CN101422816A - 一种开式齿轮铸造无阻流冒口的工艺设计 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种开式齿轮铸造无阻流冒口的工艺设计，其工艺设计分为设定加工余量→补正量→坭芯→冒口→冒口套→挂砂冷铁→浇注系统→制作木模→造型、制芯的制作→扣箱→浇注→放保温覆盖剂→铸件保温冷却→清理→热处理→打磨→再次热处理→做机械性能→毛坯发货→粗加工→UT探伤→二次热处理→精加工洗齿→MT探伤→铸件表面抛光等多道工序，该工艺设计简单，补缩效果好，彻底解决了以前冒口下缩孔，冒口间缩松的缺陷，UT探伤和MT探伤100％合格。

Description

一种开式齿轮铸造无阻流冒口的工艺设计

技术领域

本发明属于铸造技术领域，特别涉及到一种开式齿轮铸造无阻流冒口的工艺设计。

背景技术

开式齿轮铸钢件广泛应用于大型水泥、矿山、冶金等设备，目前，生产的开式齿轮主要涉及到回转窑、原料磨、自磨机、干燥机、有色冶金设备上的转炉等行业。

铸钢件设置冒口的目的是使铸件在凝固过程中冒口内的钢水源源不断的流入本体，起到补充钢水的目的，使铸件得到足够的钢水，达到内部组织致密，UT和MT探伤合格。

在之前，开式齿轮的冒口设计是外轮缘冒口采用圆柱型明冒口，结合面采用腰圆型明冒口，外轮缘冒口数量根据半齿圈的结构特点和立筋的数量，每个立筋处放一个冒口或隔一个立筋放一个冒口。

该工艺设计存在如下缺点：

1.工艺设计烦琐，热节计算影响因素多，难于准确计算冒口尺寸，其结果是不同的人设计会出现不同的结果，或同一个人对不同结构的铸件的设计其最终铸件质量也会出现不同的结果。

2.冒口的直径或两冒口之间的距离设置不当，冒口下会出现缩孔，冒口之间会出现缩松。

3.铸件一旦出现缩松UT探伤不合格，轻者挖开焊补，严重的往往报废，UT探伤不合格率高达20～30％。

4.精洗齿后MT探伤有磁痕显示。

5.齿圈内部晶粒组织不致密与现有工艺分散性冒口有直接的联系。

发明内容

为了解决上述问题，本发明设计了一种开式齿轮铸造无阻流冒口的工艺设计，该工艺设计简单，补缩效果好，彻底解决了以前冒口下缩孔，冒口间缩松的缺陷，UT探伤和MT探伤100％合格。

为达到上述发明的目的，本发明采用如下技术方案：

所述的开式齿轮铸造无阻流冒口的工艺设计，其工艺设计分为设定加工余量→补正量→坭芯→冒口→冒口套→挂砂冷铁→浇注系统→制作木模→造型、制芯的制作→扣箱→浇注→放保温覆盖剂→铸件保温冷却→清理→热处理→打磨→再次热处理→做机械性能→毛坯发货→粗加工→UT探伤→二次热处理→精加工洗齿→MT探伤→铸件表面抛光等多道工序，各工序分述如下：

1)设定加工余量

开式齿轮有二次热处理时加工余量在原有基础上增加30％，上表面加工余量＝国标+40mm；

2)补正量

此工艺设计设置无阻流冒口，需确定补正量，置补正量大小可以从上轮缘0到下轮缘25之间；

3)坭芯

根据开式齿轮的形状，两立筋之间设一个芯子，芯子分上、下两层；

4)冒口

(1)、根据开式齿轮轮缘厚度确定冒口的径向宽度，该宽度值≈开式齿轮轮缘的厚度+80～120mm，以保证冒口补缩通道畅通，形成顺序凝固；

(2)、设定冒口的高度，首先要根据半齿圈轮缘的高度、厚度来计算，原则上设计冒口的高度＝轮缘高度×80％，这样可使铸件的工艺出品率达到52～60％，保证钢水补缩有一定的压力，增加铸件的致密度；

5)冒口套

为了延长钢水的补缩时间，确保冒口最终凝固，选用漂珠制作保温冒口套，要求导热系数≤0.235w/m.t；

6)挂砂冷铁

外轮缘设置300mm的外冷铁，挂砂厚度20mm，确保外轮缘有一定厚度的激冷层，起到细化晶粒，最终齿面磁粉探伤100％合格；

7)浇注系统

内浇道设计成两层均布，切线注入，促使钢水在行腔中快速旋转；

8)制作木模

按工艺制作模型，模型的缩尺一般为1.8～2.0％；

9)造型、制芯的制作

模型制作完毕后开始造型、打制芯；

10)扣箱

把制好的芯子运到制作的铸型处进行配箱、扣箱；

11)浇注

箱扣好后对型腔吹热风进行表干处理2～4h，完毕及时浇注；

12)放保温覆盖剂

为了减少钢水的热损失，选用保温覆盖剂，加入时间，钢水上升到冒口高度1/3处第一次加入，加入量为总量的1/5，待钢水上升到冒口预期高度时第二次加入，加入量为总量的3/5，剩余的1/5覆盖剂作为维护冒口使用，直到冒口顶部不露红为止。

