一種海洋平臺爬升機三級行星架的鑄造工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種海洋平臺爬升機三級行星架的鑄造工藝，所述海洋平臺爬升機三級行星架鑄件采用ZG35Gr1Mo材料，采用整體鑄造成型工藝并經(jīng)熱處理獲得，包括如下加工步驟：（a）鋼水冶煉；（b）鑄造過程：設(shè)置冒口、補貼及放置冷鐵，所述冒口有2個，所述補貼有4塊、與所述冒口根部連接、設(shè)置在鑄件立柱的頂端，所述冷鐵包括4塊2#成型冷鐵、2塊1#成型冷鐵和2塊3#外冷鐵，分別設(shè)置在立柱下部最厚處、底部端面最厚處；（c）正火+回火預(yù)處理；（d）調(diào)質(zhì)熱處理。通過上述方式，本發(fā)明采用冒口、補貼、冷鐵的合理配置，能提高鑄件內(nèi)部質(zhì)量、尺寸精度及機械性能，同時能節(jié)約鋼水使用量，降低生產(chǎn)成本。
【專利說明】一種海洋平臺爬升機三級行星架的鑄造工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬鑄造【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種海洋平臺爬升機三級行星架的鑄造工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]行星齒輪傳動由于具有重量輕、承載能力強及效率高等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于各個工業(yè)領(lǐng)域。行星架作為行星齒輪傳動中關(guān)鍵性零件之一，它的變形對齒輪嚙合所產(chǎn)生的接觸應(yīng)力分布影響較大，所以行星架要具有足夠的靜強度和一定的剛度。從技術(shù)要求、材質(zhì)、結(jié)構(gòu)特點分析，生產(chǎn)行星架主要有以下難點:鑄件為高強度結(jié)構(gòu)鋼，冶煉工藝和操作難度很高；鑄造過程中易產(chǎn)生裂紋、氣孔、砂眼等致命缺陷；鑄件內(nèi)部質(zhì)量很難保證；材質(zhì)屬于中碳高強度合金鋼，熱處理工藝非常關(guān)鍵；尺寸精度、表面質(zhì)量要求高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是:針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種海洋平臺爬升機三級行星架的鑄造工藝，該海洋平臺爬升機三級行星架經(jīng)鑄造及熱處理工藝獲得，鑄件內(nèi)部質(zhì)量高、尺寸穩(wěn)定性好，具有良好的機械性能，同時能節(jié)約鋼水使用量，降低生產(chǎn)成本。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是:提供一種海洋平臺爬升機三級行星架的鑄造工藝，所述海洋平臺爬升機三級行星架鑄件采用ZG35GrlMo材料鑄造而成的，并經(jīng)熱處理工藝獲得，其鑄造及熱處理工藝包括如下步驟:
Ca)鋼水冶煉:將所述ZG35GrlMo材料放入電弧爐中冶煉成鋼水；
