一种高铁用制动盘摩擦环铁模覆砂铸造装置及铸造工艺的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种高铁用制动盘摩擦环铁模覆砂铸造工艺及铸造装置。
【背景技术】
[0002]制动盘是高铁行业用的零部件。此件呈圆环状，外径(摩擦环铸件外圆)Φ 1050mm,内径(摩擦环铸件内圆)Φ730mm，高度61mm，壁厚不均，最大处49mm，制动盘表面分布高度35mm宽度8.3mm间距23-30的散热筋，在Φ890πιπι(螺栓孔中心所在的圆周)圆上分布椭圆形和圆形的脐子(凸台)。
[0003]值得注意的是，机加工时，首先，以散热筋外侧拔模筋拔模角小端(散热筋顶端车去4.5_后)所在圆角为基准车削摩擦环铸件的外圆；然后，以车削后的摩擦环外圆为装卡定位基准车削摩擦环内圆；最后，以车削后的摩擦环内圆为装卡定位基准，打Φ890_圆周上分布的螺栓孔。因此为了满足产品特点，对铸件有如下要求:
[0004]1、以上四个圆在制造过程中要保持正圆，圆度要求2mm ；
[0005]2、以上四个圆在铸件上要保持同心；
[0006]3、铸件在任何径向方向上的变形量要小于2mm ；
[0007]4、另外，在毛坯上，作为装卡定位点到4个凸台面要在同一水平面上，并且此水平面、摩擦面和摩擦面背面要互相平行；
[0008]5、Φ890圆周上分布的螺栓孔尺寸公差要求正负1mm。
[0009]制动盘结构看似简单，但要铸出满足以上要求的铸件是比较困难的，主要质量问题是铸件的变形、上表面夹渣、气孔等缺陷。
[0010]目前生产制动盘铸件的主要方式是采用树脂砂铸造工艺技术生产，但废品率很高，分析导致废品的具体原因如下:1.制动盘铸件呈圆环形，且直径较大，导致在具体生产过程中经常出现铸件变形的情况；2.制动盘铸件壁厚差距大，在生产过程中经常出现冷隔现象造成铸件缺陷，或是内部产生缩松缺陷；3.制动盘铸件经常出现涨箱，导致铸件超差；
4.制动盘铸件表面有很多筋，筋与筋之间的型砂紧实度较低，此处经常出现铁包砂，后续对铸件进行清理困难；5.铸件的砂型紧实度不能很好控制，造成铸件收缩不稳定，结果导致铸件尺寸超差。现有对于制动盘铸件的生产方法得到的制动盘表面质量差、工艺出品率低，生产成本高。由于我国高铁产业的不断发展，高铁制动盘的需求量不断增加，国内生产质量难以满足需求，因此制动盘基本都靠进口，现在亟需能够保证制动盘质量和精度的铸造装置及工艺方法。
【发明内容】
[0011]本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种高铁用制动盘摩擦环铁模覆砂铸造工艺及铸造装置，该工艺方法制造的制动盘摩擦环尺寸精度高、变形量小、表面质量好、车削加工量小，工艺出品率高，极大提高了铸件质量，有效降低了生产成本。
[0012]为实现上述目的，本发明采用下述技术方案:
[0013]—种高铁用制动盘摩擦环铁模覆砂铸造装置，包括上模造型装置和下模造型装置，所述上模造型装置包括上模板，所述上模板上设有上模样，所述上模样为圆环状，所述上模板在上模样中孔处设有浇注系统，所述上模板上方配合有上砂箱，所述上模板内装有水平设置的电加热棒；所述下模造型装置包括下模板，所述下模板上方配合有下砂箱，所述下模板内装有水平设置的电加热棒；所述上砂箱和下砂箱上配合设置有定位导向装置。
[0014]所述上模板放置于第一设备连接底座上，第一设备连接底座下部设有顶箱杆。
[0015]所述上砂箱的两侧均设有吊把。
[0016]所述上砂箱与上模板的配合面处设有多个开口槽；在高温状态下，砂箱与砂箱、砂箱与加热模之间有时会出现抱死现象，很难使之分开，这时可以使用撬棍等工具通过撬砂箱开口槽使其分离，然后在吊开砂箱。
