部分废钢加入到中频电炉熔炼，扒渣；

(2)再加入磷铁、硼铁、铜、碳化硅和剩余废钢搅拌熔炼，取样化验符合原铁水要求时出铁；

(3)加入硅钡和硅铁搅拌，扒渣，得到浇铸液；

(4)造型工艺采用呋喃树脂砂制型制芯，水平分型，浇铸液立式浇铸一箱6件，即得。

以重量百分数计，

步骤(1)中部分废钢的加入量是废钢总质量的2/3。

步骤(1)中熔炼温度为1390℃。

步骤(2)中原铁水成分如下，以重量百分数计：

步骤(2)中熔炼温度为1480℃。

步骤(3)中硅钡的质量为生铁、铬铁、锰铁、废钢、磷铁、硼铁、铜和碳化硅总质量的0.5％，硅铁的质量为生铁、铬铁、锰铁、废钢、磷铁、硼铁、铜和碳化硅总质量的0.2％。

步骤(4)中浇铸温度为1400℃。