(b)鑄造過程:樹脂砂造型，設(shè)置澆注系統(tǒng)、設(shè)置冒口、補貼和冷鐵，所述澆注系統(tǒng)包括相互連通的澆口杯、I個Φ80πιπι直澆道、2個Φ60πιπι橫澆道、4個Φ60πιπι內(nèi)澆道和2個Φ60_溢流澆道，所述冒口有2個、對稱地設(shè)置在所述海洋平臺爬升機三級行星架鑄件中心凸臺頂端兩側(cè)，所述補貼有4塊、與所述冒口的根部連接并分別設(shè)置在所述海洋平臺爬升機三級行星架鑄件4個立柱的頂端，所述冷鐵包括4塊2#成型冷鐵、2塊1#成型冷鐵和2塊3#外冷鐵，所述4塊2#成型冷鐵分別設(shè)置在4個立柱下部最厚處，2塊1#成型冷鐵和2塊3#外冷鐵分別對稱地設(shè)置在所述海洋平臺爬升機三級行星架底部端面最厚處；采用垂直澆注方式通過所述澆注系統(tǒng)澆注鋼水，注孔O50mm，澆注溫度為1550±10°C、澆重1650kg,燒注完成后鑄件在砂型中保溫48小時，然后氣隔冒口 ；
(c)正火+回火預(yù)處理:鑄造結(jié)束后對所述海洋平臺爬升機三級行星架鑄件進行預(yù)處理，將所述海洋平臺爬升機三級行星架鑄件放入加熱爐中，正火升溫至600±10°C進行保溫處理，保溫時間為I小時；繼續(xù)升溫至880±10°C進行保溫處理，保溫時間為4小時；空冷至室溫后回火升溫至620±10°C進行保溫處理，保溫時間為3小時；隨爐冷卻至300°C以下出爐；
Cd)調(diào)質(zhì)熱處理:對預(yù)處理后的所述海洋平臺爬升機三級行星架鑄件進行粗加工，然后進行調(diào)質(zhì)熱處理，將所述海洋平臺爬升機三級行星架鑄件放入加熱爐中，正火升溫至860±10°C進行保溫，保溫時間為4小時；油淬冷卻后回火升溫至620±10°C進行保溫處理，保溫時間為6小時；隨爐冷至550°C出爐，即制得所述海洋平臺爬升機三級行星架鑄件。
[0005]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述步驟(b)中，所述冒口為腰圓柱形，其尺寸為:腰220mmX 350mm (高度)。根據(jù)海洋平臺爬升機三級行星架鑄件大小設(shè)置尺寸合理的冒口，使冒口內(nèi)有足夠的鋼水補充鑄件的液態(tài)收縮和凝固補縮以及澆注后型腔擴大的體積。
[0006]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述步驟(b)中，鋼水澆注過程中，當(dāng)鋼水液面上升至所述冒口高度的1/2-2/3時，在冒口內(nèi)加入保溫劑，每個冒口加保溫劑3kg。用于延長冒口中鋼水保持液態(tài)的時間，提高冒口的補縮效率，并能節(jié)約鋼水用量、降低鑄造成本。
[0007]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述步驟(b)中，所述氣隔冒口溫度不低于200°C。以免產(chǎn)生冒口根部局部應(yīng)力集中而造成鑄件裂紋現(xiàn)象。
[0008]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述步驟(b)中，所述2#成型冷鐵的尺寸為50_X80_X120mm，所述3#外冷鐵的尺寸為100_X 60_X 50_。在冒口難以補縮的地方安放冷鐵，加快鑄件壁厚交叉部位的凝固，避免產(chǎn)生裂紋，改善鑄件局部的金相組織和力學(xué)性能。