[0017]所述上砂箱的侧面上设有多个砂箱锁紧槽；通过紧固螺栓把上下箱锁紧，限制砂箱的纵向方向。
[0018]所述上砂箱的侧面上设有若干个翻箱辅助孔，增设翻箱辅助孔后，翻转时，可用工具穿过辅助孔，用力促使砂箱翻转。
[0019]所述浇注系统为底注半封闭半开放式浇注系统，所述浇注系统包括内浇道、横浇道和直浇道，所述直浇道设于上模样中心处，所述直浇道与横浇道连通，横浇道与内浇道连通，横浇道与上模样的内环相连接。此种结构能起到使铁液充型平稳、挡渣、减少夹渣、气孔缺陷的作用。
[0020]所述横浇道为圆弧状，直浇道两侧均通过浇道通道与横浇道连通，所述横浇道的圆弧与上模样的圆环位于同心圆内。
[0021]所述上砂箱中心处设有直浇道堵块，直浇道堵块与直浇道的位置相适配。
[0022]所述上砂箱上表面处环形布设射砂嘴垫块和排气塞。
[0023]所述上砂箱与上模样之间间隙为5_9mm。
[0024]所述定位导向装置包括设于上砂箱的定位销和设于下砂箱的定位套，所述定位销和定位套的位置相配合，所述下砂箱上还设有导向套；采用销套配合来限制砂箱合箱后的横向变动。
[0025]所述下模板设于第二设备连接底座上，所述第二设备连接底座下部设有顶箱杆。
[0026]所述下砂箱的两侧设有吊把。
[0027]所述下砂箱的中部设有射砂嘴垫块，方便拆卸更换，一旦垫块受损，拆掉旧垫块更换，砂箱即可重新使用。
[0028]所述下砂箱与下模板的配合面处设有均匀分布的排气槽，位于下砂箱外侧的排气槽的外侧与外界相通，位于下砂箱内侧的排气槽通过排气孔与外界相通。
[0029]—种高铁用制动盘摩擦环铁模覆砂铸造工艺，包括以下步骤:
[0030]步骤1:铸造前准备工作，对铸造装置及射芯机进行检查；
[0031]步骤2:制作制动盘覆膜砂芯，射砂造型，完成浇注前处理；
[0032]步骤3:熔炼金属至液态，进行浇注。
[0033]所述步骤1中对铸造装置进行检查的步骤为:
[0034]先检查铸造装置的各部件是否完整，然后检查铸造装置的各连接件是否紧固，调节顶箱杆使其处于正常工作位置并进行试运行，检查铸造装置的射砂通道的流畅性和射砂口的密封性，确保铸造装置可以正常工作。
[0035]所述步骤2的具体步骤为:
[0036]步骤(2-1):用热芯盒制作制动盘覆膜砂芯，备用；
[0037]步骤(2-2):对铸造装置进行加热，电加热外模至190-220 °C，将砂箱烘烤至180-240 °C ；
[0038]步骤(2-3):将上砂箱和下砂箱分别放置于相应的电加热外模内，然后用射砂机进行射砂造型；
[0039]步骤(2-4):射砂完成后，起模，检查并修复砂型，运至合箱区，待用；
[0040]步骤(2-5):通过定位导向装置，将上下砂箱合箱，并紧固上下砂箱；
[0041]步骤(2-6):合箱后，在浇注系统处放置覆膜砂制作的浇口杯。
[0042]所述步骤(2-3)中在上砂箱造型时，在上砂箱浇注系统的直浇道处放置直浇道挡块。
[0043]所述步骤(2-3)中进行射砂造型时射砂压力0.3-0.4Mpa，射砂时间2_5s，保温40_60so
[0044]所述步骤(2-3)中起模前将上砂箱中直浇道挡块取出；起模时，撬动开口槽处，使上砂箱和下砂箱分离，用工具穿过翻箱辅助孔进行翻箱操作，以掌控砂箱的平稳性，确保砂型顺利起模。
[0045]所述步骤3的具体步骤为:
[0046]步骤(3-1):当铁液温度达到1550°C时，将电炉内铁液浇入浇包，并进行炉前球化处理；然后静置铁液，待铁液温度达到1310°C -1360°C时，进行浇注，浇注过程中进行随流孕育处理；
[0047]步骤(3-2):浇注完后冷却8-9分钟，将砂箱放置于振动平台上进行振动，使铸件脱落。
[0048]所述步骤(3-1)中浇注时，浇包口距离浇口杯300-500mm，保持浇口杯充满状态，浇注过程不能间断。