本發(fā)明涉及一種靜壓造型鑄造成型工藝生產(chǎn)高錳鋼履帶板的方法。
背景技術(shù)：
目前國(guó)內(nèi)外采用靜壓造型生產(chǎn)方式生產(chǎn)鑄鐵件比較成熟，但生產(chǎn)鑄鋼沒有成熟的工藝，且工藝可靠性極差，高錳鋼履帶板作為一種高碳、高合金材質(zhì)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜和高速重載工況的產(chǎn)品，其鑄造成型工藝主要有酚醛樹脂砂殼型(芯)鑄造和熔模鑄造，以及震擊式造型、氣沖造型和拋砂造型方式。其基本流程是將制備好的砂型、殼型(芯)和型殼，澆注高錳鋼金屬液成型為高錳鋼履帶板。酚醛樹脂砂殼型(芯)鑄造具有鑄件尺寸精度高和表面質(zhì)量好的優(yōu)勢(shì)，但酚醛樹脂砂殼型(芯)表面要涂敷鑄造涂料，殼型(芯)熱固化能耗高，且酚醛樹脂粘結(jié)劑在熱固化時(shí)氣味大，鑄件澆注時(shí)苯酚、甲醛擴(kuò)散，造成環(huán)境污染的等問題，且存在生產(chǎn)效率低、生產(chǎn)成本高問題；熔模鑄造成型工藝雖然也具有同殼型(芯)鑄造成型方法鑄件尺寸精度高和表面質(zhì)量好優(yōu)點(diǎn)，適合于碳鋼和其它合金鋼鑄件的生產(chǎn)，但對(duì)鑄造收縮率較大冶金特性的高錳鋼材質(zhì)來說，由于熔模鑄造型殼材料的線收縮小的特性，使型殼退讓性變差，阻礙了鑄件的自由收縮，導(dǎo)致鑄件容易產(chǎn)生裂紋。而鑄件的收縮對(duì)型殼產(chǎn)生一定的應(yīng)力，增加了型殼的變形、裂紋和鑄件跑火及鑄件尺寸超差問題。加之高錳鋼履帶板板類結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性差，裂紋和型殼變形、裂紋，以及鑄件跑火及尺寸超差問題更加嚴(yán)重。同時(shí)由于型殼比砂型散熱條件差、冷卻速度小，高錳鋼金屬液結(jié)晶時(shí)容易形成柱狀晶粒，降低了高錳鋼履帶板力學(xué)性能；并且也同樣存在著生產(chǎn)效率低、生產(chǎn)成本高和工業(yè)化生產(chǎn)難度大問題；濕型粘土砂震擊式造型砂型鑄造成型工藝具有生產(chǎn)效率較高、勞動(dòng)強(qiáng)度較小、成本低的優(yōu)點(diǎn)，但其壓實(shí)比壓小，砂型的硬度低且硬度不均，砂型的表面質(zhì)量差，在澆注金屬液時(shí)，型壁發(fā)生位移，造成砂型漲箱和鑄件尺寸漲大，以及產(chǎn)生重量和尺寸超差問題，且鑄件的內(nèi)部組織不致密，尺寸精度低、表面質(zhì)量差；濕型粘土砂氣沖造型砂型鑄造成型工藝，雖然屬于高壓造型成型的范疇，也具有成本低、生產(chǎn)效率高、勞動(dòng)強(qiáng)度小的優(yōu)點(diǎn)，但存在生產(chǎn)噪音大、生產(chǎn)環(huán)境差；同時(shí)由于砂型缺少壓實(shí)環(huán)節(jié)，遠(yuǎn)離模型的砂型硬度低、造成砂型的廢型率高，砂型硬度分布也不均勻。濕型粘土砂拋砂造型砂型鑄造成型工藝也屬于高壓造型成型的范疇，也具有成本低的優(yōu)點(diǎn)，但生產(chǎn)效率低、生產(chǎn)環(huán)境差、勞動(dòng)強(qiáng)度大、砂型廢型率高，砂型硬度分布也不均勻。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明解決了目前濕型粘土砂震擊式造型砂型鑄造成型方式壓實(shí)比壓小、砂型的硬度低、硬度不均，砂型的表面質(zhì)量差，在澆注高錳鋼金屬液時(shí)型壁產(chǎn)生位移，造成砂型漲箱和鑄件尺寸漲大、產(chǎn)生重量和尺寸超差、鑄件的內(nèi)部組織不致密，尺寸精度低、表面質(zhì)量差；濕型粘土砂拋砂造型砂型鑄造成型方式生產(chǎn)效率低、生產(chǎn)環(huán)境差、勞動(dòng)強(qiáng)度大、廢型率高，且砂型硬度分布不均勻以及濕型粘土砂氣沖造型砂型鑄造成型方式砂型廢型率高的問題。