[0009]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述步驟(C)、(d)中，升溫速度彡120°C /小時?？刂粕郎厮俣龋芴岣邿崽幚硇Ч?，消除鑄件的鑄造應(yīng)力、穩(wěn)定尺寸并提高鑄件的機械性能。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明鑄造材料選用ZG35GrlMo中碳合金鋼，不僅流動性好，適合大型鑄件的精密鑄造，同時具有很好的強度和延展性，可以滿足大型鑄件的性能要求；在鑄造過程中，采用對稱的雙冒口、與冒口配合的補貼、以及在熱節(jié)處放置對應(yīng)的外冷鐵、成型冷鐵，以控制海洋平臺爬升機三級行星架鑄件的凝固過程，防止縮孔、縮松、裂紋和變形等鑄件缺陷，同時能節(jié)約鋼水使用量，降低生產(chǎn)成本；再經(jīng)熱處理工藝改善海洋平臺爬升機三級行星架鑄件的內(nèi)部質(zhì)量、提高其尺寸穩(wěn)定性和機械性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是海洋平臺爬升機三級行星架的鑄造俯視工藝圖；
圖2是圖1所示B-B向剖視圖；
圖3是圖2所不A-A向首I]視圖；
附圖中各部件的標(biāo)記如下:1、海洋平臺爬升機三級行星架鑄件，la、中心凸臺，lb、立柱，lc、底部端面，2、澆口杯，3、直澆道，4、橫澆道，5、內(nèi)澆道，6、溢流橫澆道，7、冒口，8、補貼，9、1#成型冷鐵，10、2#成型冷鐵，11、3#外冷鐵。

【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。
[0013]請參閱圖1、圖2和圖3，本發(fā)明實施例包括:
一種海洋平臺爬升機三級行星架的鑄造工藝，所述海洋平臺爬升機三級行星架鑄件I采用ZG35GrlMo材料鑄造而成的，并經(jīng)熱處理工藝獲得，其鑄造及熱處理工藝包括如下步驟:
(a)鋼水冶煉:將所述ZG35GrlMo材料放入熔化爐中熔化成鋼水； (b)鑄造過程:樹脂砂造型，一箱冋時鑄造2件；
設(shè)置澆注系統(tǒng):所述澆注系統(tǒng)包括相互連通的澆口杯2、1個OSOmm直澆道3、2個Φ60_橫澆道4、4個Φ60_內(nèi)澆道5和2個Φ60mm溢流澆道4 ;
合理安裝冒口 7及放置補貼8:所述冒口 7有2個、對稱地安裝在所述海洋平臺爬升機三級行星架鑄件I中心凸臺Ia頂端兩側(cè)，所述補貼8有4塊、與所述冒口 7的根部連接并分別安放在所述海洋平臺爬升機三級行星架鑄件I的4個立柱Ib的頂端，用于增大所述冒口 7的有效補縮距離，避免鑄件圓角壁厚處的縮孔和縮松現(xiàn)象；
合理安放冷鐵:所述冷鐵包括4塊2#成型冷鐵10、2塊1#成型冷鐵9和2塊3#外冷鐵11，所述4塊2#成型冷鐵10分別放置在4個立柱Ib下部最厚處，2塊1#成型冷鐵9和2塊3#外冷鐵11分別對稱地放置在所述海洋平臺爬升機三級行星架鑄件I底部端面Ic最厚處，所述2#成型冷鐵的尺寸為50mmX80mmX 120mm,所述3#外冷鐵的尺寸為100mmX60mmX50mm，在冒口難以補縮的地方安放冷鐵，能加快鑄件壁厚交叉部位的凝固，避免產(chǎn)生裂紋，改善鑄件局部的金相組織和力學(xué)性能；
澆注鋼水:采用垂直澆注方式通過所述澆注系統(tǒng)澆注鋼水，注孔O50mm，澆注溫度為1550±10°C、澆重1650kg，澆注完成后鑄件在砂型中保溫48小時，鑄件毛重500X2kg ；
氣割冒口 7:鑄造完成、清砂后氣隔冒口 7，氣割溫度不低于200°C，以免產(chǎn)生冒口根部局部應(yīng)力集中而造成鑄件裂紋現(xiàn)象。
[0014]其中，所述冒口 7為腰圓柱形，其尺寸為:腰220mmX 350mm(高度)，該冒口 7尺寸合理，冒口 7內(nèi)有足夠的鋼水補充鑄件的液態(tài)收縮和凝固補縮以及澆注后型腔擴大的體積，同時能節(jié)約鋼水的使用量，降低生產(chǎn)成本；