13)铸件保温冷却

铸件浇注后在砂型中保温，保温时间按国标执行；

14)清理

铸件保温时间到后进行落砂、清理铸件表面和型腔的砂子；

15)热处理

砂子清理干净后毛坯进行正火热处理，正火温度880～910℃，保温时间15～16h；

16)打磨

正火后割冒口、打磨飞边、毛刺；

17)再次热处理

对毛坯进行回火处理，回火温度590～610℃，保温时间12～13h；

18)做机械性能

对本体试块进行性能试验，合格就不在进行二次热处理，不合格需粗加工后再进行二次热处理；

19)毛坯发货

检查尺寸、表面质量合格后发货，到此整个制作毛坯工序已经完成；

20)粗加工

粗加工去除铸件表面的黑皮；

21)UT探伤

对加工表面进行UT探伤，如果有缺陷可以进行修复；

22)二次热处理

对于机械性能不合格的铸件进行二次热处理；

23)精加工洗齿

对于机械性能合格的铸件进行精加工、洗齿；

24)MT探伤

最终进行MT探伤，对于表面小缺陷进行修复，超标缺陷整个铸件报废；

25)铸件表面抛光

各道工序合格后铸件进行抛光处理，最终发货。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：

1.工艺设计简单，计算准确，成品合格率高，接近100％。

2.对于设计人员的技术能力要求不高。

3.工艺操作简单、方便。

具体实施方式

本发明的开式齿轮铸造无阻流冒口的工艺设计，其工艺设计分为设定加工余量→补正量→坭芯→冒口→冒口套→挂砂冷铁→浇注系统→制作木模→造型、制芯的制作→扣箱→浇注→放保温覆盖剂→铸件保温冷却→清理→热处理→打磨→再次热处理→做机械性能→毛坯发货→粗加工→UT探伤→二次热处理→精加工洗齿→MT探伤→铸件表面抛光等多道工序，各工序分述如下：

1)设定加工余量

按国标查得外圆30mm，下面37，上面80，结合板面30；

2)确定补正量

补正量由上轮缘0到下轮缘10；内轮缘辐板以上整圈放60mm的补正量。

3)设计坭芯

按照开式齿轮设计原则，两立筋之间设一个芯子，芯子分上下两层，上、下层各设16个芯子，两结合板处各放一个芯子；

4)冒口的设置

(1))冒口的宽度为：轮缘的厚度+60(补正量)+40+80mm，；

(2)冒口的浇注高度为400mm；

5)保温冒口套

用漂珠制作保温冒口套，导热系数在0.201～0.235w/m.t，冒口套的厚度80mm；

6)挂砂冷铁

外轮缘设置300mm的外冷铁，挂砂厚度20mm；

7)浇注系统

直浇口2～φ120mm，横浇口φ120mm，内浇口上层8～φ100mm，下层10～φ80mm；

8)制作木模

按工艺制作模型，模型的缩尺为2.0％；

9)造型、制芯的制作

模型制作完毕后开始造型、打制芯；

10)扣箱

把制好的芯子运到制作的铸型处进行配箱、扣箱；

11)浇注

箱扣好后对型腔吹热风进行表干处理3h，完毕后及时浇注；

12)放保温覆盖剂

为了减少钢水的热损失，选用保温覆盖剂，加入时间，钢水上升到冒口高度1/3处第一次加入，加入量为总量的1/5，待钢水上升到冒口预期高度时第二次加入，加入量为总量的3/5，剩余的1/5覆盖剂作为维护冒口使用，直到冒口顶部不露红为止。

