本發(fā)明屬卡車端蓋鑄造工藝領域，特別是一種鐵型覆砂鑄造球墨鑄鐵卡車端蓋的生產(chǎn)方法。

背景技術：

鐵型覆砂鑄造是在金屬型(又稱鐵型)內腔周圍覆上一層薄薄的型砂(又稱覆膜砂)的一種鑄造工藝方法。它是金屬型鑄造和殼型鑄造兩種方法的結合。獲得的鑄件具有尺寸精度高、機械性能好、節(jié)約人工、材料和設備、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點。

在國外，德國、前蘇聯(lián)等國早已于60年代前后開始把鐵型覆砂鑄造應用于生產(chǎn)，主要用于生產(chǎn)球鐵曲軸、剎車轂、剎車盤、缸套、炸彈殼、坦克履帶和電機底座等30余種鑄件。

在國內，鐵型覆砂鑄造工藝的應用研究絕大部分都使用于曲軸或者球墨鑄鐵的生產(chǎn)。近幾年來，在全國已有近百家企業(yè)也應用了鐵型覆砂鑄造工藝，生產(chǎn)的零件除球鐵曲軸外，還有汽車的凸輪軸、平衡軸、耐壓閥體、缸套，耐磨齒盤等50余種鑄件，而運用該鐵型鑄造工藝技術來生產(chǎn)球墨鑄鐵卡車端蓋還是空白。

在我國乃至國際上的卡車端蓋生產(chǎn)廠家，都是采用高壓鑄造或者靜壓鑄造方法生產(chǎn)。該工藝在較大汽車發(fā)動機生產(chǎn)廠已普遍使用，雖然質量上相對來說還比較穩(wěn)定，但還是屬于濕型砂鑄造，在造型時還是需要煤粉，用砂量很大，生產(chǎn)環(huán)境還未得到完全改善；同時也存在著砂處理工部等一整套設備、材料倉庫、型砂輸送、除塵等設備，工作環(huán)境比較差，不利于鑄造生產(chǎn)環(huán)保，而且設備投資大，成本高，所占用的面積也大。產(chǎn)品在灰鑄鐵澆注并經(jīng)熱處理退火后，本體抗拉強度絕大多數(shù)達到或接近所要求牌號，如球鐵軸承蓋，牌號為QT600-3，用濕型砂工藝生產(chǎn)珠光體一般只有40-50，球化級別一般在3級，組織部粗大同時還伴隨縮松，對后期使用壽命，安全性能造成極大影響。在現(xiàn)今汽車行業(yè)激烈競爭下，客戶對產(chǎn)品的各種性能要求越來越高，多種性能指標要求達到或超過國家標準。由于使用常規(guī)的濕型砂鑄造無法從根本上解決鑄鐵本身的組織和縮松等問題，必須另找出路。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種鐵型覆砂鑄造球墨鑄鐵卡車端蓋的生產(chǎn)方法，能解決球墨鑄鐵卡車端蓋常見的組織性能差、內部疏松、表面質量、整體機械性能得不到保證的問題，減少砂處理設備、場地和用砂量；改善鑄造的惡劣環(huán)境；且工藝流程簡單，容易控制，生產(chǎn)成本低。

本發(fā)明以如下技術方案解決上述技術問題：

一種鐵型覆砂鑄造球墨鑄鐵卡車端蓋的生產(chǎn)方法，工藝步驟如下：

(1)造型

外砂箱采用鐵型，覆膜砂為樹脂砂，鐵型的內腔按卡車端蓋的形狀隨型制出，隨型覆砂層厚度為10mm-30mm；澆注系統(tǒng)有澆口杯、直澆口、橫澆口和濾網(wǎng)，采用封閉式澆口；在鐵型的分型面上均勻分布有排氣槽，鑄型直接通過射孔排氣；外模的上下模底板中間分別設有加熱裝置，模具溫度和鐵型溫度均控制在180-240℃，溫度達到要求后進行射砂；

(2)砂芯：鑄型直接射出吊芯。

(3)合箱

合箱前檢查修復鑄型并吹干凈，在澆注系統(tǒng)的濾網(wǎng)座裝上過濾網(wǎng)，在定位銷放一圈5mm封箱條圍住定位銷，并將砂箱推至合箱機處，在砂箱四角分別放有墊片；上半模型吹靜散砂后合箱，扣上箱扣；澆口杯采用直沖漏斗澆口杯，安裝到鐵型時結合面使用專用鑄造粘膠壓緊粘牢；

