球墨鑄鐵轉向節(jié)的鑄造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種球墨鑄鐵轉向節(jié)的鑄造方法，包括：模具制造、砂型制造、澆注成型；轉向節(jié)垂直放置，轉向節(jié)鑄件的厚大的部位放在上方，薄壁的部位放在下方；將轉向節(jié)鑄件的澆注系統分為澆口杯、澆口杯下方連接橫澆道、橫澆道的下方連接直澆道，直澆道的底端設有集渣包；直澆道的側壁從上至下依次連接第一內澆道，第二內澆道，第三內澆道；還設有熱冒口、冷冒口和排氣片；鑄件各組元截面積比為F直:F橫:F內=1:1.2-1.4:1.35-1.5；澆注溫度控制在1370-1410℃，澆注時間為5-10秒得到鑄件。本發(fā)明具有澆注速度快，不易出現縮松、縮孔等鑄造缺陷，且生產效率高、鑄件廢品率較低和機械性能更為優(yōu)良的優(yōu)點。
【專利說明】球墨鑄鐵轉向節(jié)的鑄造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于砂型重力鑄造工藝【技術領域】，特別涉及一種球墨鑄鐵轉向節(jié)的鑄造方法。
【背景技術】
[0002]轉向節(jié)是汽車控制系統中非常重要的零部件，其結構形狀比較復雜，壁厚變化比較大，可以說是汽車控制系統中形狀最為復雜、壁厚變化最大的零件，同時轉向節(jié)又屬于經常更換的零部件，所以市場需求量比較大，都采用生產線的大批量生產，這也就給該零件的鑄造工藝帶來很大考驗。
[0003]目前，轉向節(jié)在實際生產中絕大多數采用水平澆注的鑄造工藝，采用該工藝生產有一些缺點，一是生產效率比較低，一般鐵液澆注速度慢多需要10秒以上，甚至20秒或以上才能完成澆注，這樣造成每小時最多能生產120箱產品；二是由于澆注速度慢，鐵液會冷卻較快，造成型腔內填充鐵液的地方不充實，容易出現縮松、縮孔等導致鑄件廢品率比較高，生產成本比較大；三是由于存在縮松、縮孔等鑄造缺陷，會造成鑄件的機械性能欠佳，難以滿足汽車轉向節(jié)對汽車速度的要求，還存在一定安全隱患。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明針對現有技術的上述不足，提供一種澆注速度快，不易出現縮松、縮孔等鑄造缺陷，且生產效率高、鑄件廢品率較低和機械性能更為優(yōu)良的球墨鑄鐵轉向節(jié)的鑄造方法。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為:一種球墨鑄鐵轉向節(jié)的鑄造方法，步驟包括:Ca)模具制造；(b)砂型制造；(C)澆注成型；
[0005]所述的步驟(b)砂型制造時，以轉向節(jié)豎直放置為砂型制造標準；
[0006]將轉向節(jié)鑄件的澆注系統分為澆口杯(I)、澆口杯下方連接的橫澆道(2)、橫澆道下方連接的直澆道(3)，直澆道底端的集渣包(10)和鑄件(6)的形狀構成的鑄件型腔；
[0007]直澆道的側壁從上至下依次連接第一內澆道(7.1)，第二內澆道(7.2)，第三內澆道(7.3);所述的轉向節(jié)鑄件(6)位于橫澆道(2)和第一內澆道(7.1)之間的部位上設有熱冒口(4);所述的轉向節(jié)鑄件位于第一內澆道(7.1)和第二內澆道(7.2)之間的部位、以及與第三內澆道(7.3)連接的相對一側上設有冷冒口(8);所述的轉向節(jié)鑄件與熱冒口和冷冒口上還設有若干排氣片(5);鑄件各組元截面積比為F直:F橫:Frt=l: 1.2-1.4:1.35-1.5 ；
[0008]所述的步驟(c)澆注成型時，鐵液的化學成分重量百分比為:碳3.4-3.6%，Si2.0-3.0%, Mn0.3-0.35%, P0.032-0.033%, S0.008-0.01%,余量為鐵；澆注溫度控制在1370-1410°C，澆注時間為5-10秒，最后得到轉向節(jié)鑄件。
[0009]作為優(yōu)選，所述的直澆道和內澆道的橫截面為梯形，所述的內澆道的內澆口與梯形橫截面的直澆道的梯形寬底邊所在一側連通；采用上述結構，由于直澆道的橫截面為梯形，位于梯形寬底邊所在一側(與內澆道連通的一側)的鐵液流量大于位于梯形窄底邊一側的鐵液流量，這樣鐵液中的浮渣就會向梯形窄底邊一側流動，而保證處于梯形寬底邊所在一側鐵液中的浮渣量更少，則流入內澆道內的鐵液中的浮渣就會減少，從而保證充型時鑄件中的雜質少，鑄造缺陷率降低。
