一种耐磨钢件的精密铸造方法与流程

本发明涉及金属铸件表面处理技术领域，具体为一种耐磨钢件的精密铸造方法。

背景技术：

铸钢件因其机械性能高，价格便宜，广泛应用于航空、航天、船舶、电子、五金、泵阀等领域，但是由于其比重大，该比重为7.8g/cm3，由其改装成的零部件或设备等质量大，甚至出现超重情况，在一定程度上制约了零部件和设备的功效，因此，钢铸件结构设计上，在不影响机械性能的情况下，逐渐向轻型发展，以减轻零部件或设备的质量，提高其功效。

然而，由于钢铸件的固有铸造特性，轻型铸件不易浇筑成型，特别是壁厚小于2mm以下的产品，合格率不高，强度要求不达标，严重影响生产进度和增加生产成本，传统的熔模铸造方法是通过提高钢水温度或提高浇筑速度等方法，但这些方法容易增加铸件缩孔、疏松等缺陷，容易引起变形，增加加工成本等。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种耐磨钢件的精密铸造方法，解决了传统的熔模铸造方法容易增加铸件缩孔、疏松等缺陷，容易引起变形，增加加工成本的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种耐磨钢件的精密铸造方法，具体包括以下步骤：

s1、模具设计：根据钢件的外形通过三维建模软件进行建模优化设计，通过建模获取建立钢件模具的整体三维模型；

s2、模具制备：根据钢件模具整体三维模型的厚度、尺寸、弧度参数设置工艺参数，将聚苯乙烯粉末加入到激光烧结3d制造机中，然后将聚苯乙烯粉末均匀地铺在工作台上并被加热至加工温度，启动激光器，调节激光器的脉冲及扫描器的扫描角度，使激光束与工作台在一个二维层面进行扫描，利用激光束对钢件模具进行烧结，对烧结后的模具表面进行清洗、打磨和涂蜡，将模具进行焙烧，焙烧完成后进行冷却；

s3、钢件成型：将钢件原料在电炉中进行熔融，熔融温度1650摄氏度，熔融时间为3小时，在熔融的最后一小时向熔融料中加入钨粉，将钢件原料熔融成钢液后进行浇铸，将s2中的模具进行预热，将钢液注入预热后的模具中，在钢液全部浇注完成后对模具进行冷却，对冷却成型后的钢件胚件使用锻造机进行热锻；

s4、性能处理：将s3中的钢件胚件进行热处理，用950摄氏度正火加热后，进行空冷，在空冷后使用600摄氏度进行回火，胚件在高温炉中进行加热，对胚件进行淬火处理，加热温度为800-900摄氏度，加热时间为3-5分钟，然后对钢件胚件进行粗加工，粗加工后在850摄氏度下对钢件进行调质处理，最后将完成调制处理后的钢件胚件进行精打磨，得到耐磨钢件。

优选的，所述步骤s2中，在测量钢件各项尺寸数据的时候，均在测量的尺寸数据上增加0.5mm的加工余量。

优选的，所述步骤s2中，在聚苯乙烯粉末中加入有质量百分比为0.06％的滑石粉、0.08％氧化铝粉末和0.12％碳化钙粉末。

优选的，所述步骤s2中，激光束在加工平面上扫描的方式为分区域扫描，并且激光功率为18w，扫描速度为1500mm/s，扫描间距为0.16mm，加工温度为110摄氏度。

优选的，所述步骤s3中，电炉的型号为30kgss81-22中频无芯感应电炉，无芯感应炉无铁芯穿过感应器，分为工频感应炉、三倍频感炉、发电机组中频感应炉、可控硅中频感应炉、高频感应炉，感应炉的优点在于损耗原料比其他设备要小很多。

优选的，所述步骤s3中，模具的预热温度为在200摄氏度保持10分钟，然后在350摄氏度保持8分钟，最后在450摄氏度保持15分钟。

优选的，所述步骤s3中，对模具的冷却速度为1.8℃/min，然后将钢件的成型胚件在900摄氏度下保持5小时，然后在550摄氏度下保持60分钟，锻造机的型号为600吨锤式锻造机。

优选的，所述步骤s4中，对钢件胚件淬火处理的优选加热温度为900摄氏度，加热时间优选为5分钟。

聚苯乙烯，是一种无色透明的热塑性塑料，具有高于100℃的玻璃转化温度，烧结稳定且快速，同时收缩率波动小，一般在0.2％～0.5％，在聚苯乙烯中加入滑石粉、氧化铝粉末和碳化钙粉末，可以进一步减小收缩率，降低钢件的翘曲程度。

