CN101628329A - 一种硅橡胶石膏精密铸造用于液力变矩导轮的制作工艺 - Google Patents

一种硅橡胶石膏精密铸造用于液力变矩导轮的制作工艺 Download PDF

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陈钢
陈国文
朱爱国
冯云虎
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Abstract

一种硅橡胶石膏精密铸造用于液力变矩导轮的制作工艺包括：硅橡胶金属模具的设计与制作，硅橡胶组合模具制作，石膏整体芯子制作，石膏芯子烘烤，石膏金属型组合并在低压浇注机上浇注，铸件清理、修磨、热处理、液体喷砂，采用金属型外壳石膏整体芯子复合铸造工艺，铸造导轮的表面粗糙度(非加工面)Ra＜6.3μm，铸造表面的尺寸精度为±0.5mm；采用石膏金属型低压铸造工艺进行铸件浇注，铸件机械性较树脂砂铸造有了较大幅度的提高，两方面的提高满足了液力变矩导轮铸件对于表面、尺寸精度及性能的使用要求。

Description

一种硅橡胶石膏精密铸造用于液力变矩导轮的制作工艺
技术领域
本发明属于精密铸造成领域，具体涉及一种硅橡胶石膏精密铸造用于液力变矩导轮的制作工艺。
背景技术
液力变矩器为工程用车动力传动部分的重要部件，是工程用车动力系统今后发展的关键部件。其中液力变矩器的零件导轮为核心关键部件，主要完成液力变矩器内部液压油的导向作用，导轮结构为内外环连接叶片结构，结构复杂，叶型复复，为叶片类零件中铸造难度较大的铸件。
液力变矩器的发展趋热是趋于轻量化，绝大部分零件都改为钣金件及冲压件，只有导轮零件由于其复杂程度，目前只能由铸造生产，材料为铸铝合金，导轮是液力变矩器的核心重零件，其铸造质量的高低，表面粗糙度及尺寸精度对液力变矩器的传动质量都有重要的影响。
目前国内导轮大多采用树脂砂芯金属型的铸造方法，导轮叶片在树脂砂芯中抽出。这种方法铸出的铝合金导轮流道表面粗糙度Ra＞6.3um，尺寸精度很难保障，这种工艺方法，生产效率较低，铸造质量差，表面粗糙度尺寸精度都难、以达到要求。
发明内容
本发明就是要解决传统工艺方法中存在的生产效率低、铸造质量差、铸件表面粗糙度低且尺寸精度难以达到要求的问题。
本发明采用以下技术方案，一种硅橡胶石膏精密铸造用于液力变矩导轮的制作工艺，制备步骤如下：
1、硅橡胶金属模具设计制作
依据二维设计图纸，由Proe设计软件完成三维零件设计，模具主要由内堵块、外堵块、叶片通道堵块、定位盘、上盖板等部分组成，模具空间围成一叶片形状的空腔，叶片硅橡胶可在此空腔内灌制成形，设计完成的三维模具模型，经数控直接编程，在五轴数控机床上完成加工，最终组合装配成金属硅橡胶母模；
2、硅橡胶组合模具制作
利用加工成型的金属模具，在其空腔内灌制分片硅橡胶模块，灌制完成后即可与金属底盘组合形成硅橡胶叶片组合模具，此硅橡胶组合模具可用于灌制石膏芯子；
3、石膏整体芯子制作
石膏浆料的配比为：石膏占粉料的重量比为40-60％W，铝矾土占20-30％W，石英粉占20-30％，白水泥占0-5％，浆料中的水分占粉料总重的30-40％；叶片采用硅橡胶制作，待石膏芯凝固后，把硅橡胶叶片从石膏芯中拨出，即可得到带叶片型腔的整体石膏芯子；
4、石膏芯子烘烤
为了保证石膏芯中的水分完全排出，避免浇注铝合金液时产生的气泡，根据石膏汲水与排水的反应方程式：
加水胶凝：CaSO4·1/2H2O+H2O→CaSO4·2H2O
加热脱水：CaSO4·2H2O→CaSO4·1/2H2O→CaSO4
制定如图5所示的石膏烘干焙烧工艺，烘干后的石膏整体芯子即可放入金属型内进行浇铸；
5、石膏金属型组合，在低压浇注机上浇注
铝导轮采用低压铸造的工节方法进行浇注，烘烤后的石膏芯子放入金属外型，在低压浇注机上完成浇注过程，浇注过程严格控制浇注温度680-700℃，浇注升液压力0.0005-0.001Mp/s，浇注出铸件经喷砂清壳、热处理、浇口清理、表面修整、相关质量检查，即可得到合格的石膏型精密铸造铝导轮；
6、铸件清理、修磨、热处理、液体喷砂
把浇注后铸件通过水力清壳工序去除石膏芯块，经铸件表面修整，热处理后进行液体喷砂，即成品。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：采用金属型外壳石膏整体芯子复合铸造工艺，铸造导轮的表面粗糙度(非加工面)Ra＜6.3um，铸造表面的尺寸精度为±0.5mm；采用石膏金属型低压铸造工艺进行铸件浇注，铸件机械性较树脂砂铸造有了较大幅度的提高，两方面的提高满足了液力变矩导轮铸件对于表面、尺寸精度及性能的使用要求。
附图说明：
图1为橡胶金属模具结构图；
图2为硅橡胶叶片组合模具图；
图3为整体石膏芯子图；
图4为石膏金属型组合浇注结构图；
图5为石膏烘干焙烧工艺图。
图中所示1为外堵块，2为叶片通道堵块，3为定位盘，4为中心堵块，5为叶片硅橡胶，6为上盖板，7为透气外圈，8为外圈，9为底座，10为石膏浇口芯子，11为浇口，12为石膏叶片整体芯子，13为上盖板，14为排气塞。
具体实施方式：
工艺流程：由二维图纸构建三维液力变矩模型——依据三维模型在Proe(或UG)软件中进行模具分模高驻地——在五轴高速数控机床上完成模具加工——在加工好后的金属模具中灌制硅橡胶叶片模块——制作金属底盘与硅橡胶叶片模块组合成硅橡胶叶片组合模具——在硅橡胶叶片组合模具中灌制整体石膏芯子(其中包括石膏浆料的配制)——石膏芯子烘烤脱水——石膏芯子与金属模组合在低压浇注机上进行浇注——铸件清理水力清壳——铸件修整——热处理——液体喷砂——铸件成品。
1、硅橡胶金属模具设计制作
依据二维设计图纸，由Proe设计软件完成三维零件设计，在考虑铸造成收缩等工艺参数后，在三维状态下进行硅橡胶金属模具分模设计，保证叶片硅橡胶可以在金属模具中灌制成型并可顺利出模，装置如(附图一)，模具主要由内堵块、外堵块、叶片通道堵块、定位盘、上盖板等部分组成，模具空间围成一叶片形状的空腔，叶片硅橡胶可在此空腔内灌制成形。设计完成的三维模具模型，经数控直接编程，在五轴数控机床上完成加工，最终组合装配成金属硅橡胶母模。
2、硅橡胶组合模具制作：
利用加工成型的金属模具，在其空腔内灌制分片硅橡胶模块，灌制完成后即可与金属底盘组合形成硅橡胶叶片组合模具(附图二)，此硅橡胶组合模具可用于灌制石膏芯子。
3、石膏整体芯子制作
采用表1石膏混合料配比。
表1石膏浆料的配比(％)
a石膏(％) 石英粉(％) 铝钒土(％)   白水泥(％) 水(占粉重)
石膏混合料 40-60 20-30 20-30   0-5 30-40
该石膏浆料完全满足叶轮叶片的成型，可得到轮廓清晰，表面光洁的石膏型芯。叶片采用硅橡胶制作，待石膏芯凝固后，把硅橡胶叶片从石膏芯中拨出，即可得到带叶片型腔的整体石膏芯子(附图3)
4、石膏芯子烘烤
为了保证石膏芯中的水分完全排出，避免浇注铝合金液时产生的气泡，根据石膏汲水与排水的反应方程式：
加水胶凝：CaSO4·1/2H2O+H2O→CaSO4·2H2O
加热脱水：CaSO4·2H2O→CaSO4·1/2H2O→CaSO4
制定如下的石膏烘干焙烧工艺，见图5，烘干后的石膏整体芯子即可放入金属型内进行浇铸。
5、石膏金属型组合，在低压浇注机上浇注
铝导轮采用低压铸造的工节方法进行浇注，烘烤后的石膏芯子在一定模温的条件下，放入金属外型，在低压浇注机上完成浇注过程，铸型结构如(附图4)，浇注过程严格控制浇注温度680-700℃，浇注升液压力0.0005-0.001Mp/s，浇注出铸件经喷砂清壳、热处理、浇口清理、表面修整、相关质量检查，即可得到合格的石膏型精密铸造铝导轮。
6、铸件清理、修磨、热处理、液体喷砂
把浇注后铸件通过水力清壳工序去除石膏芯块，经铸件表面修整，热处理后进行液体喷砂，最终成品产生。

