一種鐵型覆砂鑄造機(jī)車管件的生產(chǎn)工藝方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鐵型覆砂鑄造卡車懸架支架的生產(chǎn)工藝方法，特征是澆注系統(tǒng)的鐵水流道是由澆口杯到直澆口到橫澆口，由橫澆口通過濾網(wǎng)后均衡分到兩個分橫澆口，再由兩個分橫澆口分別分到兩個內(nèi)澆口到鑄件。本發(fā)明能解決灰口鑄鐵什么機(jī)車零部件和汽車卡車懸架支架常見的組織疏松、表面質(zhì)量差、整體機(jī)械性能得不到保證，不理想的一種精度高，機(jī)械性能好，省工省料，成本低的一種鐵型覆砂鑄造機(jī)車管件的生產(chǎn)工藝方法。
【專利說明】
一種鐵型覆砂鑄造機(jī)車管件的生產(chǎn)工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于鑄造工藝領(lǐng)域，特別是一種鐵型覆砂鑄造機(jī)車管件的生產(chǎn)工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 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(yīng)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(jī)底座等30余種鑄件。
[0003] 在國內(nèi)，鐵型覆砂鑄造工藝的應(yīng)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(yīng)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30余種鑄件，而運用該鐵型鑄 造工藝技術(shù)來生產(chǎn)汽車發(fā)動機(jī)懸架支架還是空白。在我國乃至國際上的卡車零件生產(chǎn)廠 家，都是采用高壓鑄造或者靜壓鑄造方法生產(chǎn)發(fā)動機(jī)卡車懸架支架。該工藝在較大汽車發(fā) 動機(jī)生產(chǎn)廠已普遍使用，雖然質(zhì)量上相對來說還比較穩(wěn)定，但還是屬于砂型鑄造，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(shè)備、材料倉庫、型砂輸送、除塵等設(shè)備，工作環(huán)境比較差，不利于鑄造生產(chǎn)環(huán)保，而且設(shè) 備投資大，成本高，所占用的面積也大。本產(chǎn)品采用公司先進(jìn)技術(shù)能夠在澆注的鑄態(tài)球鐵本 體抗拉強(qiáng)度絕大多數(shù)達(dá)到所要求牌號QT550-10,也是創(chuàng)國內(nèi)首例鐵型覆砂工藝鑄造卡車懸 架支架，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。。但 現(xiàn)今在汽車行業(yè)激烈競爭下，各汽車廠家生產(chǎn)的卡車懸架支架要求越來越高，多種性能指 標(biāo)要求達(dá)到或超過國家標(biāo)準(zhǔn)，例如要求解決組織縮松現(xiàn)象即屬此類問題。由于使用常規(guī)的 砂型鑄造無法根本解決鑄鐵本身的組織縮松的問題，必須另找出路。鐵型覆砂鑄造是在金 屬型(又稱鐵型）內(nèi)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(jié)合。獲得的鑄件具有尺寸精度高、機(jī)械性能好、節(jié)約人 工、材料和設(shè)備、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點。對比文件1，申請?zhí)枺篊N201510620434，名稱:地鐵機(jī)車 上牽引電機(jī)傳動端端蓋的鑄造方法，本發(fā)明涉及一種地鐵機(jī)車上牽引電機(jī)傳動端端蓋的鑄 造方法，該鑄造方法采用鐵型覆砂工藝進(jìn)行鑄造，通過鐵型覆砂工藝得到完整的傳動端端 蓋形狀的型腔，下四個砂芯，直接鑄出傳動端端蓋零件，有效提高了鑄件的外觀和內(nèi)在質(zhì) 量，降低鑄件報廢率，減輕鑄件重量16%，大大提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了大量時間和人力、設(shè) 備等成本，該方法成本降低28%，而且簡單易行，經(jīng)濟(jì)效益顯著，市場前景廣闊，適合絕大多 數(shù)企業(yè)使用。