同時鋼水澆注過程中，當(dāng)鋼水液面上升至所述冒口 7高度的1/2-2/3時，在冒口 7內(nèi)加入保溫劑，每個冒口加保溫劑3kg，用于延長冒口 7中鋼水保持液態(tài)的時間，提高冒口 7的補縮效率，并能節(jié)約鋼水用量、降低鑄造成本；
(c)正火+回火預(yù)處理:鑄造結(jié)束后對所述海洋平臺爬升機三級行星架鑄件I進行預(yù)處理，將所述海洋平臺爬升機三級行星架鑄件I放入加熱爐中，正火升溫至600±10°C進行保溫處理，保溫時間為I小時；繼續(xù)升溫至880±10°C進行保溫處理，保溫時間為4小時；空冷至室溫后回火升溫至620±10°C進行保溫處理，保溫時間為3小時；其中升溫速度(1200C /小時；隨爐冷卻至300°C以下出爐；
(d)調(diào)質(zhì)熱處理:對預(yù)處理后的所述海洋平臺爬升機三級行星架鑄件I進行粗加工，然后進行調(diào)質(zhì)熱處理，將所述海洋平臺爬升機三級行星架鑄件I放入加熱爐中，正火升溫至860±10°C進行保溫，保溫時間為4小時；油淬冷卻后回火升溫至620±10°C進行保溫處理，保溫時間為6小時；其中升溫速度彡100°C/小時；隨爐冷至550°C出爐，即制得所述海洋平臺爬升機三級行星架鑄件I。
[0015]實施例一:
一種海洋平臺爬升機三級行星架的鑄造工藝，所述海洋平臺爬升機三級行星架鑄件的材料采用ZG35GrlMo，其加工步驟包括:
Ca)鋼水冶煉:將所述ZG35GrlMo材料放入電弧爐中冶煉成鋼水；
(b)鑄造過程:樹脂砂造型，一箱冋時鑄造2件；
按上述步驟設(shè)置澆注系統(tǒng)、安裝冒口、放置冷鐵，采用垂直澆注方式通過所述澆注系統(tǒng)澆注鋼水，注孔Φ50mm，澆注溫度為1550°C，澆重1650kg，當(dāng)鋼水液面上升至所述冒口高度的1/2時，在每個冒口內(nèi)各加入3kg蛭石，澆注完成后鑄件在砂型中保溫48小時，然后清砂完后氣隔冒口，氣隔溫度為210°C，鑄造成型的鑄件毛重500X2kg ；
(c)正火+回火預(yù)處理:將上述制得的鑄件放入加熱爐中，正火升溫至600°C進行保溫處理，保溫時間為I小時；繼續(xù)升溫至870°C進行保溫處理，保溫時間為4小時；空冷至室溫后回火升溫至630°C進行保溫處理，保溫時間為3小時；其中升溫速度彡100°C/小時；隨爐冷卻至300°C以下出爐；
Cd)調(diào)質(zhì)熱處理:對上述預(yù)處理后的鑄件進行粗加工，然后進行調(diào)質(zhì)熱處理，將鑄件放入加熱爐中，正火升溫至860°C進行保溫，保溫時間為4小時；油淬冷卻后回火升溫至620°C進行保溫處理，保溫時間為6小時；其中升溫速度彡100C /小時；隨爐冷至550°C出爐，即制得所述海洋平臺爬升機三級行星架鑄件。
[0016]實施例二:
一種海洋平臺爬升機三級行星架的鑄造工藝，所述海洋平臺爬升機三級行星架鑄件的材料采用ZG35GrlMo，其加工步驟包括:
Ca)鋼水冶煉:將所述ZG35GrlMo材料放入電弧爐中冶煉成鋼水；
(b)鑄造過程:樹脂砂造型，一箱冋時鑄造2件；
按上述步驟設(shè)置澆注系統(tǒng)、安裝冒口、放置冷鐵，采用垂直澆注方式通過所述澆注系統(tǒng)澆注鋼水，注孔Φ50mm，澆注溫度為1540°C，澆重1650kg，當(dāng)鋼水液面上升至所述冒口高度的2/3時，在每個冒口內(nèi)各加入3kg煤灰，澆注完成后鑄件在砂型中保溫48小時，然后清砂完后氣隔冒口，氣隔溫度為200°C，鑄造成型的鑄件毛重500X2kg ；
