專利名稱：一種軸承保持架近凈形化鑄造方法
一種軸承保持架近凈形化鑄造方法駄領(lǐng)域本發(fā)明涉及軸承保持架的鑄造技術(shù)，具體為一種軸承保持架近凈形化鑄造方法。背景駄目前，國(guó)內(nèi)軸承制ii^^用的大中型(或高速重載)軸承保持架一直沿用先 整鑄厚實(shí)套管毛坯，再經(jīng)過車床全部車削外形和兜孔(即鏜孔)加工成形的落后 生產(chǎn)工藝。金屬利用率只有15~20%左右，生產(chǎn)lt成品保持架需要耗用54t鑄件， 不僅生產(chǎn)成本高，而且耗麟材，生產(chǎn)球謝呆持架又存在加工過程中散發(fā)大量石 墨粉塵嚴(yán)重污染環(huán)境和危害人身健康。而采用熔模(精密)鑄造、壓鑄、擠壓鑄 造，其工藝較為復(fù)雜，成本較高，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，生產(chǎn) 低。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提出一種軸承保持架近凈形化鑄造方法，解決整鑄厚實(shí)套 管毛坯帶來的金屬利用率低等問題。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種軸承保持架近凈形化鑄造方法，具體步驟如下(1) 將模樣做成微零件最終形狀和尺寸精度的模具，采用具有造型和排氣 功能的雙層組合為一體的背吸式上砂箱，下層箱為造型砂箱，造型砂箱在背面的 砂型上扎有排氣孔，上層箱為真空抽氣箱；(2) 合箱后在低壓鑄造豐肚密封處理后充型澆注，澆注時(shí)先開啟與真空抽氣 箱相連的真空抽氣閥對(duì)鑄型型腔抽真空排氣，然后以分級(jí)增壓工藝法充型凝固， 使鑄件始終處于由澆道和升液管不斷補(bǔ)充金屬液的條件下凝固結(jié)晶，直至全部凝 固而獲得近凈形化鑄件。所述的軸承保持架近凈形化鑄造方法，型腔噴凃含有重量占24%氧化鐵粉的 醇基塊干、凃料，氧化鐵精粉粒度140/200目。所述步驟(2)中，抽真空壓力比充型壓力低10%。所述增壓工藝法分級(jí)增壓(1) 升液充型時(shí)，抽真空壓力為P,i.0176-0.0265MPa,充型壓力 P2=0.0196-0.0294MPa;(2) 當(dāng)充滿型腔后立即關(guān)閉上型真空抽氣閥，在充型壓力 P2=0.0196-0.0294MPa下保持至鑄件形成凝固殼，即可i4A增壓階段；(3) 增壓階腿力為P3^0.15-0.47MPa，直至鑄j條固，卸除爐內(nèi)壓力，使 升液管和澆道中未凝固的金屬液回落到爐中，然后開型取出鑄件。所述模樣接近零件最終形狀，只留出供車床校正外形和支臂間兜 L加工所需 加工余量，校正外形加工余量按CT7-9級(jí)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)留，兜孔加工余量為5-8mm;所 述軸承保持架支臂間兜孔外邊，于保持架外徑內(nèi)側(cè)支臂間設(shè)置厚度為3-5mm、長(zhǎng) 度與支臂長(zhǎng)度平齊的弧形筋板，使兜 L部位做成半透孔。戶，的軸承保持架近凈形化鑄造方法，鑄itX藝布置可以為一箱多件的不同 直徑保持架模樣錢群鑄形式，采用水平分型，并在單面模板上安裝多件布置的 可換模具，鑄件間距為鑄件壁厚的1.5-2.0倍，分型面設(shè)在保持架中檔邊下沿處； 直徑超過0400mm的鑄件設(shè)置2-3個(gè)升液管。臓的軸承保持架近凈形化鑄造方法，采用C。2水玻璃硬化砂或脂硬化水玻 璃砂在漏模lnJlit型，下型用50/100目擦洗砂，上型的面砂和背砂分別用50/100 目和20/40目擦洗砂。