通過用鐵型覆砂鑄造成型的型腔，下四個砂芯，直接鑄出零件。其結(jié)構(gòu)構(gòu)成與 本申請不相同。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能解決灰口鑄鐵什么機(jī)車零部件和汽車卡 車懸架支架常見的組織疏松、表面質(zhì)量差、整體機(jī)械性能得不到保證，不理想的一種精度 高，機(jī)械性能好，省工省料，成本低的一種鐵型覆砂鑄造機(jī)車管件的生產(chǎn)工藝方法。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是這樣的：一種鐵型覆砂鑄造機(jī)車管件的生產(chǎn)方法，其特 征在于其生產(chǎn)方法是： 方法Ι?)，澆注系統(tǒng)的鐵水流道是由澆口杯到直澆口到橫澆口，由橫澆口通過濾網(wǎng)后均 衡分到兩個分橫澆口，再由兩個分橫澆口分別分到兩個內(nèi)澆口到鑄件； 方法(I)，澆注系統(tǒng)各澆口總截面之比為：Σ分直：Σ分橫：Σ分內(nèi)=1:0.7:0.6;濾網(wǎng)采 用懸架支架專用的直孔陶瓷濾網(wǎng)； 方法(D，上半模模樣最高處射孔部位裝有外徑Φ 6mm氣孔針，上半模四周圍芯頭部位 裝有外徑Φ 8mm氣孔針； 方法?，射砂氣壓為0.1-0.2Mpa，固化時間為30-50S; 方法(1)，合箱時四角放的墊片厚為0.1-0.3_; 方法、潛)，合箱的扣箱力為60-80N · M。
[0006] 其工藝步驟是： 步驟(1)，造型：外砂箱采用鐵型，覆膜砂為樹脂砂，鐵型的內(nèi)腔按卡車懸架支架的形狀 隨型制出，隨型覆砂層厚度為8mm-1Omm;澆注系統(tǒng)有澆口杯、直澆口、橫澆口、濾網(wǎng)，采用封 閉式澆口；上半模模樣的最高處射孔、四周圍芯頭部位都裝有氣孔針，且不穿出箱面;在鐵 型的分型面上均勻分布設(shè)有排氣槽;外模的上下模底板中間分別設(shè)有加熱裝置，模具溫度 和鐵型溫度均控制在160-180°C，溫度達(dá)到要求后進(jìn)行射砂； 步驟砂芯：砂芯的組裝、上涂料并濾干、烘干條件與已有工藝相近似，烘烤好的坭 芯芯頭部位要鉆出排氣孔； 步驟這)，裝芯:人工裝芯或用固定式裝芯工位夾具或機(jī)器人裝芯； 步驟合箱:合箱前使用少量封箱條壓住芯頭、芯頭出氣孔位置、坭芯直澆道，在坭 芯頭的澆注系統(tǒng)位置裝上過濾網(wǎng)，并推至合箱機(jī)處，四角放有墊片;上半模型吹靜散砂后合 箱;推進(jìn)澆注滾道，扣上箱扣;澆口杯采用直沖漏斗澆口杯，安裝到鐵型時要使用封箱條； 步驟這;，澆注：用牌號為HT250的鐵水澆注，澆注溫度控制在1400-1420°C，1件/型的 澆注時間為9.0-9.5s; 步驟?，開箱：澆注后20分鐘開箱扣；鑄件凝固時間需要30分鐘后才能落箱、自由冷 卻。
[0007] 本發(fā)明的優(yōu)點是，使用本發(fā)明出品率達(dá)到83.75%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，基本消 除了卡車懸架支架常有的組織縮松、疏松等缺陷，解決了卡車懸架支架在壓力工作環(huán)境下 的裂痕問題，提高了鑄件的整體機(jī)械性能，滿足或超過目前卡車懸架支架生產(chǎn)要求的各項 性能指標(biāo);減少了砂處理系統(tǒng)龐大的設(shè)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%，且適用于各種類型機(jī)車零部件汽車、卡車懸架支架、氣缸蓋和排 氣管等重要復(fù)雜零部件的生產(chǎn)和多種要求高質(zhì)量的其它大中小零件，應(yīng)用前景廣泛。
【具體實施方式】
[0008] 下面結(jié)合本發(fā)明作出詳細(xì)描述。
[0009] 實施例1，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(xì)化 組織，提高了卡車懸架支架在冷卻收縮不均情況下的組織致密性。在同等熔煉鐵水的成分 下，使用鐵型覆砂鑄造工藝生產(chǎn)懸架支架比砂型鑄造工藝可以獲得更高的抗拉強(qiáng)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95%以上。最重要的是以往卡車懸架支架 砂型鑄造出現(xiàn)的縮松縮孔問題可以得到有效解決。