(c)正火+回火預(yù)處理:將上述制得的鑄件放入加熱爐中，正火升溫至590°C進行保溫處理，保溫時間為I小時；繼續(xù)升溫至880°C進行保溫處理，保溫時間為4小時；空冷至室溫后回火升溫至620°C進行保溫處理，保溫時間為3小時；其中升溫速度彡100°C/小時；隨爐冷卻至300°C以下出爐；
Cd)調(diào)質(zhì)熱處理:對上述預(yù)處理后的鑄件進行粗加工，然后進行調(diào)質(zhì)熱處理，將鑄件放入加熱爐中，正火升溫至850°C進行保溫，保溫時間為4小時；油淬冷卻后回火升溫至610°C進行保溫處理，保溫時間為6小時；其中升溫速度彡100C /小時；隨爐冷至550°C出爐，即制得所述海洋平臺爬升機三級行星架鑄件。
[0017]實施例三:
一種海洋平臺爬升機三級行星架的鑄造工藝，所述海洋平臺爬升機三級行星架鑄件的材料采用ZG35GrlMo，其加工步驟包括:
Ca)鋼水冶煉:將所述ZG35GrlMo材料放入電弧爐中冶煉成鋼水；
(b)鑄造過程:樹脂砂造型，一箱冋時鑄造2件；
按上述步驟設(shè)置澆注系統(tǒng)、安裝冒口、放置冷鐵，采用垂直澆注方式通過所述澆注系統(tǒng)澆注鋼水，注孔Φ50mm，澆注溫度為1560°C，澆重1650kg，當(dāng)鋼水液面上升至所述冒口高度的1/2時，在每個冒口內(nèi)各加入3kg煤灰，澆注完成后鑄件在砂型中保溫48小時，然后清砂完后氣隔冒口，氣隔溫度為220°C，鑄造成型的鑄件毛重500X2kg ；
(c)正火+回火預(yù)處理:將上述制得的鑄件放入加熱爐中，正火升溫至610°C進行保溫處理，保溫時間為I小時；繼續(xù)升溫至890°C進行保溫處理，保溫時間為4小時；空冷至室溫后回火升溫至610°C進行保溫處理，保溫時間為3小時；其中升溫速度彡100°C/小時；隨爐冷卻至300°C以下出爐；
Cd)調(diào)質(zhì)熱處理:對上述預(yù)處理后的鑄件進行粗加工，然后進行調(diào)質(zhì)熱處理，將鑄件放入加熱爐中，正火升溫至870°C進行保溫，保溫時間為4小時；油淬冷卻后回火升溫至630°C進行保溫處理，保溫時間為6小時；其中升溫速度彡100C /小時；隨爐冷至550°C出爐，即制得所述海洋平臺爬升機三級行星架鑄件。
[0018]本發(fā)明揭示了一種海洋平臺爬升機三級行星架的鑄造工藝，鑄造材料選用ZG35GrlMo中碳合金鋼，不僅流動性好，適合大型鑄件的精密鑄造，同時具有很好的強度和延展性，可以滿足大型鑄件的性能要求；在鑄造過程中，采用對稱的雙冒口、與冒口配合的補貼、以及在熱節(jié)處放置對應(yīng)的外冷鐵、成型冷鐵，以控制海洋平臺爬升機三級行星架鑄件的凝固過程，防止縮孔、縮松、裂紋和變形等鑄件缺陷，同時能節(jié)約鋼水使用量，降低生產(chǎn)成本；再經(jīng)熱處理工藝改善海洋平臺爬升機三級行星架鑄件的內(nèi)部質(zhì)量、提高其尺寸穩(wěn)定性和機械性能。通過該工藝鑄造成型的海洋平臺爬升機三級行星架機械性能滿足:屈服強度彡490MPa，抗拉強度彡690 MPa，伸長率彡11%，斷面收縮率彡25%，-20 °C Φ沖擊值A(chǔ)KV 彡 21J，硬度 200?220ΗΒ。
