專利名稱：：低合金液壓泵定子鑄件鑄造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及鑄造領(lǐng)域，特別涉及一種低合金液壓泵定子鑄件鑄造方法。
背景技術(shù)：
：液壓泵由于其工作壓力高，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小重量輕，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，并能自動(dòng)防止過載實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)而廣泛應(yīng)用于汽車、造船、航空、石油及化工機(jī)械工程。目前各種汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中普遍采用葉片式油泵作為助力器，以減輕汽車司機(jī)在開車時(shí)的使用體力。隨著我國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展，帶動(dòng)了與其配套的葉片式油泵的發(fā)展，近年來尤其是在江浙地區(qū)迅速掘起了很多民營(yíng)葉片式油泵專業(yè)企業(yè)，從而使與其配套的定子鑄件產(chǎn)品的需求大大增加。定子鑄件產(chǎn)品的主要性能及技術(shù)指標(biāo)為機(jī)械性能要求用，單鑄試棒澆注的試樣的抗拉強(qiáng)度>350Mpa，定子產(chǎn)品的鑄態(tài)硬度要求為220280HBS；鑄件金相組織要求石墨形態(tài)以A型為主，石墨長(zhǎng)度為45級(jí)，基體組織要求珠光體彡95%，碳化物+磷共晶<5%；鑄件各部位不允許有任何鑄造缺陷存在。因此，如何滿足上述技術(shù)要求，成了鑄造定子產(chǎn)品的關(guān)鍵。在上述定子產(chǎn)品的性能及技術(shù)指標(biāo)中，鑄件金相組織指標(biāo)是本發(fā)明的核心技術(shù)。以往所出現(xiàn)的問題也是由于金相組織不達(dá)標(biāo)所致。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種低合金液壓泵定子鑄件鑄造方法，以使生產(chǎn)出的低合金液壓泵定子鑄件如CC1021S型能夠滿足上述技術(shù)要求。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是低合金液壓泵定子鑄件鑄造方法，其步驟包括混砂、造型、爐料熔煉、出鐵孕育處理、澆注、冷卻、開箱、鑄件清理；其中，所述的混砂工序是在砂處理系統(tǒng)內(nèi)混制粘土濕型砂，混制完的型砂用小車輸送到造型的機(jī)旁供造型時(shí)使用。所述的爐料熔煉步驟包括配置爐料和熔煉，爐料配置質(zhì)量百分比為生鐵1525%、回爐鐵4555%、廢鋼2535%；熔煉采用中頻感應(yīng)電爐進(jìn)行鐵液熔煉，熔煉溫度為15001540°C；所述的出鐵孕育處理工序包括出鐵和硅鋇孕育處理兩個(gè)步驟；所述的澆注工序中，鐵液的澆注溫度控制在13401440°C。進(jìn)一步，定子鑄件的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為C3.03.3%、Si1.82.2%、Mn0.61.0%,P彡0.15%,S彡0.12%,Cr0.40.8%,Mo0.61.0%,Ni0.20.4%,Fe余量和不可避免雜質(zhì)。所述的硅鋇孕育處理步驟所用的硅鋇孕育劑的加入量為熔煉出鐵量的0.501.0%；硅鋇孕育劑的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為Si6070%、CaO.53.0%、Ba1.06.0%、Al1.03.0%，F(xiàn)e余量和不可避免雜質(zhì)。所述的硅鋇孕育劑的粒度為310mm。