[0010] 實施例2,本發(fā)明的具體實施例如下： (1)、造型:造外型采用鐵型覆砂鑄造工藝進(jìn)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1件/型組合搭配進(jìn)行設(shè)計，鐵型的內(nèi) 腔是按照卡車懸架支架的形狀隨型制出，試制時隨型覆砂層厚度為l〇mm，因該零件外部較 復(fù)雜，有些局部部位的覆砂層為10-30_左右，鑄件熱節(jié)較大部位為8_。澆注系統(tǒng)是由澆口 杯到直澆口到橫澆口，再由橫澆口通過濾網(wǎng)后均衡分到兩個內(nèi)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：Σ分直：Σ分橫：Σ分內(nèi)= 1:(0.75-0.78) :(0.68-0.72);濾網(wǎng)采用懸架支架專用的直孔陶瓷濾網(wǎng)。在克服鐵型工藝缺點排氣問題上，將上半 模模樣最高處射孔部位裝有外徑OSmm氣孔針，上半模四周圍芯頭部位裝有外徑Φ IOmm氣 孔針，且不穿出箱面。外模的上下模底板中間都分別設(shè)有加熱裝置，模具溫度和鐵型溫度均 控制在180-240 °C;待溫度達(dá)到工藝要求后進(jìn)行射砂，射砂氣壓為0.20-0.40Mpa，固化時間 為50-60S，射砂后的覆砂層顏色盡量控制在棕褐色。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(dá)到溫控要求時才能進(jìn)行循環(huán)使用(測溫采用紅外線進(jìn)行）。
[0011] (2)、砂芯：砂芯是采用熱心盒模具生產(chǎn)卡車懸架支架用的熱芯芯砂，工藝參數(shù)與 造型一樣，模具類型與冷芯制芯模具一樣。砂芯組裝、整體浸泡上涂料并濾干、進(jìn)爐烘干的 工藝，砂芯烘干溫度一般控200-220°C，升溫3h保溫2h;烘烤好的坭芯芯頭部位要鉆出排氣 孔。
[0012] (3)、裝芯:先檢查所裝坭芯是否符合要求;在批量生產(chǎn)情況下，用固定式裝芯工位 夾具或機(jī)器進(jìn)行裝芯，定位準(zhǔn)確、方便可靠;否則可采用人工裝芯、簡易裝芯吊架下芯。 [0013] (4)、合箱:在合箱之前檢查裝芯是否到位，使用少量的封箱條壓住芯頭、芯頭出氣 孔位置、坭芯直澆道等，在坭芯頭的澆注系統(tǒng)位置裝上過濾網(wǎng)，并流轉(zhuǎn)至合箱機(jī)處，四角放 有0.3-0.4mm厚墊片;檢查上半模型質(zhì)量，并吹靜散砂，進(jìn)行合箱;推進(jìn)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，安裝到鐵型時要使 用封箱條； (5) 、澆注:所用鐵水，是采用與我公司正常生產(chǎn)氣室支架鐵水，牌號為QT550-10，其化 學(xué)成分質(zhì)量比為：C :3.6~3.9%、Si: 1.9~2.4%、Mn:0.25~0.6%、Cu:0.2~0.7 %、P彡 0.04%、S彡0.03%;澆注溫度控制在1420-1440°C之間，澆注時間是在9.5-10.5s之間；待澆 口杯鐵水成糊狀時打斷澆口杯； (6) 、開箱:澆注后25分鐘開箱扣;鑄件凝固時間30分鐘時落箱，落箱后的鑄件為暗紅 色，然后自由冷卻到室溫。
[0014] (7)、檢驗結(jié)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(jié)果如下： 試棒取樣，其結(jié)果抗拉強(qiáng)度為587Mpa;硬度為HB268;延伸率9.8%;石墨大小為2~3級;珠 光體95%。
[0015] 用本發(fā)明的鐵型覆砂機(jī)車管件的生產(chǎn)工藝方法，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合金可以由原來的0.7~0.8 %減少到0.2~0.3 %;在保證硬度 符合要求下，完全可以不加鉻鐵，錳鐵也可下調(diào)。
[0016] 實踐說明：本體機(jī)械性能比砂型鑄造本體要求牌號要高出一個牌號以上。
[0017] 用本發(fā)明的方法，不僅可以生產(chǎn)出蠕墨鑄鐵或灰鑄鐵機(jī)車、汽車懸架支架、缸蓋、 排氣管等高質(zhì)量的重要零部件，還可以用于各行各業(yè)的機(jī)械制造，如航空、鐵路機(jī)車車輛、 農(nóng)用機(jī)械、建筑機(jī)械和軍工等需承受高強(qiáng)度、高韌性、高致密性、高耐磨的大中小零件的生 產(chǎn)。