Claims (1)

1、一种硅橡胶石膏精密铸造用于液力变矩导轮的制作工艺，其特征是：制备步骤如下：
(1)、硅橡胶金属模具设计制作
依据二维设计图纸，由Proe设计软件完成三维零件设计，模具主要由内堵块、外堵块、叶片通道堵块、定位盘、上盖板等部分组成，模具空间围成一叶片形状的空腔，叶片硅橡胶可在此空腔内灌制成形，设计完成的三维模具模型，经数控直接编程，在五轴数控机床上完成加工，最终组合装配成金属硅橡胶母模；
(2)、硅橡胶组合模具制作
利用加工成型的金属模具，在其空腔内灌制分片硅橡胶模块，灌制完成后即可与金属底盘组合形成硅橡胶叶片组合模具，此硅橡胶组合模具可用于灌制石膏芯子；
(3)、石膏整体芯子制作
石膏浆料的配比为：石膏占粉料的重量比为40-60％W，铝矾土占20-30％W，石英粉占20-30％，白水泥占0-5％，浆料中的水分占粉料总重的30-40％；叶片采用硅橡胶制作，待石膏芯凝固后，把硅橡胶叶片从石膏芯中拨出，即可得到带叶片型腔的整体石膏芯子；
(4)、石膏芯子烘烤
为了保证石膏芯中的水分完全排出，避免浇注铝合金液时产生的气泡，根据石膏汲水与排水的反应方程式：
加水胶凝：CaSO4·1/2H2O+H2O→CaSO4·2H2O
加热脱水：CaSO4·2H2O→CaSO4·1/2H2O→CaSO4
制定如图6所示的石膏烘干焙烧工艺，烘干后的石膏整体芯子即可放入金属型内进行浇铸；
(5)、石膏金属型组合，在低压浇注机上浇注
铝导轮采用低压铸造的工节方法进行浇注，烘烤后的石膏芯子放入金属外型，在低压浇注机上完成浇注过程，浇注过程严格控制浇注温度680-700℃，浇注升液压力0.0005-0.001Mp/s，浇注出铸件经喷砂清壳、热处理、浇口清理、表面修整、相关质量检查，即可得到合格的石膏型精密铸造铝导轮；
(6)、铸件清理、修磨、热处理、液体喷砂
把浇注后铸件通过水力清壳工序去除石膏芯块，经铸件表面修整，热处理后进行液体喷砂，即成品。
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