[0019]以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種海洋平臺爬升機三級行星架的鑄造工藝，其特征在于，所述海洋平臺爬升機三級行星架鑄件采用ZG35GrlMo材料鑄造而成的，并經(jīng)熱處理工藝獲得，其鑄造及熱處理工藝包括如下步驟: Ca)鋼水冶煉:將所述ZG35GrlMo材料放入熔化爐中熔化成鋼水； (b)鑄造過程:樹脂砂造型，設(shè)置澆注系統(tǒng)、冒口、補貼和冷鐵，所述澆注系統(tǒng)包括相互連通的澆口杯、I個Φ80πιπι直澆道、2個Φ60πιπι橫澆道、4個Φ60πιπι內(nèi)澆道和2個Φ60πιπι溢流澆道，所述冒口有2個、對稱地設(shè)置在所述海洋平臺爬升機三級行星架鑄件中心凸臺頂端兩側(cè)，所述補貼有4塊、與所述冒口的根部連接并分別設(shè)置在所述海洋平臺爬升機三級行星架鑄件4個立柱的頂端，所述冷鐵包括4塊2#成型冷鐵、2塊1#成型冷鐵和2塊3#外冷鐵，所述4塊2#成型冷鐵分別設(shè)置在4個立柱下部最厚處，2塊1#成型冷鐵和2塊3#外冷鐵分別對稱地設(shè)置在所述海洋平臺爬升機三級行星架底部端面最厚處；采用垂直澆注方式通過所述澆注系統(tǒng)澆注鋼水，注孔Φ50mm，澆注溫度為1550±10°C、澆重1650kg，澆注完成后鑄件在砂型中保溫48小時，然后氣IllJ冒口 ； (c)正火+回火預(yù)處理:鑄造結(jié)束后對所述海洋平臺爬升機三級行星架鑄件進行預(yù)處理，將所述海洋平臺爬升機三級行星架鑄件放入加熱爐中，正火升溫至600±10°C進行保溫處理，保溫時間為I小時；繼續(xù)升溫至880±10°C進行保溫處理，保溫時間為4小時；空冷至室溫后回火升溫至620±10°C進行保溫處理，保溫時間為3小時；隨爐冷卻至300°C以下出爐； Cd)調(diào)質(zhì)熱處理:對預(yù)處理后的所述海洋平臺爬升機三級行星架鑄件進行粗加工，然后進行調(diào)質(zhì)熱處理，將所述海洋平臺爬升機三級行星架鑄件放入加熱爐中，正火升溫至860±10°C進行保溫，保溫時間為4小時；油淬冷卻后回火升溫至620±10°C進行保溫處理，保溫時間為6小時；隨爐冷至550°C出爐，即制得所述海洋平臺爬升機三級行星架鑄件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海洋平臺爬升機三級行星架的鑄造工藝，其特征在于，所述步驟(b)中，所述冒口為腰圓柱形，其尺寸為:腰220_X350mm(高度)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的海洋平臺爬升機三級行星架的鑄造工藝，其特征在于，所述步驟(b)中，鋼水澆注過程中，當(dāng)鋼水液面上升至所述冒口高度的1/2-2/3時，在冒口內(nèi)加入保溫劑,每個冒口加保溫劑3kg。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海洋平臺爬升機三級行星架的鑄造工藝，其特征在于，所述步驟(b)中，所述氣割冒口溫度不低于200°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海洋平臺爬升機三級行星架的鑄造工藝，其特征在于，所述步驟(b)中，所述2#成型冷鐵的尺寸為50mmX80mmX 120mm，所述3#外冷鐵的尺寸為10mmX 60mm X 50mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二級行星架的鑄造工藝，其特征在于，所述步驟(c)、(d)中，升溫速度彡100°C /小時。
【文檔編號】C21D9/00GK104174819SQ201410416476
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月22日
【發(fā)明者】陳學(xué)忠, 張明均 申請人:常熟市虹橋鑄鋼有限公司