[0018] 實施例3,工藝步驟如下： 步驟(B、造型:外砂箱采用鐵型，覆膜砂為樹脂砂，鐵型的內(nèi)腔按卡車懸架支架的形狀 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、濾網(wǎng)，采用封 閉式澆口；上半模的最高處射孔、芯頭部位都裝有氣孔針，且不穿出箱面;在鐵型的分型面 上均勻分布設(shè)有排氣槽;外模的上下模底板中間分別設(shè)有加熱裝置，模具溫度和鐵型溫度 均控制在180-240°C，溫度達(dá)到要求后進(jìn)行射砂； 步驟這)、砂芯:卡車懸架支架的砂芯的組裝、上涂料并濾干、烘干條件與已有工藝相近 似，烘烤好的坭芯芯頭部位要鉆出排氣孔； 步驟(1)、裝芯:人工裝芯或用固定式裝芯工位夾具或機(jī)器人裝芯； 步驟:?、合箱:合箱前使用少量封箱條壓住芯頭、芯頭出氣孔位置、坭芯直澆道等，在 坭芯頭的澆注系統(tǒng)位置裝上過濾網(wǎng)，并推至合箱機(jī)處，四角放有墊片;上半模型吹靜散砂后 合箱;推進(jìn)澆注滾道，扣上箱扣;澆口杯采用直沖漏斗澆口杯，安裝到鐵型時要使用封箱條； 步驟(1〕、澆注：用牌號為耵550-10的鐵水澆注，澆注溫度控制在1420-1440°(：，澆注時 間為 9.5-10.5s; 步驟lg.:、開箱:澆注后25分鐘開箱扣;鑄件凝固時間需要30分鐘以上才能落箱、自由冷 卻。
[0019] 澆注系統(tǒng)的鐵水流道是由澆口杯到直澆口到橫澆口，再由橫澆口通過濾網(wǎng)后均衡 分到兩個內(nèi)澆口到鑄件。澆注系統(tǒng)各澆口總截面之比為：Σ分直：Σ分橫：Σ分內(nèi)=1:(0.75-0.78) : (0.68-0.72);濾網(wǎng)采用懸架支架專用的直孔陶瓷濾網(wǎng)；上半模的最高處射孔、芯頭 部位的氣孔針內(nèi)徑為Φ 8mm和Φ 10mm。射砂氣壓為0.20-0.40Mpa，固化時間為50-60S。合箱 時四角放的墊片厚為0.3-0.4mm。合箱的扣箱力為80-85N · M。
【主權(quán)項】
1. 一種鐵型覆砂鑄造機(jī)車管件的生產(chǎn)工藝方法，其特征在于其生產(chǎn)方法是： 方法?，澆注系統(tǒng)的鐵水流道是由澆口杯到直澆口到橫澆口，由橫澆口通過濾網(wǎng)后均衡 分到兩個分橫澆口，再由兩個分橫澆口分別分到兩個內(nèi)澆口到鑄件； 方法?，澆注系統(tǒng)各澆口總截面之比為：Σ分直：Σ分橫：Σ分內(nèi)=1:0.7:0.6;濾網(wǎng)采用 懸架支架專用的直孔陶瓷濾網(wǎng)； 方法?，上半模模樣最高處射孔部位裝有外徑Φ 6mm氣孔針，上半模四周圍芯頭部位裝 有外徑Φ 8mm氣孔針； 方法實：，射砂氣壓為〇. 1-0.2Mpa，固化時間為30-50S; 方法③，合箱時四角放的墊片厚為0.1-0.3mm; 方法?，合箱的扣箱力為60-80N.M。2. 按照權(quán)利要求1所述的一種鐵型覆砂鑄造機(jī)車管件的生產(chǎn)工藝方法，其特征在于其 工藝步驟是： 步驟①，造型:外砂箱采用鐵型，覆膜砂為樹脂砂，鐵型的內(nèi)腔按卡車懸架支架的形狀隨 型制出，隨型覆砂層厚度為8mm-10mm;澆注系統(tǒng)有澆口杯、直澆口、橫澆口、濾網(wǎng)，采用封閉 式澆口；上半模模樣的最高處射孔、四周圍芯頭部位都裝有氣孔針，且不穿出箱面;在鐵型 的分型面上均勻分布設(shè)有排氣槽;外模的上下模底板中間分別設(shè)有加熱裝置，模具溫度和 鐵型溫度均控制在160-180°C，溫度達(dá)到要求后進(jìn)行射砂； 步驟痛，砂芯：砂芯的組裝、上涂料并濾干、烘干條件與已有工藝相近似，烘烤好的坭芯 芯頭部位要鉆出排氣孔； 步驟葚，裝芯:人工裝芯或用固定式裝芯工位夾具或機(jī)器人裝芯； 步驟④，合箱:合箱前使用少量封箱條壓住芯頭、芯頭出氣孔位置、坭芯直澆道，在坭芯 頭的澆注系統(tǒng)位置裝上過濾網(wǎng)，并推至合箱機(jī)處，四角放有墊片；上半模型吹靜散砂后合 箱;推進(jìn)澆注滾道，扣上箱扣;澆口杯采用直沖漏斗澆口杯，安裝到鐵型時要使用封箱條； 步驟，澆注：用牌號為HT250的鐵水澆注，澆注溫度控制在1400-1420Γ，1件/型的澆 注時間為9.0-9.5s; 步驟，開箱:澆注后20分鐘開箱扣;鑄件凝固時間需要30分鐘后才能落箱、自由冷卻。
【文檔編號】B22C9/24GK105921698SQ201610558728
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年7月16日
【發(fā)明人】馮文杰
【申請人】馮文杰