CN104174819A - 一种海洋平台爬升机三级行星架的铸造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海洋平台爬升机三级行星架的铸造工艺，所述海洋平台爬升机三级行星架铸件采用ZG35Gr1Mo材料，采用整体铸造成型工艺并经热处理获得，包括如下加工步骤：（a）钢水冶炼；（b）铸造过程：设置冒口、补贴及放置冷铁，所述冒口有2个，所述补贴有4块、与所述冒口根部连接、设置在铸件立柱的顶端，所述冷铁包括4块2#成型冷铁、2块1#成型冷铁和2块3#外冷铁，分别设置在立柱下部最厚处、底部端面最厚处；（c）正火+回火预处理；（d）调质热处理。通过上述方式，本发明采用冒口、补贴、冷铁的合理配置，能提高铸件内部质量、尺寸精度及机械性能，同时能节约钢水使用量，降低生产成本。

Description

一种海洋平台爬升机三级行星架的铸造工艺

技术领域

本发明涉及金属铸造技术领域，特别是涉及一种海洋平台爬升机三级行星架的铸造工艺。

背景技术

行星齿轮传动由于具有重量轻、承载能力强及效率高等优点，广泛应用于各个工业领域。行星架作为行星齿轮传动中关键性零件之一，它的变形对齿轮啮合所产生的接触应力分布影响较大，所以行星架要具有足够的静强度和一定的刚度。从技术要求、材质、结构特点分析，生产行星架主要有以下难点：铸件为高强度结构钢，冶炼工艺和操作难度很高；铸造过程中易产生裂纹、气孔、砂眼等致命缺陷；铸件内部质量很难保证；材质属于中碳高强度合金钢，热处理工艺非常关键；尺寸精度、表面质量要求高。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种海洋平台爬升机三级行星架的铸造工艺，该海洋平台爬升机三级行星架经铸造及热处理工艺获得，铸件内部质量高、尺寸稳定性好，具有良好的机械性能，同时能节约钢水使用量，降低生产成本。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种海洋平台爬升机三级行星架的铸造工艺，所述海洋平台爬升机三级行星架铸件采用ZG35Gr1Mo材料铸造而成的，并经热处理工艺获得，其铸造及热处理工艺包括如下步骤：

（a）钢水冶炼：将所述ZG35Gr1Mo材料放入电弧炉中冶炼成钢水；

（b）铸造过程：树脂砂造型，设置浇注系统、设置冒口、补贴和冷铁，所述浇注系统包括相互连通的浇口杯、1个Φ80mm直浇道、2个Φ60mm横浇道、4个Φ60mm内浇道和2个Φ60mm溢流浇道，所述冒口有2个、对称地设置在所述海洋平台爬升机三级行星架铸件中心凸台顶端两侧，所述补贴有4块、与所述冒口的根部连接并分别设置在所述海洋平台爬升机三级行星架铸件4个立柱的顶端，所述冷铁包括4块2#成型冷铁、2块1#成型冷铁和2块3#外冷铁，所述4块2#成型冷铁分别设置在4个立柱下部最厚处，2块1#成型冷铁和2块3#外冷铁分别对称地设置在所述海洋平台爬升机三级行星架底部端面最厚处；采用垂直浇注方式通过所述浇注系统浇注钢水，注孔Φ50mm，浇注温度为1550±10℃、浇重1650kg，浇注完成后铸件在砂型中保温48小时，然后气隔冒口；

（c）正火+回火预处理：铸造结束后对所述海洋平台爬升机三级行星架铸件进行预处理，将所述海洋平台爬升机三级行星架铸件放入加热炉中，正火升温至600±10℃进行保温处理，保温时间为1小时；继续升温至880±10℃进行保温处理，保温时间为4小时；空冷至室温后回火升温至620±10℃进行保温处理，保温时间为3小时；随炉冷却至300℃以下出炉；

