大型箱體類零件覆膜砂殼型鑄造工藝方法
【專利摘要】一種大型箱體類零件覆膜砂殼型鑄造工藝方法，射砂口形狀：長扁形狀，射砂機(jī)壓力6-7kg，用雨淋式澆注系統(tǒng)，澆道達(dá)到80-90個，溫度：14700C-15000C?；瘜W(xué)成份：C:3.7-3.9?Si:1.4-1.7?Mn:0.3-0.4?P:0.02-0.03?S:0.010-0.013。用覆膜砂制作鑄件內(nèi)芯和外殼，澆道個數(shù)增加；改變澆道分布間距、澆孔孔徑、傾斜角度，使金屬液分成多股細(xì)流注入型腔，減輕對鑄型的沖擊，保證同一截面上溫度均勻，鐵水在短時間內(nèi)沖滿型腔，由于液面的不斷攪動，上浮的夾雜物不容易粘附在型壁或型芯上，澆注系統(tǒng)擋渣效果好。
【專利說明】大型箱體類零件覆膜砂殼型鑄造工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鑄造【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及大型箱體類零件覆膜砂殼型鑄造工藝方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]本項(xiàng)目是利用殼型鑄造法鑄造原理生產(chǎn)箱體類零件。殼型鑄造法是一種利用合成樹脂覆膜砂制取模殼和型芯盒，鑄造出高品質(zhì)鑄件的工藝方法。經(jīng)歷了半個多世紀(jì)的研究與開發(fā)，殼型鑄造法得到了很大的發(fā)展。與普通砂型鑄造相比，殼型鑄造具有設(shè)備投資少，占地面積小，生產(chǎn)方便，生產(chǎn)效率高，鑄造用砂量少，生產(chǎn)現(xiàn)場粉塵少、噪聲小、對環(huán)境的污染小，生產(chǎn)的鑄件表面質(zhì)量好，尺寸精度高，材料性能好等特點(diǎn)，其應(yīng)用前景非常廣闊。
[0003]隨著我國機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，汽車工業(yè)和液壓件制造業(yè)等領(lǐng)域?qū)﹁T件的表面質(zhì)量提出了更高的要求。近幾年，國內(nèi)鑄造行業(yè)造型技術(shù)發(fā)展較快，汽車工業(yè)中已出現(xiàn)了用酚醛樹脂熱法覆膜砂殼芯取代呋喃樹脂砂生產(chǎn)汽缸體中圓棒芯、變速箱體型芯的趨勢。但在解決大型箱體類鑄件外形面積較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，化學(xué)成分要求較高，澆注時要求模殼承受鐵水高溫時鑄件不變型不破損這一難題，一直不理想。本項(xiàng)目就是基于提高大型箱體類鑄件在鑄造中表面質(zhì)量的提高而提出。，使在我國鑄造行業(yè)中用覆膜砂鑄造的企業(yè)很多，但都只是采用了覆膜砂做內(nèi)芯。特別是對20公斤以上，外形面積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，化學(xué)成分及外觀質(zhì)量要求高的箱體類零件，還很少有企業(yè)去使用。原因是:體形大、重量重的鑄件在澆注的時候，外殼很容易在1500度左右的高溫和鐵水的雙重壓力下變形、損壞、破裂。針對這一課題，本企業(yè)經(jīng)過不斷的努力，采用創(chuàng)新的殼型鑄造新工藝，成功解決這一難題。
[0004]I)、研究適宜成型的覆膜砂原料配比，即石英砂、樹脂、樹脂粉配比。要求成型時對環(huán)境污染小，模殼成型后有一定硬度、韌性、耐熱度。
[0005]2)、根據(jù)箱體類鑄件特點(diǎn)，確定適宜的射砂方式、射砂口結(jié)構(gòu)、射砂壓力及時間。
[0006]3)、確定適宜的芯盒加熱溫度、時間，以及模殼成型硬化與溫度和殼型厚度等因素變化規(guī)律。
[0007]4)、確定適宜的熔煉方式及澆注的熔煉鐵水溫度。
[0008]5)、確定適宜的澆注方式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種大型箱體類零件覆膜砂殼型鑄造工藝方法，
一、解決的關(guān)鍵問題及采用的關(guān)鍵技術(shù):