本發(fā)明是由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種靜壓造型鑄造成型工藝生產(chǎn)高錳鋼履帶板的方法，包括以下步驟：
原材料秤量——高密度濕型粘土砂制備——松砂——型砂性能檢測(cè)——模型準(zhǔn)備——?dú)鉂B工藝疏導(dǎo)型砂充填砂箱——多觸頭補(bǔ)壓——砂型成型——起?！鷼庋邸滦尽舷洹獫沧?；
其中，高密度濕型粘土砂各組分的主要技術(shù)要求：
制備的原材料為新砂、回用舊砂、膨潤(rùn)土、型砂粘結(jié)劑；
a)新砂：石英砂，粒度為40/100目，粒型為圓形或橢圓；
b)膨潤(rùn)土：人工鈉化膨潤(rùn)土，粒度過200目≥90％，濕壓強(qiáng)度≥120kPa；
c)回收舊砂：無鑄件氣眼針的金屬雜物以及大塊砂、廢芯子，含水量控制在1％～2％的范圍，溫度不超過45℃，含泥量不超過10％；
d)型砂粘結(jié)劑：JL-02F1型砂粘結(jié)劑
主要成分為高分子膠質(zhì)組份、多糖組份、有機(jī)纖維質(zhì)、熱敏性組份粉狀混合物復(fù)合材料，密度＜0.85g/cm3，pH值8；
e)工業(yè)水：pH值＜6；
高密度濕型粘土砂制備工藝及工藝性能要求：
a)高密度濕型粘土砂原材料加料順序及工藝配方
回用舊砂93％～97％+新砂3％～7％+膨潤(rùn)土0.3％～0.6％+型砂粘結(jié)劑0.25％～0.6％+適量工業(yè)水；
b)高密度濕型粘土砂混砂時(shí)間
干混：10s～20s，濕混：90s～150s；
c)高密度濕型粘土砂的工藝性能要求
緊實(shí)率：42±4％；透氣率：150～300；水分：2.5％～3.4％；濕壓強(qiáng)度：70kPa～130kPa；含泥量：7.0％～10.0％；有效膨潤(rùn)土：5.0％～7.0％；灼燒減量：≤4.5％。
對(duì)于鑄件內(nèi)部組織要求高時(shí)，下芯時(shí)放置過濾網(wǎng)和/或冷鐵。
本發(fā)明發(fā)揮了靜壓造型砂型鑄造成型方式生產(chǎn)效率高、壓實(shí)時(shí)間短、噪音小、砂型硬度均勻、鑄件拔模斜度小，以及濕型粘土砂成本低、原材料來源廣、舊砂回用率高、環(huán)境污染小的優(yōu)勢(shì)；同時(shí)也具備了殼型(芯)鑄造和熔模鑄造鑄件尺寸精度高、表面質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)；集中了氣沖造型和高壓多觸頭造型砂型鑄造的優(yōu)點(diǎn)，克服了兩者的不足，既有氣沖造型的預(yù)緊實(shí)效果，又有高壓多觸頭的補(bǔ)充壓實(shí)作用，從而達(dá)到砂型硬度內(nèi)外一致的效果。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明是一種靜壓造型鑄造成型工藝生產(chǎn)高錳鋼履帶板的方法，包括以下步驟：
原材料秤量——高密度濕型粘土砂制備——松砂——型砂性能檢測(cè)——模型準(zhǔn)備——?dú)鉂B工藝疏導(dǎo)型砂充填砂箱——多觸頭補(bǔ)壓——砂型成型——起?！鷼庋邸滦尽舷洹獫沧ⅲ?/p>
其中，高密度濕型粘土砂各組分的主要技術(shù)要求：
本發(fā)明的濕型粘土砂為高密度濕型粘土砂(單一砂)，制備的原材料為新砂(原砂)、回用舊砂、膨潤(rùn)土、型砂粘結(jié)劑等。
(a)新砂(原砂)：石英砂，粒度為40/100目，粒型為圓形或橢圓；