[0010]作為進一步優(yōu)選，所述的直澆道的梯形橫截面的梯形的上底邊長度設為A，下底邊長度設為B，高設為H ;則滿足A:B:H=1:1.5-2:3-3.5 ;采用上述比例可以保證鐵液中的浮渣最大可能的集中于梯形窄底邊一側，保證流入內澆道和型腔內鐵液的浮渣少；同時也能保證鐵液在直澆道內快速流通充型，提高生產效率。
[0011]與現有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0012]1.由于本發(fā)明采用了快速垂直澆注的鑄造工藝方案，鐵液在垂直澆注工藝下在重力作用下可以實現快速充型；在5-10秒內即可完成充型，因此，上述快速充型保證鐵液在澆注系統中停留時間短、不易快速冷卻，從而保證型腔內鐵液填充密實，不易造成縮松、縮孔等鑄造缺陷；同時這種快速充型充分提聞了生廣效率，最聞的生廣節(jié)拍為每小時400箱，大大超過傳統水平澆注的120箱的工作效率；克服了水平澆注中充型能力差的問題，減少了由之產生的諸多鑄造缺陷，如冷隔、澆不足等。
[0013]2.本發(fā)明采用直澆道和內澆道橫截面為梯形，且直澆道的梯形橫截面的梯形的上底邊長度設為A，下底邊長度設為B，高設為H ;則滿足A:B:H=1:1.5-2:3-3.5的技術方案，降低了型腔內鐵液中的雜質含量，從而保證鑄件質量和機械性能；而且實現了鑄件的快速充型與冷卻，使鑄件的內部組織更為精細，鑄件的機械性能也更加穩(wěn)定，此外由于提高了澆注速度，相應地提高了生產效率，使得生產成本得到大幅降低，進而也提高了產品的市場競爭力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1本發(fā)明轉向節(jié)結構示意圖。
[0015]圖2本發(fā)明澆注系統結構示意圖。
[0016]如圖所示:1.澆口杯，2.橫澆道，3.直澆道，4.熱冒口，5.排氣片，6.轉向節(jié)鑄件，7.1.第一內澆道，7.2.第二內澆道，7.3.第三內澆道，8.冷冒口，9.砂芯，10.集渣包。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和實施例進一步詳細描述本發(fā)明，但本發(fā)明不僅僅局限于以下實施例。
[0018]實施例
[0019]首先需要解釋和說明的是，所謂的球墨鑄鐵轉向節(jié)的快速垂直澆注的鑄造工藝，即是包括澆注系統和模具應在相應的生產線內，通過控制澆注系統各個部分的截面尺寸提高澆注時間,滿足快速的生產節(jié)拍(最高的生產節(jié)拍為每小時400箱)，同時消除快速澆注中可能產生的冷隔、澆不足等鑄造缺陷。這樣整個過程控制為快速垂直澆注的鑄造工藝。
[0020]下面結合圖1-2對本發(fā)明做具體說明，其主要技術措施包括以下內容:
[0021](I)模具的制作:根據圖1所示轉向節(jié)鑄件的結構，通過常規(guī)模具制作工藝制作出模具，如木模型，塑料模型，金屬模型等，用于填砂構架砂型；
[0022](2)確定鑄件分型面和澆注位置；分型面以鑄件的最大平面為基準，盡量減少砂芯的可能性；把轉向節(jié)垂直放置，一般都要鑄件厚大的部位放在上方，壁薄的部位放在下方，如圖2所示方向放置，這樣更利于滿足鑄件的凝固順序，降低鑄造缺陷出現的可能性。
[0023]澆注系統設計:將轉向節(jié)鑄件的澆注系統分為澆口杯1、澆口杯I下方連接橫澆道
2、橫澆道2的下方連接直澆道3，直澆道3的底端設有集渣包10 ;直澆道3的側壁從上至下依次連接第一內澆道7.1，第二內澆道7.2，第三內澆道7.3 ;所述的轉向節(jié)鑄件6位于橫澆道和第一內澆道之間的部位上設有熱冒口 4 ;所述的轉向節(jié)鑄件位于第一內澆道和第二內澆道之間的部位、與第三內澆道連接的相對一側上設有冷冒口 8 ;所述的轉向節(jié)鑄件與熱冒口和冷冒口上還設有若干排氣片5 ；