I)、根據(jù)大型箱體類鑄件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計射砂口結(jié)構(gòu)及布局位置。設(shè)計射砂口形狀:長扁形狀，長 200-350mm,寬 15_25mm。
[0010]2)、根據(jù)大型箱體類鑄件復(fù)雜程度及壁厚情況，設(shè)計射砂機(jī)壓力；采用6_7kg壓力。
[0011]3)、設(shè)計澆注系統(tǒng):采用新型雨淋式澆注系統(tǒng)，根據(jù)箱體結(jié)構(gòu)不同，改變澆道分布間距、孔徑、傾斜角度等，澆道達(dá)到80-90個。[0012]4)、大型箱體類鑄件對化學(xué)成分要求高，為保證鑄件質(zhì)量，除對成型模殼和芯盒的要求外，還需對熔煉鐵水的溫度、化學(xué)成分進(jìn)行監(jiān)控。
[0013]鑄件材料:QT450-10,GB/T1348-1988
抗拉強(qiáng)度ob (MPa): ^ 450 條件屈服強(qiáng)度σ 0.2 (MPa) 310 伸長率δ (%):≤10 硬度:160 ~210ΗΒ控制要點(diǎn):
溫度:1470°C -1500°C 化學(xué)成份:
C:3.7-3.9 S1:1.4-1.7 Mn:0.3-0.4 P:0.02-0.03 S:0.010-0.013
5)、使用覆膜砂制作鑄件內(nèi)芯和外殼，根據(jù)不同結(jié)構(gòu)的鑄件，通過改變射砂成型的壓力、溫度、射砂口結(jié)構(gòu)等，制作出具有足夠的強(qiáng)度和韌性的內(nèi)芯和外殼模。
[0014]6)、改變傳統(tǒng)的澆注方式，采用創(chuàng)新的雨淋式澆注系統(tǒng)，根據(jù)箱體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，澆道由20-40個，增加到80-90個；通過改變澆道分布間距、澆孔孔徑、傾斜角度等，使金屬液在分成多股細(xì)流注入型腔時，減輕對鑄型的沖擊，保證了同一截面上溫度分布均勻，避免局部過熱現(xiàn)象；使鐵水在短時間內(nèi)沖滿型腔，既保證了澆注速度又減少了鐵水對殼心壁的沖擊力，同時由于液面的不斷攪動，使上浮的夾雜物不容易粘附在型壁或型芯上，澆注系統(tǒng)擋渣效果好。從而保證鑄件尺寸的穩(wěn)定和表面粗糙度，加工時廢品率很低。
[0015]7)、采用覆膜砂新的造型工藝方法，使用新型頂部雨淋式澆注法澆注，不但省去了挖澆道和冒口，而且主澆道也省 去了三分之一，鑄件成品率可以達(dá)到94%左右，大大降低了生產(chǎn)成本。而用傳統(tǒng)的成型方法鑄造時，首先需要挖澆道、冒口，鑄件成品率只能達(dá)到65%左右。
[0016]本企業(yè)創(chuàng)新的殼型鑄造新工藝方法，已經(jīng)HG485AU360HY差減殼等多種配套大型箱體類鑄件進(jìn)行多批次試驗(yàn)獲得成功，受到用戶好評。
[0017]二、工藝方法主要有以下幾方面的創(chuàng)新:
1、本鑄造工藝方法采用覆膜砂殼型模鑄造，取代傳統(tǒng)原材料，解決了因鑄造排渣而產(chǎn)生的環(huán)境污染問題。新型覆膜砂工藝方法在成型時產(chǎn)生的有害物少、節(jié)約能源，綠色環(huán)保。本工藝方法適宜生產(chǎn)的鑄件種類多，尤其是對大型箱體類鑄件的生產(chǎn)，具有極大的競爭優(yōu)勢和廣泛的市場前景。
[0018]2、采用覆膜砂成型鑄件內(nèi)壁型芯盒和外表面模殼，只要保證型模內(nèi)壁的質(zhì)量，就能保證鑄件外表面的粗糙度。
[0019]3、根據(jù)不同鑄件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和壁厚的變化，將模殼覆砂層厚度設(shè)計制成6_15mm。
[0020]4、為保證模殼內(nèi)壁的質(zhì)量，選擇70-140目覆膜砂成型。鑄件粗糙度可達(dá)到Ra6.3-12.5ym或更好。而傳統(tǒng)工藝采用40— 70目潮膜砂造型，粗糙度一般最好時只能達(dá)至Ij 25 μ m0
[0021]5、采用6-7公斤壓力射入成型機(jī)內(nèi)進(jìn)行加熱硬化制模。確保外殼模型在成型后的內(nèi)壁及殼芯外壁有足夠的強(qiáng)度和韌性，在承受鐵水高溫和壓力時不變形，從而保證鑄件尺寸的穩(wěn)定和表面粗糙度，