（d）调质热处理：对预处理后的所述海洋平台爬升机三级行星架铸件进行粗加工，然后进行调质热处理，将所述海洋平台爬升机三级行星架铸件放入加热炉中，正火升温至860±10℃进行保温，保温时间为4小时；油淬冷却后回火升温至620±10℃进行保温处理，保温时间为6小时；随炉冷至550℃出炉，即制得所述海洋平台爬升机三级行星架铸件。

在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（b）中，所述冒口为腰圆柱形，其尺寸为：腰220mm×350mm（高度）。根据海洋平台爬升机三级行星架铸件大小设置尺寸合理的冒口，使冒口内有足够的钢水补充铸件的液态收缩和凝固补缩以及浇注后型腔扩大的体积。

在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（b）中，钢水浇注过程中，当钢水液面上升至所述冒口高度的1/2-2/3时，在冒口内加入保温剂，每个冒口加保温剂3kg。用于延长冒口中钢水保持液态的时间，提高冒口的补缩效率，并能节约钢水用量、降低铸造成本。

在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（b）中，所述气隔冒口温度不低于200℃。以免产生冒口根部局部应力集中而造成铸件裂纹现象。

在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（b）中，所述2#成型冷铁的尺寸为50mm×80mm×120mm，所述3#外冷铁的尺寸为100mm×60mm×50mm。在冒口难以补缩的地方安放冷铁，加快铸件壁厚交叉部位的凝固，避免产生裂纹，改善铸件局部的金相组织和力学性能。

在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（c）、（d）中，升温速度≤120℃/小时。控制升温速度，能提高热处理效果，消除铸件的铸造应力、稳定尺寸并提高铸件的机械性能。

本发明的有益效果是：本发明铸造材料选用ZG35Gr1Mo中碳合金钢，不仅流动性好，适合大型铸件的精密铸造，同时具有很好的强度和延展性，可以满足大型铸件的性能要求；在铸造过程中，采用对称的双冒口、与冒口配合的补贴、以及在热节处放置对应的外冷铁、成型冷铁，以控制海洋平台爬升机三级行星架铸件的凝固过程，防止缩孔、缩松、裂纹和变形等铸件缺陷，同时能节约钢水使用量，降低生产成本；再经热处理工艺改善海洋平台爬升机三级行星架铸件的内部质量、提高其尺寸稳定性和机械性能。

附图说明

图1是海洋平台爬升机三级行星架的铸造俯视工艺图；

图2是图1所示B-B向剖视图；

图3是图2所示A-A向剖视图；

附图中各部件的标记如下：1、海洋平台爬升机三级行星架铸件，1a、中心凸台，1b、立柱，1c、底部端面，2、浇口杯，3、直浇道，4、横浇道，5、内浇道，6、溢流横浇道，7、冒口，8、补贴，9、1#成型冷铁，10、2#成型冷铁，11、3#外冷铁。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1、图2和图3，本发明实施例包括：

一种海洋平台爬升机三级行星架的铸造工艺，所述海洋平台爬升机三级行星架铸件1采用ZG35Gr1Mo材料铸造而成的，并经热处理工艺获得，其铸造及热处理工艺包括如下步骤：

（a）钢水冶炼：将所述ZG35Gr1Mo材料放入熔化炉中熔化成钢水；

（b）铸造过程：树脂砂造型，一箱同时铸造2件；

设置浇注系统：所述浇注系统包括相互连通的浇口杯2、1个Φ80mm直浇道3、2个Φ60mm横浇道4、4个Φ60mm内浇道5和2个Φ60mm溢流浇道4；

合理安装冒口7及放置补贴8：所述冒口7有2个、对称地安装在所述海洋平台爬升机三级行星架铸件1中心凸台1a顶端两侧，所述补贴8有4块、与所述冒口7的根部连接并分别安放在所述海洋平台爬升机三级行星架铸件1的4个立柱1b的顶端，用于增大所述冒口7的有效补缩距离，避免铸件圆角壁厚处的缩孔和缩松现象；