13)铸件保温冷却

铸件浇注后在砂型中保温，保温时间260h；

14)清理

铸件保温时间到后进行落砂、清理铸件表面和型腔的砂子；

15)热处理

砂子清理干净后毛坯进行正火热处理，热处理工艺：正火温度880～910℃，保温时间15h；

16)打磨

正火后割冒口、打磨飞边、毛刺；

17)再次热处理

对毛坯进行回火处理，回火温度590～610℃，保温时间12h；

18)做机械性能

对本体试块进行性能试验，全部合格；

19)毛坯发货

检查尺寸、表面质量合格后发往机加车间；

20)粗加工

粗加工去除铸件表面的黑皮；

21)UT探伤

对加工表面进行UT探伤，有少量的砂眼，经挖开清理缺陷、着色确认无缺陷后，焊补、打磨，再次UT探伤合格；

22)二次热处理

对于机械性能不合格的铸件进行二次热处理；

23)精加工洗齿

进行精加工、洗齿；

24)MT探伤

最终进行MT探伤，发现表面有不大于2mm的小裂纹数条，进行打磨，圆滑过渡处理；

25)铸件表面抛光

各道工序全部合格铸件进行抛光处理，最终发货。

上述制作过程严格按工艺设计规定要求执行。

利用上述工艺具有设计简单，操作方便，补缩效果好，彻底解决了以前冒口下缩孔，冒口间缩松的缺陷，UT探伤和MT探伤接近100％合格。

Claims (2)

1、一种开式齿轮铸造无阻流冒口的工艺设计，其特征在于：该工艺设计分为设定加工余量→补正量→坭芯→冒口→冒口套→挂砂冷铁→浇注系统→制作木模→造型、制芯的制作→扣箱→浇注→放保温覆盖剂→铸件保温冷却→清理→热处理→打磨→再次热处理→做机械性能→毛坯发货→粗加工→UT探伤→二次热处理→精加工洗齿→MT探伤→铸件表面抛光等多道工序，各工序分述如下：

1)设定加工余量

开式齿轮有二次热处理时加工余量在原有基础上增加30％，上表面加工余量＝国标+40mm；

2)补正量

此工艺设计设置无阻流冒口，需确定补正量，置补正量大小可以从上轮缘0到下轮缘25之间；

3)坭芯

根据开式齿轮的形状，两立筋之间设一个芯子，芯子分上、下两层；

4)冒口

(1)、根据开式齿轮轮缘厚度确定冒口的径向宽度，该宽度值≈开式齿轮轮缘的厚度+80～120mm，以保证冒口补缩通道畅通，形成顺序凝固；

(2)、设定冒口的高度，首先要根据半齿圈轮缘的高度、厚度来计算，原则上设计冒口的高度＝轮缘高度×80％，这样可使铸件的工艺出品率达到52～60％，保证钢水补缩有一定的压力，增加铸件的致密度；

5)冒口套

为了延长钢水的补缩时间，确保冒口最终凝固，选用漂珠制作保温冒口套，要求导热系数≤0.235w/m.t；

6)挂砂冷铁

外轮缘设置300mm的外冷铁，挂砂厚度20mm，确保外轮缘有一定厚度的激冷层，起到细化晶粒，最终齿面磁粉探伤100％合格；

7)浇注系统

内浇道设计成两层均布，切线注入，促使钢水在行腔中快速旋转；

8)制作木模

按工艺制作模型，模型的缩尺一般为1.8～2.0％；

9)造型、制芯的制作

模型制作完毕后开始造型、打制芯；

10)扣箱

把制好的芯子运到制作的铸型处进行配箱、扣箱；

11)浇注

箱扣好后对型腔吹热风进行表干处理2～4h，完毕及时浇注；

12)放保温覆盖剂

为了减少钢水的热损失，选用保温覆盖剂，加入时间，钢水上升到冒口高度1/3处第一次加入，加入量为总量的1/5，待钢水上升到冒口预期高度时第二次加入，加入量为总量的3/5，剩余的1/5覆盖剂作为维护冒口使用，直到冒口顶部不露红为止；

13)铸件保温冷却

铸件浇注后在砂型中保温，保温时间按国标执行；

14)清理

铸件保温时间到后进行落砂、清理铸件表面和型腔的砂子；

15)热处理

砂子清理干净后毛坯进行正火热处理，正火温度880～910℃，保温时间15～16h；

16)打磨

正火后割冒口、打磨飞边、毛刺；

17)再次热处理

对毛坯进行回火处理，回火温度590～610℃，保温时间12～13h；

18)做机械性能

对本体试块进行性能试验，合格就不在进行二次热处理，不合格需粗加工后再进行二次热处理；

19)毛坯发货

检查尺寸、表面质量合格后发货，到此整个制作毛坯工序已经完成；

20)粗加工

粗加工去除铸件表面的黑皮；

21)UT探伤

对加工表面进行UT探伤，如果有缺陷可以进行修复；

22)二次热处理

对于机械性能不合格的铸件进行二次热处理；

23)精加工洗齿

对于机械性能合格的铸件进行精加工、洗齿；

24)MT探伤

最终进行MT探伤，对于表面小缺陷进行修复，超标缺陷整个铸件报废；

25)铸件表面抛光

各道工序合格后铸件进行抛光处理，最终发货。