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
1、射砂口結(jié)構(gòu)創(chuàng)新:根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計射砂口結(jié)構(gòu)及布局位置。設(shè)計射砂口形狀:為長扁形狀，長200-350mm，寬15_25mm。
[0022]2、根據(jù)箱體結(jié)構(gòu)，利用重力作用原理設(shè)計出新型的雨淋式澆注系統(tǒng)。傳統(tǒng)的雨淋雨淋式澆注系統(tǒng)的澆道只有20-40個，在澆注較小的箱體零件時還可以，但在澆注大型箱體類零件時，會產(chǎn)生局部過熱、沖擊過大、在同一截面上溫度分布不均勻等現(xiàn)象。
[0023]為適應(yīng)鑄造業(yè)對大型箱體類鑄件的需要，我們對傳統(tǒng)的雨淋澆道進(jìn)行了結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，澆道由只有20-40個，增加到80-90個；而且根據(jù)箱體結(jié)構(gòu)不同，改變澆道分布間距、孔徑、傾斜角度等，使金屬液在分成多股細(xì)流注入型腔時，減輕對鑄型的沖擊，保證了同一截面上溫度分布均勻，避免局部過熱現(xiàn)象；同時由于液面的不斷攪動，使上浮的夾雜物不容易粘附在型壁或型芯上，澆注系統(tǒng)擋渣效果好。通過大量的試驗(yàn)，采用這種創(chuàng)新結(jié)構(gòu)的雨淋式澆注系統(tǒng)，完全能夠達(dá)到大中型箱體類鑄件對其結(jié)構(gòu)和外觀表面粗糙度的要求，不但省去了挖澆道和冒口，而且主澆道也省去了三分之一，工藝成品率已經(jīng)可以達(dá)到94%左右，大大降低了生產(chǎn)成本。
[0024]主要技術(shù)指標(biāo)
(1)要求鑄件產(chǎn)品無縮松、縮孔、裂紋、夾渣等缺陷；
(2)要求鑄件澆注合格率達(dá)93%~95%
(3)要求鑄件外表面表 面粗糙度達(dá)到Ra6.3^12.5 μ m
(4)制定出生產(chǎn)高質(zhì)量大型箱體類鑄件的生產(chǎn)工藝規(guī)范，指導(dǎo)批量化生產(chǎn)。
[0025]技術(shù)方案的效果
采用覆膜砂成型鑄件內(nèi)壁型芯盒和外表面模殼，取代傳統(tǒng)制模方式；解決因鑄造排渣而產(chǎn)生的環(huán)境污染問題。新型覆膜砂成型時產(chǎn)生的有害物少、節(jié)約能源，綠色環(huán)保。根據(jù)箱體類鑄件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計出新型的雨淋式澆注系統(tǒng)；對箱體類鑄件的生產(chǎn)，具有極大的競爭優(yōu)勢和廣泛的市場前景。通過對造型一熔煉一澆注工藝的優(yōu)化，制定出生產(chǎn)高質(zhì)量大型箱體類鑄件的生產(chǎn)工藝規(guī)范，指導(dǎo)批量化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0026]本發(fā)明的所述的大型箱體類零件覆膜砂殼型鑄造工藝方法，【具體實(shí)施方式】再說明如下:
1、本鑄造工藝方法采用覆膜砂殼型模鑄造，取代傳統(tǒng)原材料，解決了因鑄造排渣而產(chǎn)生的環(huán)境污染問題。新型覆膜砂工藝方法在成型時產(chǎn)生的有害物少、節(jié)約能源，綠色環(huán)保。本工藝方法適宜生產(chǎn)的鑄件種類多，尤其是對大型箱體類鑄件的生產(chǎn)，具有極大的競爭優(yōu)勢和廣泛的市場前景。
[0027]2、采用覆膜砂成型鑄件內(nèi)壁型芯盒和外表面模殼，只要保證型模內(nèi)壁的質(zhì)量，就能保證鑄件外表面的粗糙度。
[0028]3、根據(jù)不同鑄件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和壁厚的變化，將模殼覆砂層厚度設(shè)計制成6_15mm。