合理安放冷铁：所述冷铁包括4块2#成型冷铁10、2块1#成型冷铁9和2块3#外冷铁11，所述4块2#成型冷铁10分别放置在4个立柱1b下部最厚处，2块1#成型冷铁9和2块3#外冷铁11分别对称地放置在所述海洋平台爬升机三级行星架铸件1底部端面1c最厚处，所述2#成型冷铁的尺寸为50mm×80mm×120mm，所述3#外冷铁的尺寸为100mm×60mm×50mm，在冒口难以补缩的地方安放冷铁，能加快铸件壁厚交叉部位的凝固，避免产生裂纹，改善铸件局部的金相组织和力学性能；

浇注钢水：采用垂直浇注方式通过所述浇注系统浇注钢水，注孔Φ50mm，浇注温度为1550±10℃、浇重1650kg，浇注完成后铸件在砂型中保温48小时，铸件毛重500×2kg； 

气割冒口7：铸造完成、清砂后气隔冒口7，气割温度不低于200℃，以免产生冒口根部局部应力集中而造成铸件裂纹现象。

其中，所述冒口7为腰圆柱形，其尺寸为：腰220mm×350mm（高度），该冒口7尺寸合理，冒口7内有足够的钢水补充铸件的液态收缩和凝固补缩以及浇注后型腔扩大的体积，同时能节约钢水的使用量，降低生产成本；

同时钢水浇注过程中，当钢水液面上升至所述冒口7高度的1/2-2/3时，在冒口7内加入保温剂，每个冒口加保温剂3kg，用于延长冒口7中钢水保持液态的时间，提高冒口7的补缩效率，并能节约钢水用量、降低铸造成本；

（c）正火+回火预处理：铸造结束后对所述海洋平台爬升机三级行星架铸件1进行预处理，将所述海洋平台爬升机三级行星架铸件1放入加热炉中，正火升温至600±10℃进行保温处理，保温时间为1小时；继续升温至880±10℃进行保温处理，保温时间为4小时；空冷至室温后回火升温至620±10℃进行保温处理，保温时间为3小时；其中升温速度≤120℃/小时；随炉冷却至300℃以下出炉；

（d）调质热处理：对预处理后的所述海洋平台爬升机三级行星架铸件1进行粗加工，然后进行调质热处理，将所述海洋平台爬升机三级行星架铸件1放入加热炉中，正火升温至860±10℃进行保温，保温时间为4小时；油淬冷却后回火升温至620±10℃进行保温处理，保温时间为6小时；其中升温速度≤100℃/小时；随炉冷至550℃出炉，即制得所述海洋平台爬升机三级行星架铸件1。

实施例一：

一种海洋平台爬升机三级行星架的铸造工艺，所述海洋平台爬升机三级行星架铸件的材料采用ZG35Gr1Mo，其加工步骤包括：

（a）钢水冶炼：将所述ZG35Gr1Mo材料放入电弧炉中冶炼成钢水；

（b）铸造过程：树脂砂造型，一箱同时铸造2件；

按上述步骤设置浇注系统、安装冒口、放置冷铁，采用垂直浇注方式通过所述浇注系统浇注钢水，注孔Φ50mm，浇注温度为1550℃，浇重1650kg，当钢水液面上升至所述冒口高度的1/2时，在每个冒口内各加入3kg蛭石，浇注完成后铸件在砂型中保温48小时，然后清砂完后气隔冒口，气隔温度为210℃，铸造成型的铸件毛重500×2kg；

（c）正火+回火预处理：将上述制得的铸件放入加热炉中，正火升温至600℃进行保温处理，保温时间为1小时；继续升温至870℃进行保温处理，保温时间为4小时；空冷至室温后回火升温至630℃进行保温处理，保温时间为3小时；其中升温速度≤100℃/小时；随炉冷却至300℃以下出炉；