所^h層箱口平面加工出密封槽，以便壓入梯形高壓密封膠圈后與造型后的 下層箱緊固形成整體密封系統(tǒng)；在上下型合箱時(shí)在分型面箱口處鋪上一周厚度為 1.0-1.5 mm、寬度為40-50 mm的紙板，板作為密封墊壓緊；使用型腔內(nèi)形成與 升液充型方向一致的排氣系統(tǒng)，上型在背面要扎出直徑為04-6mm，深度距鑄件 表面15-20匪、孑U巨為40-50匪的排氣孔。所述鑄件材質(zhì)可以為黃銅ZCuZn40Pb2、 ZCuZn40Mn2、 ZCuZn40Mn3Fel 、 ZCuZn35A12Mn2Fel 、鋁青銅ZCuAL10Fe3Mn2或球墨#^ QT400-18。本發(fā)明的有益效果是1、本發(fā)明軸承保持架近凈形化鑄造方法，近似的鑄造出保持架的支臂及其兜 孔的雛形，只留出供車床校正外形和支臂間5祝L加工所需少量加工余量的近凈形 化鑄件。以優(yōu)化鑄造成形方法，采用簡(jiǎn)便實(shí)用的鑄造技術(shù)(而不是熔模精鑄，壓 鑄、擠壓鑄造等復(fù)雜工藝)使鑄{判妾近零件的最終微和尺寸精度，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，可實(shí)現(xiàn)規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)。2、 本發(fā)明可完全扭轉(zhuǎn)傳統(tǒng)工藝的先整鑄厚實(shí)套管毛坯，再經(jīng)過車床全部車削 和支臂間兜孔部位全部鏜削加工成形的落后工藝?？筛窘鉀Q原工藝存在的高耗 能、高耗材、高石墨粉塵污染(對(duì)球鐵而言)的"三高"問題。可使金屬利用率從現(xiàn)在的15%-20%提高到85%-90%，可實(shí)現(xiàn)國(guó)家規(guī)定的綠色鑄造、清潔生產(chǎn)、 可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。本發(fā)明適用于球鐵和有色合金鑄造保持架的生產(chǎn)。3、 本發(fā)明將模樣做成接近零件最終形狀和尺寸精度的模板快換模具，采用 C02改性水玻璃硬化砂，在漏模^Jl造型，型腔噴涂含有2-6%氧化鐵粉的醇^±央 干涂料(氧化鐵可起至微冷作用，結(jié)晶效果好，可防止縮孔、纟辭么，陷等)，形成 高剛度和表面光潔度高的鑄型，在低壓鑄造機(jī)上充型澆注，以分級(jí)增壓工藝法充 型凝固，待鑄件有一定凝固殼(2-3mm)時(shí)，加大增壓壓力，使鑄件始終處于由 澆道和升液管在較高壓力下不斷補(bǔ)充金屬液的條件下凝固結(jié)晶，直至全部凝固而 獲得尺寸精度為CT7-9級(jí)，表面粗糙度為Ra6.3-12.5的少加工余量的近凈形化鑄 件。4、 本發(fā)明采用具有造型和排氣功能的雙層組合為一體的背n奴上砂箱，使型 腔內(nèi)形成與升液充型方向一致的排氣系統(tǒng)，大大降低型腔內(nèi)的反壓力，更有禾盱 平穩(wěn)快速充型結(jié)晶而不巻入氣體和夾渣。5、 本發(fā)明鑄itX藝布置為一箱多件的，群鑄形式，澆注系統(tǒng)安S瞎距鑄件 較近部位，分型面設(shè)在保持架中檔邊下沿處，直^^過04OOmm的鑄件最好設(shè)置 2個(gè)升液管，有利于快速升液充型，增壓補(bǔ)液結(jié)晶，也有利于濤件凝固后卸除爐 內(nèi)壓力使?jié)驳篮蜕汗苤形茨痰慕饘僖郝浠氐綘t中。