[0029]4、為保證模殼內(nèi)壁的質(zhì)量，選擇70-140目覆膜砂成型。鑄件粗糙度可達(dá)到Ra6.3-12.5ym或更好。而傳統(tǒng)工藝采用40— 70目潮膜砂造型，粗糙度一般最好時只能達(dá)至Ij 25 μ m0
[0030]5、采用6-7公斤壓力射入成型機(jī)內(nèi)進(jìn)行加熱硬化制模。確保外殼模型在成型后的內(nèi)壁及殼芯外壁有足夠的強(qiáng)度和韌性，在承受鐵水高溫和壓力時不變形，從而保證鑄件尺寸的穩(wěn)定和表面粗糙度，
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
射砂口結(jié)構(gòu)創(chuàng)新:根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計射砂口結(jié)構(gòu)及布局位置。設(shè)計射砂口形狀:為長扁形狀，長200-350mm，寬15_25mm。
[0031]根據(jù)箱體結(jié)構(gòu)，利用重力作用原理設(shè)計出新型的雨淋式澆注系統(tǒng)。傳統(tǒng)的雨淋雨淋式澆注系統(tǒng)的澆道只有20-40個，在澆注較小的箱體零件時還可以，但在澆注大型箱體類零件時，會產(chǎn)生局部過熱、沖擊過大、在同一截面上溫度分布不均勻等現(xiàn)象。
[0032]為適應(yīng)鑄造業(yè)對大型箱體類鑄件的需要，我們對傳統(tǒng)的雨淋澆道進(jìn)行了結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，澆道由只有20-40個，增加到80-90個；而且根據(jù)箱體結(jié)構(gòu)不同，改變澆道分布間距、孔徑、傾斜角度等，使金屬液在分成多股細(xì)流注入型腔時，減輕對鑄型的沖擊，保證了同一截面上溫度分布均勻，避免局部過熱現(xiàn)象；同時由于液面的不斷攪動，使上浮的夾雜物不容易粘附在型壁或型芯上，澆注系統(tǒng)擋渣效果好。通過大量的試驗(yàn)，采用這種創(chuàng)新結(jié)構(gòu)的雨淋式澆注系統(tǒng)，完全能夠達(dá)到大中型箱體類鑄件對其結(jié)構(gòu)和外觀表面粗糙度的要求，不但省去了挖澆道和冒口，而且主澆道也省去了三分之一，工藝成品率已經(jīng)可以達(dá)到94%左右，大大降低了
制作鑄件外殼及芯盒工藝流程 集件、配料、制芯、檢驗(yàn)、入庫。
[0033]1、集合格的石英砂、酚醛樹脂、酚醛樹脂粉:檢查石英砂、酚醛樹脂、酚醛樹脂粉是否合格。
[0034]2、將石英砂、酚醛樹脂、酚醛樹脂粉攪拌均勻。比例:100:1:1
3、檢查砂料的均勻度
4、對制芯機(jī)加熱預(yù)熱:芯盒溫度加溫到200°C?220°C，將型砂加入砂倉。
[0035]5、將型砂加注嘴對準(zhǔn)芯盒口，加注型砂，將芯盒注滿。
[0036]6、保溫2?3分鐘后取出內(nèi)芯。
[0037]7、去除內(nèi)芯飛邊。保證合模處過渡光滑。
[0038]8、檢查內(nèi)芯尺寸、外觀。
[0039]9、進(jìn)入倉庫區(qū)域存放。合格證明(包含生產(chǎn)批次、數(shù)量、時間)
鑄件澆注工藝流程:
集件、配料、熔煉、澆注、入庫。
[0040]以下是生產(chǎn)HG485A、1360HY差減殼鑄件澆注主要工藝流程:
1、配料集件:爐料(生鐵、廢鋼)
2、添加劑集件:球化劑、孕育劑。
[0041]3、電爐準(zhǔn)備:檢查電路。
4、根據(jù)澆注數(shù)量，結(jié)合生鐵入廠復(fù)驗(yàn)報告，作好爐料配比。
[0042]C:4.0-4.4 S:0.010-0.019 S1: 0.85-1.2 P: 0.02-0.04 Mn: 0.01-0.25
5、加料:按配料比例加入爐料。
[0043]6、測爐溫:爐料熔化后，測量爐溫。連續(xù)測量，溫度在1470°C?1500°C。
[0044]7、爐前分析:取鐵水樣品進(jìn)行爐前分析材質(zhì)。若不合格，必須立即對鐵水進(jìn)行 調(diào)整:C:3.7-3.9 S1:l.4-1.7 Μη:0.3-0.4 P:0.02-0.03 S:0.010-0.013
8、鐵水檢查:控制溫度1470°C-1500°C左右