（d）调质热处理：对上述预处理后的铸件进行粗加工，然后进行调质热处理，将铸件放入加热炉中，正火升温至860℃进行保温，保温时间为4小时；油淬冷却后回火升温至620℃进行保温处理，保温时间为6小时；其中升温速度≤100℃/小时；随炉冷至550℃出炉，即制得所述海洋平台爬升机三级行星架铸件。

实施例二：

一种海洋平台爬升机三级行星架的铸造工艺，所述海洋平台爬升机三级行星架铸件的材料采用ZG35Gr1Mo，其加工步骤包括：

（a）钢水冶炼：将所述ZG35Gr1Mo材料放入电弧炉中冶炼成钢水；

（b）铸造过程：树脂砂造型，一箱同时铸造2件；

按上述步骤设置浇注系统、安装冒口、放置冷铁，采用垂直浇注方式通过所述浇注系统浇注钢水，注孔Φ50mm，浇注温度为1540℃，浇重1650kg，当钢水液面上升至所述冒口高度的2/3时，在每个冒口内各加入3kg煤灰，浇注完成后铸件在砂型中保温48小时，然后清砂完后气隔冒口，气隔温度为200℃，铸造成型的铸件毛重500×2kg；

（c）正火+回火预处理：将上述制得的铸件放入加热炉中，正火升温至590℃进行保温处理，保温时间为1小时；继续升温至880℃进行保温处理，保温时间为4小时；空冷至室温后回火升温至620℃进行保温处理，保温时间为3小时；其中升温速度≤100℃/小时；随炉冷却至300℃以下出炉；

（d）调质热处理：对上述预处理后的铸件进行粗加工，然后进行调质热处理，将铸件放入加热炉中，正火升温至850℃进行保温，保温时间为4小时；油淬冷却后回火升温至610℃进行保温处理，保温时间为6小时；其中升温速度≤100℃/小时；随炉冷至550℃出炉，即制得所述海洋平台爬升机三级行星架铸件。

实施例三：

一种海洋平台爬升机三级行星架的铸造工艺，所述海洋平台爬升机三级行星架铸件的材料采用ZG35Gr1Mo，其加工步骤包括：

（a）钢水冶炼：将所述ZG35Gr1Mo材料放入电弧炉中冶炼成钢水；

（b）铸造过程：树脂砂造型，一箱同时铸造2件；

按上述步骤设置浇注系统、安装冒口、放置冷铁，采用垂直浇注方式通过所述浇注系统浇注钢水，注孔Φ50mm，浇注温度为1560℃，浇重1650kg，当钢水液面上升至所述冒口高度的1/2时，在每个冒口内各加入3kg煤灰，浇注完成后铸件在砂型中保温48小时，然后清砂完后气隔冒口，气隔温度为220℃，铸造成型的铸件毛重500×2kg；

（c）正火+回火预处理：将上述制得的铸件放入加热炉中，正火升温至610℃进行保温处理，保温时间为1小时；继续升温至890℃进行保温处理，保温时间为4小时；空冷至室温后回火升温至610℃进行保温处理，保温时间为3小时；其中升温速度≤100℃/小时；随炉冷却至300℃以下出炉；

（d）调质热处理：对上述预处理后的铸件进行粗加工，然后进行调质热处理，将铸件放入加热炉中，正火升温至870℃进行保温，保温时间为4小时；油淬冷却后回火升温至630℃进行保温处理，保温时间为6小时；其中升温速度≤100℃/小时；随炉冷至550℃出炉，即制得所述海洋平台爬升机三级行星架铸件。