(4)澆注

采用QT550-10牌號鐵水澆注，其化學成分質量比為：

C：3.7％～3.9％；Si：1.6％～1.7％；Mn≤0.2％；Cu≤0.2％；Re：0.01％～0.02％；Mg：0.03％～0.05％；

澆注溫度控制在1420℃-1440℃，40件/型澆注時間是12-15s；待澆口杯鐵水成糊狀時打斷澆口杯；

(5)開箱

澆注后15分鐘開箱扣落砂自然冷卻。

所述澆注系統(tǒng)的鐵水流道是由澆口杯到直澆道到橫澆道，再由橫澆道通過濾網(wǎng)后均衡分到內澆口再到鑄件；澆注系統(tǒng)各澆口總截面之比為：∑直︰∑橫︰∑內＝1︰(0.75-0.78)︰(0.68-0.72)；∑分直︰∑直＝1︰(0.9-0.95)；濾網(wǎng)采用機體專用的直孔陶瓷濾網(wǎng)。

所述鐵型的分型面上的排氣槽為半圓形，直徑為Φ6mm。

所述射砂的射砂氣壓為0.35-0.40Mpa，固化時間為50-60S。

所述合箱時在砂箱四角四角放的墊片厚均為0.5-0.6mm。

所述合箱的扣箱力為80-85N.M。

本發(fā)明的顯著優(yōu)點在于：

使用本發(fā)明的生產(chǎn)方法，出品率由原來砂型鑄造工藝的50％提高到鐵型鑄造的70％以上，因鐵型使用了不含水分的樹脂砂做覆砂造型材料，從而消除了皮下氣孔缺陷；鐵水凝固過程中得到快速冷卻，同時鐵型的剛性抑制了鐵水石墨膨脹過程易產(chǎn)生的兩縮，基本消除了球鐵常有的組織縮松、縮孔等缺陷，解決了卡車端蓋在高壓力、高強度工作環(huán)境下的滲漏和強度不足問題，提高了產(chǎn)品的整體機械性能和使用安全性能，超過客戶的各項性能指標；減少了砂處理系統(tǒng)龐大的設備、場地投入和造型用砂量；改善了鑄造長期以來的惡劣環(huán)境，環(huán)保性好。整個工藝流程簡單，容易采取措施和控制，產(chǎn)品的生產(chǎn)成本比砂型鑄造工藝生產(chǎn)要低30～50％，且適用于各種類型發(fā)動機、工程機械及整車重要復雜零部件的生產(chǎn)和各種要求高質量的其它大中小零件，應用前景廣泛。

具體實施方式

以下詳細描述本發(fā)明的具體實施方式，但不構成對本發(fā)明權利要求保護范圍的限制。

鐵型覆砂鑄造工藝是利用鐵型增加鐵水在鑄造過程中的冷卻速度，細化組織，提高了鑄件的組織致密性。在同等熔煉鐵水的成分下，使用鐵型覆砂鑄造工藝生產(chǎn)球墨鑄鐵卡車端蓋等產(chǎn)品比砂型鑄造工藝可以獲得更高的抗拉強度、屈服強度、硬度和更好的石墨形態(tài)和石墨大小級別，穩(wěn)定珠光體在50％以上。最重要的是以往強度不足及兩縮問題可以得到有效解決。

卡車端蓋的鐵型覆砂鑄造工藝與靜壓砂型鑄造工藝不同之處是在造型工序，卡車端蓋鐵型覆砂造型是采用專用的ZXTF-Z-1350*740造型主機自動化生產(chǎn)線。按照鐵型規(guī)格要求，卡車端蓋設計布置為40件/型，分上下模。該設備額定生產(chǎn)率為15型/h,兩臺造型主機則為30型/h。砂箱是金屬型，內腔是按照卡車端蓋的形狀,留有覆砂層厚度并隨型制出，外模的上下模底板中間分別設有加熱裝置，模具溫度和鐵型溫度恒溫均控制在180-240℃。造型采用覆膜砂，當模具和鐵型溫度達到設定的溫度后，在鐵型內腔周圍覆上一層薄薄的型砂。

由于鐵型覆砂工藝所使用的覆膜砂是流動干型的，無水分，經(jīng)過射砂表面硬化后，其表面光潔度很好，不用上涂料，而靜壓砂型鑄造工藝是屬濕型(潮型)鑄造，其表面需要上涂料才能保證鑄件的光潔度。因此鐵型覆砂鑄造工藝可以大量節(jié)約涂料成本。

以生產(chǎn)柳汽2918072端蓋為例，采用靜壓鑄造生產(chǎn)工藝時，造型用砂量單臺為622kg以上，而用鐵型覆砂工藝生產(chǎn)(40件/型)時，鑄造造型單臺使用砂量僅需20-21kg左右；若按目前價格計算成本的話，年產(chǎn)20萬件光造型用砂量可以節(jié)約75萬元以上。而這種規(guī)模的鐵型覆砂鑄造生產(chǎn)線比國內靜壓生產(chǎn)線減少投資2700萬元，比進口靜壓生產(chǎn)線減少投資4700萬元以上。