圖1-圖3為軸承保持架結(jié)構(gòu)示意圖。其中，圖1為俯視圖；圖2為圖1的 A-A剖視圖；圖3為圖2的B-B剖視圖。圖4-圖5為本發(fā)明真空抽氣箱結(jié)構(gòu)示意圖。其中，圖4為主視圖；圖5為圖 4的C-C剖視圖。圖6為常規(guī)低壓鑄造工藝示意圖。圖中，l支臂；2兜孔；3中檔邊；4筋板；5外殼；6帶孔:統(tǒng)架；7固定架； 8多孔板；9金屬網(wǎng)罩；IO密封槽；11導(dǎo)柱；12滑套；13下型；14保溫爐；15 液M屬；16升液管；17坩堝；18澆口； 19密封墊；20型躬 ； 21上型；22頂桿；23頂板；24抽氣孔。 具敝施力式本發(fā)明軸承保持架近凈形化鑄造方法，近似的鑄造出保持架的支臂及其兜孔 的雛形，只留出供車床校正外形和支臂間兜孔加工所需少量加工余量的近凈形化 鑄件。以優(yōu)化鑄造^f方法，采用簡(jiǎn)便實(shí)用的鑄造技術(shù)(而不是熔模f歸，壓鑄、 擠壓鑄造等復(fù)雜工藝)使鑄#1妾近零件的最終形狀和尺寸精度，提高生產(chǎn)效率， 降低生產(chǎn)成本，可實(shí)現(xiàn)規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)。其主要技術(shù)要點(diǎn)為1) 如圖l-3所示，將保持架模樣做成^1終零件皿和尺寸精度的模樣， 水平分型，分型面設(shè)在保持架中檔邊3下沿處，并在單面模板上安裝(多件布置) 快換模具，為保證保持架支臂1強(qiáng)度和剛度(有的支臂長(zhǎng)度達(dá)150-200mm，兩支 臂1間是各自分離的兜孔2，裝配支7承滾動(dòng)體用)，在兜孔部位.做半透孔，靠兜孔 的外邊(保持架外徑內(nèi)偵忮臂間)留出厚度為3-5mm，長(zhǎng)度與支臂長(zhǎng)度平齊的弧 形筋板4，既可防止熱處理時(shí)受熱變形，又有利于防止機(jī)加工時(shí)變形，此筋板可 在加工最后兜孔時(shí)加工掉(鏜孔時(shí)兩個(gè)支臂端部都用壓板壓緊固定后鏜孔)。2) 采用價(jià)格低的環(huán)保型C02改性水玻璃硬化砂(劍旨硬化水玻璃砂)，在漏 豐莫禾;U:分別造上下型，下型用50/100目擦洗砂，上型的面砂和背砂分別用50/100 目和20/40目擦洗砂，上型在背面要扎出直徑為04-6mm,深度距鑄件表面 15-20mm、孑U巨為40-50mm的排氣孔。型腔用涂料噴涂機(jī)均勻噴凃含有重量占 2-6%氧化鐵精粉(140/200目，其中通過200目的氧化鐵精粉重量占9-12%)的 醇基快干涂料，點(diǎn)燃烘干。涂料配方為石墨粉28-30%，堿性酚醛樹脂6~8%， 氧化鐵粉2-6%，工業(yè)酒精56-60%。此種涂f榷度高，不起皮，燒結(jié)性能好，在 高溫下有好的變形性，會(huì)統(tǒng)效防止型、芯表面浸滲金屬液，提高鑄件表面光潔度，同時(shí)因氧化鐵粉有較強(qiáng)的激冷作用(相當(dāng)于y條)，促j檢屬液:快速冷卻凝固，尤 其為管狀鑄件在低壓鑄造ah澆注創(chuàng)造了順序凝固的有利條件。本發(fā)明采用潰散性能優(yōu)良、瞬時(shí)強(qiáng)度高、硬化快的改性水玻璃，如沈陽(yáng)鑄造研究所生產(chǎn)的909 型改性水玻璃等。如圖6所示，常規(guī)氏壓鑄造機(jī)包括導(dǎo)柱ll、滑套12、下型13、保^l:戶14、 液態(tài)金屬15、升液管16、柑堝17、澆口 18、密封墊19、型腔20、上型21、頂 桿22、頂板23等。其中，采用氣墊控審鵬夂氣，適合于金屬型鑄造。本發(fā)明采用 背吸式上砂箱結(jié)構(gòu)，可適用于砂型鑄造。3) 上砂箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為具有造型和排氣功能的雙層組合為一體的背吸式砂箱，下層箱為造型砂箱，上層箱為真空抽氣箱。如圖4-5所示，背吸式砂箱的上層箱 包括外殼5、帶 L，架6、固定架7、多 L板8、金屬網(wǎng)罩9、密封槽10等，外 殼5內(nèi)側(cè)設(shè)置帶孔支承架6，帶孔支承架6底部連接多孑L板8，多孔板8底部設(shè)置 金屬網(wǎng)罩9，金屬網(wǎng)罩可防止砂子抽到真空泵中。