(三)有益效果

本发明提供了一种耐磨钢件的精密铸造方法。与现有技术相比具备以下有益效果：

该耐磨钢件的精密铸造方法，通过s1、模具设计：根据钢件的外形通过三维建模软件进行建模优化设计，通过建模获取建立钢件模具的整体三维模型；s2、模具制备：根据钢件模具整体三维模型的厚度、尺寸、弧度参数设置工艺参数，将聚苯乙烯粉末加入到激光烧结3d制造机中，然后将聚苯乙烯粉末均匀地铺在工作台上并被加热至加工温度，启动激光器，调节激光器的脉冲及扫描器的扫描角度，使激光束与工作台在一个二维层面进行扫描，利用激光束对钢件模具进行烧结，对烧结后的模具表面进行清洗、打磨和涂蜡，将模具进行焙烧，焙烧完成后进行冷却；s3、钢件成型：将钢件原料在电炉中进行熔融，熔融温度1650摄氏度，熔融时间为3小时，在熔融的最后一小时向熔融料中加入钨粉，将钢件原料熔融成钢液后进行浇铸，将s2中的模具进行预热，将钢液注入预热后的模具中，在钢液全部浇注完成后对模具进行冷却，对冷却成型后的钢件胚件使用锻造机进行热锻；s4、性能处理：将s3中的钢件胚件进行热处理，用950摄氏度正火加热后，进行空冷，在空冷后使用600摄氏度进行回火，胚件在高温炉中进行加热，对胚件进行淬火处理，加热温度为800-900摄氏度，加热时间为3-5分钟，然后对钢件胚件进行粗加工，粗加工后在850摄氏度下对钢件进行调质处理，最后将完成调制处理后的钢件胚件进行精打磨，得到耐磨钢件，采用这样的加工铸造方法，可以有效地降低铸件出现缩孔、疏松缺陷，并且加工出来的铸件强度和耐磨性能都较高，钢件不易出现变形，有效地降低钢件的加工成本。

附图说明

图1为本发明耐磨钢件的精密铸造方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例提供一种技术方案：一种耐磨钢件的精密铸造方法，具体包括以下步骤：

s1、模具设计：根据钢件的外形通过三维建模软件进行建模优化设计，通过建模获取建立钢件模具的整体三维模型；

s2、模具制备：根据钢件模具整体三维模型的厚度、尺寸、弧度参数设置工艺参数，将聚苯乙烯粉末加入到激光烧结3d制造机中，然后将聚苯乙烯粉末均匀地铺在工作台上并被加热至加工温度，启动激光器，调节激光器的脉冲及扫描器的扫描角度，使激光束与工作台在一个二维层面进行扫描，利用激光束对钢件模具进行烧结，对烧结后的模具表面进行清洗、打磨和涂蜡，将模具进行焙烧，焙烧完成后进行冷却；

s3、钢件成型：将钢件原料在电炉中进行熔融，熔融温度1650摄氏度，熔融时间为3小时，在熔融的最后一小时向熔融料中加入钨粉，将钢件原料熔融成钢液后进行浇铸，将s2中的模具进行预热，将钢液注入预热后的模具中，在钢液全部浇注完成后对模具进行冷却，对冷却成型后的钢件胚件使用锻造机进行热锻；

s4、性能处理：将s3中的钢件胚件进行热处理，用950摄氏度正火加热后，进行空冷，在空冷后使用600摄氏度进行回火，胚件在高温炉中进行加热，对胚件进行淬火处理，加热温度为800-900摄氏度，加热时间为3-5分钟，然后对钢件胚件进行粗加工，粗加工后在850摄氏度下对钢件进行调质处理，最后将完成调制处理后的钢件胚件进行精打磨，得到耐磨钢件，同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。

本发明中，步骤s2中，在测量钢件各项尺寸数据的时候，均在测量的尺寸数据上增加0.5mm的加工余量。

本发明中，步骤s2中，在聚苯乙烯粉末中加入有质量百分比为0.06％的滑石粉、0.08％氧化铝粉末和0.12％碳化钙粉末，聚苯乙烯，是一种无色透明的热塑性塑料，具有高于100℃的玻璃转化温度，烧结稳定且快速，同时收缩率波动小，一般在0.2％～0.5％，在聚苯乙烯中加入滑石粉、氧化铝粉末和碳化钙粉末，可以进一步减小收缩率，降低钢件的翘曲程度。

本发明中，步骤s2中，激光束在加工平面上扫描的方式为分区域扫描，并且激光功率为18w，扫描速度为1500mm/s，扫描间距为0.16mm，加工温度为110摄氏度。

本发明中，步骤s3中，电炉的型号为30kgss81-22中频无芯感应电炉，无芯感应炉无铁芯穿过感应器，分为工频感应炉、三倍频感炉、发电机组中频感应炉、可控硅中频感应炉、高频感应炉，感应炉的优点在于损耗原料比其他设备要小很多。

本发明中，步骤s3中，模具的预热温度为在200摄氏度保持10分钟，然后在350摄氏度保持8分钟，最后在450摄氏度保持15分钟。

本发明中，步骤s3中，对模具的冷却速度为1.8℃/min，然后将钢件的成型胚件在900摄氏度下保持5小时，然后在550摄氏度下保持60分钟，锻造机的型号为600吨锤式锻造机。

本发明中，步骤s4中，对钢件胚件淬火处理的优选加热温度为900摄氏度，加热时间优选为5分钟。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。