[0024](3)澆注成型時，鐵液的化學成分重量百分比為:碳3.5%，Si2.5%，Mn0.325%，P0.032%, S0.009%，余量為鐵；澆注溫度控制在1380-1400°C，澆注時間為8秒，最后得到轉
向節(jié)鑄件。
[0025]上述結構的描述可以是以澆注成型后的各部件為標準。
[0026]澆口杯的形式與具體尺寸對其技術特點是:
[0027]I)、根據生產節(jié)拍和鑄件重量設計澆口杯的尺寸。本實施例澆口杯的尺寸為矩形，面積控制在615cm2，要保證其不發(fā)生噴濺，鐵液從澆口杯進入時盡量貼著內部流入，不會卷砂入鐵液。然后根據鑄件結構擺放鑄件位置和設計內澆道，一般內澆道要盡量采用薄寬的樣式，本實施例內澆道橫截面采用梯形，利于保證型腔內壓力，減少縮松、縮孔的產生，同時利于除去鐵液中的雜物等；直澆道的橫截面采用梯形，梯形的上底邊長度設為A，下底邊長度設為B,高設為H ;數值分別為5.1mm:7.8mm:15.6mm ；
[0028]2)、一般在鑄件厚大的部位放置輔助冒口，如圖2所示，本實施例放置熱冒口 4的盡量放置熱冒口，以確保鑄件的快速補縮；本實施例還放置了冷冒口和排氣片，以保證鐵液冷卻過程鑄件不會出現縮松、縮孔等；
[0029]3)、直澆道3、橫澆道2和內澆道的截面比例一定要符合封閉澆注系統的原則；本實施例采用直澆道、橫澆道和內澆道的各組元截面積比為:Frt=l:l.3:1.4 ；
[0030]3、澆注過程的操作技術。要求掌握和控制好澆注時間，保證澆注快速平穩(wěn)。
[0031]I)、澆注口流出的鐵液對準澆口杯的偏上部，鐵液貼近內部流入，防止鐵液噴濺。
[0032]2)、保證鐵液盡可能迅速充滿橫澆道、直澆道和集渣包10，充型時間有砂芯時控制在8-10秒，無砂芯時控制在5-6秒；本實施例如圖2所示設有砂芯9，所以采用澆注時間為8秒。
[0033]對所得鑄件樣品的機械性能進行檢查:
[0034]以QT500-7為參照檢查，本實施例的試樣抗拉強度320MPa，延伸率7_8，硬度230HB ;因此，表現出良好的機械性能。
【權利要求】
1.一種球墨鑄鐵轉向節(jié)的鑄造方法，其特征在于:步驟包括:Ca)模具制造；(b)砂型制造；(C)燒注成型； 所述的步驟(b)砂型制造時，以轉向節(jié)豎直放置為砂型制造標準； 將轉向節(jié)鑄件的澆注系統分為澆口杯(I)、澆口杯下方連接的橫澆道(2)、橫澆道下方連接的直澆道(3)，直澆道底端的集渣包(10)和鑄件(6)的形狀構成的鑄件型腔； 直澆道的側壁從上至下依次連接第一內澆道(7.1)，第二內澆道(7.2)，第三內澆道(7.3);所述的轉向節(jié)鑄件(6)位于橫澆道(2)和第一內澆道(7.1)之間的部位上設有熱冒口(4);所述的轉向節(jié)鑄件位于第一內澆道(7.1)和第二內澆道(7.2)之間的部位、以及與第三內澆道(7.3)連接的相對一側上設有冷冒口(8);所述的轉向節(jié)鑄件與熱冒口和冷冒口上還設有若干排氣片(5);鑄件各組元截面積比為F直:F橫:Frt=l: 1.2-1.4:1.35-1.5 ；所述的步驟(c)澆注成型時，鐵液的化學成分重量百分比為:碳3.4-3.6%，Si2.0-3.0%, Mn0.3-0.35%, P0.032-0.033%, S0.008-0.01%,余量為鐵；澆注溫度控制在1370-1410°C，澆注時間為5-10秒，最后得到轉向節(jié)鑄件。
2.根據權利要求1所述的球墨鑄鐵轉向節(jié)的鑄造方法，其特征在于:所述的直澆道和內澆道的橫截面為梯形，所述的內澆道的內澆口與梯形橫截面的直澆道的梯形寬底邊所在一側連通。
3.根據權利要求2所述的球墨鑄鐵轉向節(jié)的鑄造方法，其特征在于:所述的直澆道的梯形橫截面的梯形的上底邊長度設為A，下底邊長度設為B，高設為H ;則滿足A:B:H=1:1.5-2:3-3.5。
【文檔編號】B22C9/22GK103846392SQ201410117930
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年3月27日 優(yōu)先權日:2014年3月27日
【發(fā)明者】楊友利, 耿前程 申請人:寧波強盛機械模具有限公司