箱口平面車出深度為5mm，寬 度為6.5 mm的密封槽10，以便壓入梯形高壓密封膠圈后，通過固定架7與造型 后的下層箱(箱口車平)用螺栓緊固形成整體密封系統(tǒng)。在上下型合箱時(shí)在分型 面箱口處鋪上一周厚度為1.0-1.5匪，寬度為40-50謹(jǐn)?shù)乃攒浀募埌?或 膠板)作為密封墊壓緊，以防止箱口漏氣影響排氣效果。合箱后移到常規(guī)的低壓 鑄造ah密封處理后準(zhǔn)備澆注(機(jī)架下邊裝有熔煉保溫電爐)，澆注時(shí)先開啟抽氣 孔24處的真空抽氣闊對(duì)鑄型型腔抽真空排氣，抽真空壓力可視鑄型大小，鑄件數(shù) 量，3t^程度等因素，選擇比充型壓力(P2=0.0196-0.0294MPa)低10%左右，即 P尸P2X90。/o^0.0176-0.0265MPa，由于型腔內(nèi)部原有的和新產(chǎn)生的氣體氣壓大大減 小(即型腔內(nèi)PM:充型的反壓力降低)，這時(shí)即可采取分級(jí)增壓工藝法進(jìn)行平穩(wěn)壓 送金屬液充型而不巻入氣體，當(dāng)充滿型腔后立即關(guān)閉上型真空抽氣閥，保持充型 壓力15-20秒左右，使鑄件形成凝固殼，即可進(jìn)入增壓階段，增壓壓力為 P3=0.15-0.47MPa，保壓時(shí)間在3-5射中左右，直至鑄件凝固，卸除爐內(nèi)壓力，使 升液管和澆道中未凝固的金屬液回落到爐中，并冷卻一段時(shí)間開型取出鑄件。4) 鑄型工藝布置及澆注系統(tǒng)由于鑄件都是直徑0250力1500 mm，輻高為 60-200 mm的數(shù)百個(gè)品種的套管形鑄件，可按一箱多件皿群濤形式布置，視鑄 件重量和直徑大小，可布置24件，鑄件間距為鑄件壁厚的1.5-2.0倍。澆注系統(tǒng) 為底注開放式或半開放式澆注系統(tǒng)，金屬液由升液管(直徑大的鑄件可安排2-3 個(gè)升液管)鄉(xiāng)殖澆道，再接多個(gè)均布的內(nèi)澆道漱卜側(cè)縫隙式澆道與鑄件相M。
權(quán)利要求
1. 一種軸承保持架近凈形化鑄造方法，其特征在于，具體步驟如下(1)將模樣做成接近零件最終形狀和尺寸精度的模具，采用具有造型和排氣功能的雙層組合為一體的背吸式上砂箱，下層箱為造型砂箱，造型砂箱在背面的砂型上扎有排氣孔，上層箱為真空抽氣箱；(2)合箱后在低壓鑄造機(jī)上密封處理后充型澆注，澆注時(shí)先開啟與真空抽氣箱相連的真空抽氣閥對(duì)鑄型型腔抽真空排氣，然后以分級(jí)增壓工藝法充型凝固，使鑄件始終處于由澆道和升液管不斷補(bǔ)充金屬液的條件下凝固結(jié)晶，直至全部凝固而獲得近凈形化鑄件。
2、 按照權(quán)利要求1所述的軸承保持架近凈形化鑄造方法，其特征在于型腔噴涂含有重量占2-6%氧化鐵粉的醇對(duì)央干涂料，氧化鐵精粉粒度140/200目。
3、 按照權(quán)利要求1戶皿的軸承{呆持架近凈形化鑄造方纟去，其特征在于戶， 步驟(2)中，抽真空壓力比充型壓力低10%。
4、 按照權(quán)利要求1所述的軸承保持架近凈形化鑄造方法，其特征在于，戶， 增壓工藝法分級(jí)增壓-(1) 升液充型時(shí)，抽真空壓力為P,峋.0176-0.0265MPa，充型壓力 P2=0.0196-0.0294MPa;(2) 當(dāng)充滿型腔后立即關(guān)閉上型真空抽氣閥，在充型壓力 P2=0.0196-0.0294MPa下保持至鑄件形成凝固殼，即可^A增壓階段；(3) 增壓階腿力為P艸.15-0.47MPa，直至鑄裕疑固，卸除爐內(nèi)壓力，使 升液管和澆道中未凝固的金屬液回落至U爐中，然后開型取出鑄件。