所述的冷卻工序中，要求澆注后的鑄件在砂型中保溫冷卻時(shí)間，大于2小時(shí)，確保鑄件在冷卻過程中消除應(yīng)力。另外，本發(fā)明中造型機(jī)采用微震壓實(shí)脫箱造型機(jī)。微震壓實(shí)脫箱造型的型板工藝用每型布置16個(gè)鑄件，每4個(gè)鑄件由一個(gè)暗冒口補(bǔ)縮，采用半封閉式澆注系統(tǒng)。本發(fā)明采用了暗冒口的模數(shù)1倍于鑄件毛坯的模數(shù)。本發(fā)明與國(guó)外產(chǎn)品所采用的化學(xué)成分中的低合金元素P、Cu、Cr、Mo不同在于，獨(dú)創(chuàng)性地采用Cr、Mo、Ni低合金元素。雖然碳當(dāng)量(C+l/3Si)相差無幾，但本發(fā)明采用的是碳低硅高，而國(guó)外采用的是碳高硅低的化學(xué)成分。這是因?yàn)橥ㄟ^實(shí)驗(yàn)證明了碳低能夠細(xì)化石墨組織，本發(fā)明的石墨長(zhǎng)度達(dá)到4級(jí)，比國(guó)外產(chǎn)品的石墨長(zhǎng)度(45級(jí))細(xì)短。另外，在低合金鑄鐵中，P是有害元素，它既降低力學(xué)性能，又影響耐磨性能，而且在鑄造和熱處理過程中，容易促使裂紋的形成，因此本發(fā)明不用高P成分。Cu和Ni均是提高淬透性的元素，但Ni不溶于碳化物而完全溶于基體中，因此Ni提高淬透性的作用強(qiáng)于Cu，因而我們不采用Cu而采用Ni元素。通過以上化學(xué)成分上的創(chuàng)新，再加上配料、熔煉及孕育工藝的配合，本發(fā)明生產(chǎn)的定子產(chǎn)品在金相組織和機(jī)械性能上均優(yōu)于國(guó)外進(jìn)口的同類產(chǎn)品，請(qǐng)見表1。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>在本發(fā)明方法中，其型板工藝特點(diǎn)是(1)每4個(gè)鑄件以一個(gè)共用的暗冒口進(jìn)行補(bǔ)縮，為保證冒口的補(bǔ)縮作用，其一是采用了暗冒口的模數(shù)1倍于鑄件毛坯的模數(shù)，保證鑄件產(chǎn)品內(nèi)部沒有縮松、縮孔缺陷；其二是采用了熱冒口工藝，即所有進(jìn)入鑄型的熱鐵液在流動(dòng)過程中均先經(jīng)過冒口，使冒口受到過熱，保證鑄件順序凝固、從而使鑄件產(chǎn)品內(nèi)部沒有縮松、縮孔缺陷。(2)為了使?jié)沧⑾到y(tǒng)起到擋渣作用及鐵液在型腔中平穩(wěn)流動(dòng)作用，本發(fā)明采用了半封閉式的澆注系統(tǒng)。鐵液進(jìn)入橫澆道時(shí)，橫截面加大，流速減慢，浮渣漂起并留在橫澆道內(nèi)。潔凈的鐵液從橫澆道的底部減速流入暗冒口，再?gòu)拿翱谠贉p速后流入型腔，這樣就可以避免產(chǎn)生夾渣及沖砂缺陷。所述的開箱工序包括鐵砂分離及鑄件與澆冒口分離，在此工序中，要求不能捶擊鑄件，以防擊裂鑄件產(chǎn)品。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明從以下四個(gè)方面來解決金相組織及機(jī)械性能的達(dá)標(biāo)問題(1)產(chǎn)品化學(xué)成分的確定本發(fā)明在產(chǎn)品的化學(xué)成分方面不是沿用國(guó)外定子傳統(tǒng)的Cu、Cr、Mo低合金，而是自主創(chuàng)新用Cr、Mo、Ni低合金元素；(2)爐料配置方面限制生鐵比例彡25%，廢鋼比例彡25%；(3)鐵液熔煉過程采用鐵液高溫靜置技術(shù)，達(dá)到減少石墨核心和鐵液純凈目的；(4)鐵液孕育工藝上采用硅鋇孕育劑大劑量孕育，達(dá)到瞬間產(chǎn)生大量結(jié)晶核心的目的。產(chǎn)品的金相組織指標(biāo)解決后，其機(jī)械性能指標(biāo)也就迎刃而解了，因?yàn)殍T鐵材料的機(jī)械性能是由該材料的金相組織的性質(zhì)決定的。