鐵型覆砂鑄造工藝在具有工藝出品率高、組織致密不滲漏、綜合性能高、用砂量少、設備投資少、生產(chǎn)周期短、見效快、設備占用面積少、生產(chǎn)效率高、制造成本低、環(huán)保性好等優(yōu)點的同時，其不足之處是各種鐵型砂箱沒有通用性、受設備影響單天產(chǎn)量偏低。

采用本發(fā)明方法生產(chǎn)2918072柳汽球墨鑄鐵卡車端蓋，具體工藝步驟如下：

1.造型

造外型采用鐵型覆砂鑄造工藝進行。外砂箱采用鐵型，覆膜砂是采用相變砂，即舊砂回收后處理再重新覆膜，鐵型鑄造工藝按照40件/型進行設計，鐵型的內腔是按照卡車端蓋的形狀隨型制出，試制時隨型覆砂層厚度為10mm，因該零件比較小，結構較為簡單，不特別增加補縮冒口，采用自補縮方式。澆注系統(tǒng)的鐵水流道是由澆口杯到直澆道到橫澆道，再由橫澆道通過濾網(wǎng)后均衡分到內澆口到鑄件。澆注系統(tǒng)采用封閉式澆口，其各澆口總截面之比為：∑直︰∑橫︰∑內＝1︰(0.75-0.78)︰(0.68-0.72)；∑分直︰∑直＝1︰(0.9-0.95)；濾網(wǎng)采用機體專用的直孔陶瓷濾網(wǎng)。鑄型直接通過射孔排氣，不用單獨開設排氣通道，在鐵型的分型面上均勻分布有直徑Φ6mm的半圓形排氣槽。外模的上下模底板中間都分別設有加熱裝置，模具溫度和鐵型溫度均控制在180-240℃；待溫度達到工藝要求后進行射砂，射砂氣壓為0.35-0.40Mpa，固化時間為50-60S，射砂后的覆砂層顏色為棕褐色。在連續(xù)生產(chǎn)時，經(jīng)澆注后的鐵型必須經(jīng)過水冷后達到溫控要求時才能進行循環(huán)使用(測溫采用紅外線進行)。

2.砂芯

采用吊芯直接隨鑄型射出。

本發(fā)明方法不用裝芯。

3.合箱

在合箱之前檢查鑄型質量并進行必要的修型，吹干凈鑄型并推至合箱機處，下型砂箱四角分別放0.5-0.6mm厚墊片，進行合箱；推進澆注滾道，扣上箱扣(邊扣一般為4個)扣箱力一般在80-85N.M；澆口杯采用直沖漏斗澆口杯，安裝到鐵型時結合面使用專用鑄造粘膠壓緊粘牢；

4.澆注

用QT550-10牌號鐵水澆注，其化學成分質量比為：

C：3.7％～3.9％；Si：1.6％～1.7％；Mn≤0.2％；Cu≤0.2％；Re：0.01％～0.02％；Mg：0.03％～0.05％；

澆注溫度控制在1420℃-1440℃，40件/型澆注時間是12-15s；待澆口杯鐵水成糊狀時打斷澆口杯；

5.開箱

澆注后15分鐘開箱扣直接落砂，然后自由冷卻到室溫。

6.檢驗結果

鑄件經(jīng)過清理拋丸后，不經(jīng)過熱處理，直接鑄態(tài)解剖鑄件檢測得到結果如下：

1)金相組織和硬度情況如下：

2)機械性能

因產(chǎn)品太小，無法直接取抗拉試樣，只能檢測附鑄試塊，具體情況如下：、

用本發(fā)明的鐵型覆砂方法鑄造球墨鑄鐵卡車端蓋，在滿足性能要求的條件下可以減少或者不用加入合金，如Cu、Mn等合金可以取消加入，同時經(jīng)過對產(chǎn)品多輪的本體解剖和聲波檢測，未發(fā)現(xiàn)任何兩縮現(xiàn)場。

實踐說明：運用本發(fā)明的方法生產(chǎn)球墨鑄鐵卡車端蓋，產(chǎn)品整體性能和安全系數(shù)要比濕型砂高，該工藝滿足日益發(fā)展的汽車制造行業(yè)競爭要求。

用本發(fā)明的方法，不僅可以生產(chǎn)出蠕墨鑄鐵或球墨鑄鐵汽車零部件、汽缸體、缸蓋、排氣管等高質量的汽車重要零部件，還可以用于各行各業(yè)的機械制造，如航空、鐵路機車車輛、農(nóng)用機械、建筑機械和軍工等等需承受高強度、高韌性、高致密性、高耐磨的大中小零件的生產(chǎn)。