9、轉(zhuǎn)包:在鐵水包里加入孕育劑，將鐵水倒入鐵水包，對鐵水進(jìn)行球墨孕育 處理。球化率1-3級，球墨大小5-6級和均勻度
10、將鐵水包移至澆注造型處，立即進(jìn)行澆注。若未澆注完的鐵水超過12分鐘， 必須重新回爐。每包鐵水必須在12分鐘內(nèi)澆注完畢。
[0045] 11、清理。
【權(quán)利要求】
1.一種大型箱體類零件覆膜砂殼型鑄造工藝方法，其特征在于: 1)、根據(jù)大型箱體類鑄件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計射砂口結(jié)構(gòu)及布局位置，設(shè)計射砂口形狀:長扁形狀，； 2)、根據(jù)大型箱體類鑄件復(fù)雜程度及壁厚情況，設(shè)計射砂機(jī)壓力；采用6-7kg壓力； 3)、澆注系統(tǒng)設(shè)計:采用新型雨淋式澆注系統(tǒng)，改變澆道分布間距、孔徑、傾斜角度，澆道達(dá)到80-90個； 4)、大型箱體類鑄件對化學(xué)成分要求高,為保證鑄件質(zhì)量,除對成型模殼和芯盒的要求外，還需對熔煉鐵水的溫度、化學(xué)成分進(jìn)行監(jiān)控； 鑄件材料:QT450-10, GB/T1348-1988 抗拉強(qiáng)度ob (MPa): ≥450 條件屈服強(qiáng)度σ 0.2 (MPa) : ≥310 伸長率δ (%):≥10 硬度:160 ~210ΗΒ 控制要點(diǎn): 溫度:1470°C -1500°C 化學(xué)成份:
C:3.7-3.9 S1:1.4-1.7 Mn:0.3-0.4 P:0.02-0.03 S:0.010-0.013 ; 5 )、使用覆膜砂制作鑄件內(nèi)芯和外殼，通過改變射砂成型的壓力、溫度、射砂口結(jié)構(gòu)，制作出具有足夠的強(qiáng)度和韌性的內(nèi)芯和外殼模； 6)、改變傳統(tǒng)的澆注方式，采用雨淋式澆注系統(tǒng)，根據(jù)箱體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，澆道個數(shù)增加；改變澆道分布間距、澆孔孔徑、傾斜角度，使金屬液在分成多股細(xì)流注入型腔時，減輕對鑄型的沖擊，保證了同一截面上溫度分布均勻，避免局部過熱現(xiàn)象；使鐵水在短時間內(nèi)沖滿型腔，既保證了澆注速度又減少了鐵水對殼心壁的沖擊力，同時由于液面的不斷攪動，使上浮的夾雜物不容易粘附在型壁或型芯上，澆注系統(tǒng)擋渣效果好，從而保證鑄件尺寸的穩(wěn)定和表面粗糙度，加工時廢品率很低； 7)、采用覆膜砂新的造型工藝方法，使用新型頂部雨淋式澆注法澆注，不但省去了挖澆道和冒口，而且主澆道也省去了三分之一，鑄件成品率可以達(dá)到94%，本鑄造工藝方法采用覆膜砂殼型模鑄造；采用覆膜砂成型鑄件內(nèi)壁型芯盒和外表面模殼；將模殼覆砂層厚度設(shè)計制成6-15mm ;選擇70-140目覆膜砂成型，鑄件粗糙度可達(dá)到Ra6.3-12.5 μ m ;采用6_7公斤壓力射入成型機(jī)內(nèi)進(jìn)行加熱硬化制模。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種大型箱體類零件覆膜砂殼型鑄造工藝方法，其特征在于:射砂口結(jié)構(gòu)設(shè)計為長扁形狀，長200-350mm，寬15-25mm ; 利用重力作用原理設(shè)計出雨淋式澆注系統(tǒng)，為適應(yīng)鑄造業(yè)對大型箱體類鑄件的需要，澆道由傳統(tǒng)的只有20-40個，增加到80-90個，改變澆道分布間距、孔徑、傾斜角度，使金屬液在分成多股細(xì)流注入型腔時，減輕對鑄型的沖擊，保證了同一截面上溫度分布均勻，避免局部過熱現(xiàn)象，同時由于液面的不斷攪動，使上浮的夾雜物不容易粘附在型壁或型芯上，澆注系統(tǒng)擋渣效果好。
【文檔編號】B22C9/08GK103521702SQ201310515286
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月28日
【發(fā)明者】張海學(xué) 申請人:綏陽縣海紅鑄造有限責(zé)任公司