(b)膨潤(rùn)土：人工鈉化膨潤(rùn)土，粒度(過200目)≥90％，濕壓強(qiáng)度≥120kPa；
(c)回收舊砂：無鑄件氣眼針等金屬雜物以及大塊砂、廢芯子，含水量一般控制在1％～2％的范圍，溫度不超過45℃，含泥量不超過10％；
(d)型砂粘結(jié)劑：JL-02F1型砂粘結(jié)劑
主要成分為高分子膠質(zhì)組份、多糖組份、有機(jī)纖維質(zhì)、熱敏性組份粉狀混合物復(fù)合材料，密度(g/cm3)＜0.85，pH值8；
(e)工業(yè)水：水是潤(rùn)濕膨潤(rùn)土的載體，鈉化膨潤(rùn)土對(duì)水的pH值有一定的要求，pH值＜6。
3)高密度濕型粘土砂(單一砂)制備工藝及工藝性能要求
(a)高密度濕型粘土砂(單一砂)原材料加料順序及工藝配方
回用舊砂(93％～97％)+新砂(3％～7％)+膨潤(rùn)土(0.3％～0.6％)+型砂粘結(jié)劑(0.25％～0.6％)+工業(yè)水(適量)。
(b)高密度濕型粘土砂混砂時(shí)間
干混：10s～20s，濕混：90s～150s。
(c)高密度濕型粘土砂(單一砂)的工藝性能要求
緊實(shí)率：(42±4)％；透氣率：150～300；水分：2.5％～3.4％；濕壓強(qiáng)度：70kPa～130kPa；含泥量：7.0％～10.0％；有效膨潤(rùn)土：5.0％～7.0％；灼燒減量：≤4.5％。
實(shí)施例：
1、技術(shù)方案
技術(shù)路線；
1)原材料秤量——混砂(型砂制備)——松砂(調(diào)勻)——型砂性能檢測(cè)——模型準(zhǔn)備——?dú)鉂B工藝疏導(dǎo)型砂充填(沖入)砂箱——多觸頭補(bǔ)壓——砂型成型(上、下箱)——起?！鷼庋邸滦?放置過濾網(wǎng)、冷鐵)——合箱——澆注。
2)高密度濕型粘土砂(單一砂)各組分的主要技術(shù)要求：
本發(fā)明的濕型粘土砂為高密度濕型粘土砂(單一砂)，制備的原材料為新砂(原砂)、回用舊砂、膨潤(rùn)土、型砂粘結(jié)劑等。
(a)新砂(原砂)：石英砂，粒度為40/100目，粒型為圓形或橢圓；
(b)膨潤(rùn)土：人工鈉化膨潤(rùn)土，粒度(過200目)≥90％，濕壓強(qiáng)度≥120kPa；
(c)回收舊砂：無鑄件氣眼針等金屬雜物以及大塊砂、廢芯子，含水量一般控制在1％～2％的范圍，溫度不超過45℃，含泥量不超過10％；
(d)型砂粘結(jié)劑：JL-02F1型砂粘結(jié)劑
主要成分為高分子膠質(zhì)組份、多糖組份、有機(jī)纖維質(zhì)、熱敏性組份粉狀混合物復(fù)合材料，密度(g/cm3)＜0.85，pH值8；
(e)工業(yè)水：水是潤(rùn)濕膨潤(rùn)土的載體，鈉化膨潤(rùn)土對(duì)水的pH值有一定的要求，pH值＜6。
3)高密度濕型粘土砂(單一砂)制備工藝及工藝性能要求
(a)高密度濕型粘土砂(單一砂)原材料加料順序及工藝配方
回用舊砂(93％～97％)+新砂(3％～7％)+膨潤(rùn)土(0.3％～0.6％)+型砂粘結(jié)劑(0.25％～0.6％)+工業(yè)水(適量)。
(b)高密度濕型粘土砂混砂時(shí)間
干混：10s～20s，濕混：90s～150s。
(c)高密度濕型粘土砂(單一砂)的工藝性能要求
緊實(shí)率：(42±4)％；透氣率：150～300；水分：2.5％～3.4％；濕壓強(qiáng)度：70kPa～130kPa；含泥量：7.0％～10.0％；有效膨潤(rùn)土：5.0％～7.0％；灼燒減量：≤4.5％。