采用本發(fā)明所述的鑄造方法以后，生產(chǎn)出的定子鑄件用單鑄試棒澆注的試樣的抗拉強(qiáng)度>350Mpa，定子產(chǎn)品的鑄態(tài)硬度為220280HBS，鑄件金相組織中，石墨形態(tài)以A型為主，石墨長(zhǎng)度為45級(jí)，基體組織的珠光體>95%，碳化物+磷共晶<5%；鑄體各部位沒有任何鑄造缺陷，完全滿足定子鑄件產(chǎn)品的各項(xiàng)技術(shù)要求。圖1為本發(fā)明實(shí)施例CC1021S型液壓泵定子鑄件毛胚圖；圖2為圖1的A-A剖視圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例CC1021S型液壓泵定子鑄件型板工藝示意圖；圖4為圖3的B-B剖視圖。具體實(shí)施例方式實(shí)施例1以低合金CC1021S型液壓泵定子鑄件鑄造為例，其鑄造方法包括如下步驟(1)混砂造型混砂工序是在砂處理系統(tǒng)內(nèi)混制粘土濕型砂，混制完成的型砂用小車輸送到造型機(jī)旁供造型時(shí)使用；然后把用微震壓實(shí)脫箱造型機(jī)造完的型排列在澆注區(qū)內(nèi)，等待鐵液澆注。所述的造型工序，本發(fā)明低合金CC1021S型液壓泵定子鑄件毛坯圖請(qǐng)見圖1、圖2，定子鑄件結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，毛坯均勻，決定用微震壓實(shí)脫箱造型機(jī)進(jìn)行造型生產(chǎn)，砂型尺寸為390X40X100/100，每型安放16個(gè)鑄件，其型板工藝圖請(qǐng)見圖3、圖4。(2)爐料熔煉先配置爐料，爐料的重量配比為生鐵20%、回爐鐵50%、廢鋼30%；然后把配置好的爐料投入中頻感應(yīng)電爐進(jìn)行鐵液熔煉，當(dāng)爐料熔清且鐵液溫度達(dá)到1450°C時(shí)，進(jìn)行取樣分析化學(xué)成分，然后把鐵液的化學(xué)成分調(diào)整到工藝規(guī)定的范圍內(nèi)。此后把鐵液溫度提升到1520°C，并在此溫靜置保溫510分鐘，讓鐵液中的雜質(zhì)充分漂浮上來，用聚渣劑聚集后扒出爐外，不讓這些雜質(zhì)帶到處理的鐵液中。(3)出鐵孕育處理包括出鐵和硅鋇孕育處理兩個(gè)步驟，鐵液在1520°C靜置扒渣后，即用100KG澆注包出鐵液，在出鐵液時(shí)隨著鐵液流加入0.80%的硅鋇孕育劑進(jìn)行孕育處理，最后進(jìn)行攪拌及扒渣后蓋上覆蓋劑去進(jìn)行澆注。其中硅鋇孕育劑的化學(xué)成分質(zhì)量百分為Si65.4、Ca1.80、Ba2.50、Al2.12及Fe余量；產(chǎn)品最終化學(xué)成分質(zhì)量百分比為C3.2、Si2.0、Mn0.85、P0.12、S0.08、Cr0.65、Mo0.68、Ni0.35及Fe余量。(4)澆注在待澆的鑄型澆注區(qū)用100KG澆包進(jìn)行澆注。鐵液的澆注溫度為1380°C。澆注時(shí)鐵液的流動(dòng)過程請(qǐng)見圖3、圖4。鐵液由直澆口座1上的澆口杯及直澆道進(jìn)入橫澆道2，此時(shí)由于雙向的橫澆道截面積和加大，從而使鐵液流動(dòng)減速平穩(wěn)，漂渣子漂起，接著潔凈鐵液從橫澆道底部通過寬而扁的4個(gè)內(nèi)澆口3流入暗冒口4，由于內(nèi)澆道3的橫截面前小后大，鐵液在內(nèi)澆道中再次減速進(jìn)入暗冒口4，鐵液從暗冒口第三次減速流入鑄件5型腔。鐵液的這種減速流動(dòng)過程達(dá)到了其流動(dòng)過程的平穩(wěn)性，從而可以避免鐵液流動(dòng)過程的氧化問題，同時(shí)也減少了鐵液對(duì)型腔的沖擊，由此可以避免鑄件產(chǎn)生夾渣及沖砂缺陷。(5)冷卻澆注后的鑄型要運(yùn)轉(zhuǎn)到冷卻區(qū)冷卻，鑄件在型砂中保溫2小時(shí)。(6)開箱(7)鑄件處理(8)質(zhì)量檢驗(yàn)檢驗(yàn)不合格的產(chǎn)品淘汰作廢，合格的進(jìn)入鑄件毛胚合格品倉(cāng)庫(kù)。