5、 按照權(quán)利要求1所述的軸承保持架近凈形化鑄造方法，其特征在于戶， 模樣接近零件最終微，只留出供車床校正外形和支臂間兜 L加工所需加工賴， 校正外形加工余量按CT7-9級(jí)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)留，兜孔加工余量為5-8mm;所述軸承保持 架支臂間兜 L外邊，于保持架外徑內(nèi)側(cè)支臂間設(shè)置厚度為3-5mm、長(zhǎng)度與支臂長(zhǎng) 度平齊的弧形筋板，使兜孔部位做成半透孔。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承保持架近凈形化鑄造方法，其特征在于鑄造 工藝布置為一箱多件的不同直徑保持架模樣套裝群鑄形式，采用水平分型，并在單面模板上安裝多件布置的可換模具，鑄件間距為鑄件壁厚的1.5-2.0倍，分型面 設(shè)在保持架中檔邊下沿處；直徑超過0400mm的鑄件設(shè)置2-3個(gè)升液管。
7、 按照權(quán)利要求1所述的軸承保持架近凈形化鑄造方法，其特征在于采用 C02水玻璃硬化砂或脂硬化7K玻璃砂在漏模機(jī)Jb^型，下型用50/100目擦洗砂， 上型的面砂和背砂分別用50/100目和20/40目擦洗砂。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承保持架近凈形化鑄造方法，其特征在于所述 上層箱口平面加工出密封槽，以fflE入梯形高壓密封膠圈后與造型后的下層箱緊 固形成整體密封系統(tǒng)；在上下型合箱時(shí)在分型面箱口處鋪上一周厚度為1.0-1.5 mm、寬度為40-50 mm的紙板^l交板作為密封墊壓緊；使用型腔內(nèi)形成與升液充 型方向一致的排氣系統(tǒng)，上型在背面要扎出直徑為04-6mm，深度距鑄件表面 15-20mm、孑li巨為40-50mm的排氣孔。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承保持架近凈形化鑄造方法，其特征在于所述 鑄件材質(zhì)為黃銅ZCuZn40Pb2 、 ZCuZn40Mn2 、 ZCuZn40Mn3Fel 、 ZCuZn35A12Mn2Fel 、鋁青銅ZCuAL10Fe3Mn2或球墨纖QT400-18。
全文摘要
本發(fā)明涉及軸承保持架的鑄造技術(shù)，具體為一種軸承保持架近凈形化鑄造方法，解決整鑄厚實(shí)套管毛坯帶來的金屬利用率低等問題，適用于球鐵和有色合金鑄造保持架的生產(chǎn)。具體步驟(1)將模樣做成接近零件最終形狀和尺寸精度的模具，采用具有造型和排氣功能的雙層組合為一體的背吸式上砂箱；(2)合箱后在低壓鑄造機(jī)上密封處理后充型澆注，澆注時(shí)先開啟與真空抽氣箱相連的真空抽氣閥對(duì)鑄型型腔抽真空排氣，以分級(jí)增壓工藝法充型凝固，使鑄件始終處于由澆道和升液管在較高壓力下不斷補(bǔ)充金屬液的條件下凝固結(jié)晶，直至全部凝固而獲得近凈形化鑄件。本發(fā)明可使金屬利用率從現(xiàn)在的15％-20％提高到85％-90％，可實(shí)現(xiàn)國(guó)家規(guī)定的綠色鑄造、清潔生產(chǎn)、可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。
文檔編號(hào)B22C3/00GK101264512SQ20071001059
公開日2008年9月17日 申請(qǐng)日期2007年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月14日
發(fā)明者鎮(zhèn) 吳, 徐永良 申請(qǐng)人:吳成玉