本发明揭示了一种海洋平台爬升机三级行星架的铸造工艺，铸造材料选用ZG35Gr1Mo中碳合金钢，不仅流动性好，适合大型铸件的精密铸造，同时具有很好的强度和延展性，可以满足大型铸件的性能要求；在铸造过程中，采用对称的双冒口、与冒口配合的补贴、以及在热节处放置对应的外冷铁、成型冷铁，以控制海洋平台爬升机三级行星架铸件的凝固过程，防止缩孔、缩松、裂纹和变形等铸件缺陷，同时能节约钢水使用量，降低生产成本；再经热处理工艺改善海洋平台爬升机三级行星架铸件的内部质量、提高其尺寸稳定性和机械性能。通过该工艺铸造成型的海洋平台爬升机三级行星架机械性能满足：屈服强度≥490MPa，抗拉强度≥690 MPa，伸长率≥11%，断面收缩率≥25%，-20℃φ冲击值AKV≥21J，硬度200~220HB。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。 

Claims (6)

1.一种海洋平台爬升机三级行星架的铸造工艺，其特征在于，所述海洋平台爬升机三级行星架铸件采用ZG35Gr1Mo材料铸造而成的，并经热处理工艺获得，其铸造及热处理工艺包括如下步骤：

（a）钢水冶炼：将所述ZG35Gr1Mo材料放入熔化炉中熔化成钢水；

（b）铸造过程：树脂砂造型，设置浇注系统、冒口、补贴和冷铁，所述浇注系统包括相互连通的浇口杯、1个Φ80mm直浇道、2个Φ60mm横浇道、4个Φ60mm内浇道和2个Φ60mm溢流浇道，所述冒口有2个、对称地设置在所述海洋平台爬升机三级行星架铸件中心凸台顶端两侧，所述补贴有4块、与所述冒口的根部连接并分别设置在所述海洋平台爬升机三级行星架铸件4个立柱的顶端，所述冷铁包括4块2#成型冷铁、2块1#成型冷铁和2块3#外冷铁，所述4块2#成型冷铁分别设置在4个立柱下部最厚处，2块1#成型冷铁和2块3#外冷铁分别对称地设置在所述海洋平台爬升机三级行星架底部端面最厚处；采用垂直浇注方式通过所述浇注系统浇注钢水，注孔Φ50mm，浇注温度为1550±10℃、浇重1650kg，浇注完成后铸件在砂型中保温48小时，然后气割冒口；

（c）正火+回火预处理：铸造结束后对所述海洋平台爬升机三级行星架铸件进行预处理，将所述海洋平台爬升机三级行星架铸件放入加热炉中，正火升温至600±10℃进行保温处理，保温时间为1小时；继续升温至880±10℃进行保温处理，保温时间为4小时；空冷至室温后回火升温至620±10℃进行保温处理，保温时间为3小时；随炉冷却至300℃以下出炉；

（d）调质热处理：对预处理后的所述海洋平台爬升机三级行星架铸件进行粗加工，然后进行调质热处理，将所述海洋平台爬升机三级行星架铸件放入加热炉中，正火升温至860±10℃进行保温，保温时间为4小时；油淬冷却后回火升温至620±10℃进行保温处理，保温时间为6小时；随炉冷至550℃出炉，即制得所述海洋平台爬升机三级行星架铸件。

2.根据权利要求1所述的海洋平台爬升机三级行星架的铸造工艺，其特征在于，所述步骤（b）中，所述冒口为腰圆柱形，其尺寸为：腰220mm×350mm(高度）。

3.根据权利要求1或2所述的海洋平台爬升机三级行星架的铸造工艺，其特征在于，所述步骤（b）中，钢水浇注过程中，当钢水液面上升至所述冒口高度的1/2-2/3时，在冒口内加入保温剂，每个冒口加保温剂3kg。

4.根据权利要求1所述的海洋平台爬升机三级行星架的铸造工艺，其特征在于，所述步骤（b）中，所述气割冒口温度不低于200℃。

5.根据权利要求1所述的海洋平台爬升机三级行星架的铸造工艺，其特征在于，所述步骤（b）中，所述2#成型冷铁的尺寸为50mm×80mm×120mm，所述3#外冷铁的尺寸为100mm×60mm×50mm。

6.根据权利要求1所述的二级行星架的铸造工艺，其特征在于，所述步骤（c）、 （d）中，升温速度≤100℃/小时。