按上述制備工藝將制備好的型砂——高密度濕型粘土砂(單一砂)通過皮帶輸送到靜壓造型機(jī)上方的儲(chǔ)砂斗備用，可使用時(shí)間一般情況不超過1h。預(yù)先將高錳鋼履帶板模型體裝配到型板框內(nèi)組成完整的上、下模型，安裝在靜壓造型機(jī)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)上。開啟靜壓造型機(jī)，濕型粘土砂通過氣滲工藝即空氣氣流路徑疏導(dǎo)將其導(dǎo)(沖)入四周密閉砂箱內(nèi)，充填覆蓋鑄件模型。砂粒隨氣流的壓力被導(dǎo)(沖)入砂箱，氣流順著模板排氣塞排出，實(shí)現(xiàn)了砂型的氣流預(yù)緊實(shí)效果，濕型粘土砂(單一砂)添砂量一般控制在高出砂箱20mm～50mm的高度，感應(yīng)多觸頭按照工藝所設(shè)定的砂型壓實(shí)比壓(硬度)對(duì)砂型的背面進(jìn)行壓實(shí)，當(dāng)某一感應(yīng)觸頭壓實(shí)砂型達(dá)到所設(shè)定的壓實(shí)比壓(硬度)后自動(dòng)停止壓實(shí)并升起，未達(dá)到所設(shè)定的砂型壓實(shí)比壓(硬度)的感應(yīng)觸頭繼續(xù)施壓，直至達(dá)到所設(shè)定的砂型壓實(shí)比壓(硬度)停止。最終使砂型各單元(部位)達(dá)到相同的壓實(shí)比壓(硬度)，實(shí)現(xiàn)了砂型各單元(部位)均勻一致壓實(shí)比壓(硬度)效果，砂型(上、下箱)起模后，輸送到下芯工位扎氣眼、下芯(放置過濾網(wǎng)、冷鐵)、合箱，砂型合箱后待澆時(shí)間一般允許不超過4h，砂型合箱后澆注高錳鋼金屬液，成型為高錳鋼履帶板鑄件。
一般情況下，感應(yīng)多觸頭補(bǔ)壓砂型的壓實(shí)比壓(硬度)設(shè)定80GF～120GF，生產(chǎn)的高錳鋼履帶板鑄件的尺寸精度為CT6～CT8級(jí)；鑄件表面粗糙度為Ra12.5～Ra25μm；鑄件合格率在95％以上。
本發(fā)明解決了：殼型(芯)鑄造殼型(芯)表面涂敷鑄造涂料工序多，殼型(芯)酚醛樹脂粘結(jié)劑在熱固化時(shí)氣味大、能耗高，鑄件澆注時(shí)的苯酚、甲醛擴(kuò)散，環(huán)境污染大，生產(chǎn)效率低、生產(chǎn)成本高問題；熔模鑄造適合于碳鋼和其它合金鋼非板(桿)類鑄件的生產(chǎn)，不適合鑄造收縮率較大冶金特性的高錳鋼材質(zhì)，在凝固過程中產(chǎn)生較大的收縮，由于制殼材料的線收縮較小和型殼退讓性差的限制，阻礙了鑄件的自由收縮，造成型殼變形、裂紋和鑄件跑火，使鑄件產(chǎn)生裂紋和尺寸超差問題，加之高錳鋼履帶板板狀類結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性差，鑄件產(chǎn)生裂紋和型殼變形、裂紋，以及鑄件跑火及尺寸超差更加嚴(yán)重問題：同時(shí)由于型殼的散熱條件差、冷卻速度小，高錳鋼履帶板容易產(chǎn)生柱狀晶粒，降低力學(xué)性能；并且也同樣也存在生產(chǎn)效率低、生產(chǎn)成本高，工業(yè)化生產(chǎn)難度大問題。
同時(shí)，本發(fā)明克服了濕型粘土砂震擊式造型砂型鑄造壓實(shí)比壓小，砂型硬度低且硬度不均，砂型表面質(zhì)量差，在澆注高錳鋼金屬液時(shí)型壁產(chǎn)生位移，造成砂型漲箱和鑄件尺寸漲大、產(chǎn)生重量和尺寸超差，鑄件的內(nèi)部組織不致密，尺寸精度低、表面質(zhì)量差問題；也克服了濕型粘土砂拋砂造型砂型鑄造成型方式生產(chǎn)效率低、生產(chǎn)環(huán)境差、勞動(dòng)強(qiáng)度大、廢型率高，且砂型硬度分布不均勻問題；同時(shí)解決了濕型粘土砂氣沖造型砂型鑄造成型方式砂型廢型率高問題。
本發(fā)明鑄件生產(chǎn)效率比殼型(芯)鑄造和熔模鑄造提高6～10倍；生產(chǎn)成本比殼型(芯)鑄造和熔模鑄造降低3～5倍；并降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率。