定子產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果用單鑄試棒澆注的試樣的抗拉強(qiáng)度>350Mpa，產(chǎn)品的鑄態(tài)硬度為220280HBS，鑄件產(chǎn)品金相組織石墨形態(tài)為A型，石墨長(zhǎng)度為45級(jí)，基體組織珠光體>95%，碳化物+磷共晶<5%;鑄件各部位沒有任何鑄造缺陷。符合定子鑄體的各項(xiàng)技術(shù)要求。實(shí)施例15的主要工藝參數(shù)請(qǐng)見表2。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求低合金液壓泵定子鑄件鑄造方法，其步驟包括混砂、造型、爐料熔煉、出鐵孕育處理、澆注、冷卻、開箱、鑄件清理；其中，所述的混砂造型步驟是用粘土濕型砂，用造型機(jī)制作鑄型；所述的爐料熔煉步驟包括配置爐料和熔煉，爐料質(zhì)量百分比為生鐵15～25％、回爐鐵45～55％、廢鋼25～35％；熔煉采用中頻感應(yīng)電爐進(jìn)行鐵液熔煉，熔煉溫度為1500～1540℃；所述的出鐵孕育處理工序包括出鐵和硅鋇孕育處理兩個(gè)步驟；所述的澆注工序中，鐵液的澆注溫度為1340～1440℃。2.如權(quán)利要求1所述的低合金液壓泵定子鑄件鑄造方法，其特征在于，定子鑄件的化學(xué)質(zhì)量百分比為C3.03.3%、Si1.82.2%、Mn0.61.0%、P≤0.15%、S≤0.12%,Cr0.40.8%,Mo0.61.0%,Ni0.20.4%,Fe余量和不可避免雜質(zhì)。3.如權(quán)利要求1所述的低合金液壓泵定子鑄件鑄造方法，其特征在于，所述的硅鋇孕育處理步驟所用的硅鋇孕育劑的加入量為熔煉出鐵量的0.51.0%；硅鋇孕育劑的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為Si6070%、CaO.53.0%、Ba1.06.0%、Al1.03.0%、Fe余量和不可避免雜質(zhì)。4.如權(quán)利要求3所述的低合金液壓泵定子鑄件鑄造方法，其特征在于，所述的硅鋇孕育劑的粒度為310mm。5.如權(quán)利要求1所述的低合金液壓泵定子鑄件鑄造方法，其特征在于，所述的冷卻工序中，澆注后的鑄件在砂型中保溫冷卻時(shí)間，大于2小時(shí)，確保鑄件在冷卻過程中消除應(yīng)力。6.如權(quán)利要求1所述的低合金液壓泵定子鑄件鑄造方法，其特征在于，造型機(jī)采用微震壓實(shí)脫箱造型機(jī)。7.如權(quán)利要求6所述的低合金液壓泵定子鑄件鑄造方法，其特征在于，微震壓實(shí)脫箱造型的型板工藝用每型布置16個(gè)鑄件，每4個(gè)鑄件由一個(gè)暗冒口補(bǔ)縮，采用半封閉式澆注系統(tǒng)。8.如權(quán)利要求7所述的低合金液壓泵定子鑄件鑄造方法，其特征在于，采用的暗冒口的模數(shù)1倍于鑄件毛坯的模數(shù)。全文摘要低合金液壓泵定子鑄件鑄造方法，其步驟包括混砂、造型、爐料熔煉、出鐵孕育處理、澆注、冷卻、開箱、鑄件清理?；焐霸煨筒襟E是擁粘土濕型砂以微震壓實(shí)脫箱造型機(jī)制作鑄型。爐料熔煉步驟包括配置爐料和熔煉，爐料質(zhì)量百分比為生鐵15～25％、回爐鐵45～55％、廢鋼25～35％；熔煉采用中頻感應(yīng)電爐進(jìn)行熔煉。出鐵孕育處理工序包括出鐵和硅鋇孕育劑孕育處理。本發(fā)明生產(chǎn)出的定子鑄件產(chǎn)品，其抗拉強(qiáng)度＞350MPa，產(chǎn)品本體硬度為220～280HBS；產(chǎn)品金相組織的石墨形態(tài)以A型為主，石墨長(zhǎng)度為4～5級(jí)，珠光體＞95％，碳化物+磷共晶＜5％；鑄件各部位沒有任何鑄造缺陷。文檔編號(hào)B22D25/00GK101823139SQ20091004694公開日2010年9月8日申請(qǐng)日期2009年3月3日優(yōu)先權(quán)日2009年3月3日發(fā)明者徐清申請(qǐng)人:上海華新合金有限公司