CN102069153A - 一种薄壁球铁齿坯的铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的薄壁球铁齿坯的铸造方法，首先通过感应电炉将铁水熔化；其次将熔化的铁水倒入模具中进行浇注成齿坯；然后对成型的齿坯进行统计，并选出成品齿坯；最后对所选出的成品齿坯进行半精和精加工后形成合格的薄壁球铁齿坯。解决了现有铸造工艺用工成本高，生产成本高，能耗高以及污染严重的技术问题；采用该方法铸造球铁薄壁铸件既能保证产品质量，又能提高生产效率，大幅减少环境污染，大量节约能耗。能产生巨大的经济效益和社会效益。

Description

一种薄壁球铁齿坯的铸造方法

技术领域

本发明涉及一种铸造工艺，具体涉及一种薄壁球铁齿坯的铸造方法。

背景技术

由于所要铸造的零件材料为QT600-3牌号，其技术要求为球化不低于3级，珠光体含量大于等于75％，渗碳体含量小于3％，磷共晶含量小于1.5％，渗碳体与磷共晶含量之和小于3％，硬度为240～290HBS，抗拉强度大于600N/mm2，伸长率大于3％以上，全年产量正常维持在120万台套。如图1所示，传统的铸造工艺为：首先通过冲天炉熔化铁水，然后由手工砂型造型，再经粗车后正火处理，最终才能基本保证产品质量。而采用传统工艺在铸造过程中存在下述问题：一是用工成本高，原工艺要求铸造工体质强健，操作娴熟，肯吃苦，有一定的技术基础，而这样的操作工却是我们沿海地区最缺的，这样自然用工的劳动力成本在快速上升；二是生产成本高，产品各项质量指标稳定性差，成品率低，经常遇到产品原材料质量问题，有时因材质问题还严重降低效率；二是劳动强度大，后续加工切削量大，生产效率低下，采用冲天炉熔化铁水加上正火工艺环境污染大，能耗高。

发明内容

本发明解决的技术问题：提供一种薄壁球铁齿坯的铸造方法，以解决现有铸造工艺用工成本高，生产成本高，能耗高以及污染严重的技术问题。

本发明采用的技术方案：一种薄壁球铁齿坯的铸造方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，通过感应电炉将金属铁熔化为铁水；

步骤2，将步骤1中熔化的铁水倒入模具中进行浇注成齿坯并开模；

步骤3，对步骤2中所成型的齿坯进行统计，并选出成品齿坯；

步骤4，对所选出的成品齿坯进行半精加工和精加工后形成合格的薄壁球铁齿坯。

作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤1中，铁水出炉温度为1520℃～1540℃之间，控制时间在2～3分钟内。

作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤2中，每箱铁水浇注时间为20～22s，整个浇注时间控制在12.5～13min之间。

作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤2中，注成齿坯前，该齿坯的材料化学成分，以及在配料时和生产过程中各元素成分质量百分比如下：C3.8～3.9％，Si2.7～2.9％，Mn0.25～0.4％，S小于0.02％，P小于0.06％。

作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤2中，注成齿坯前，该齿坯的所满足铁水质量控制的条件为：Ti、等反石墨化元素含量小于0.015％，碳硅当量CEL为4.65～4.75％，Si与Mn含量值比在8.5～10％之间。

作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤2中，在开模时满足铸造砂箱尺寸精度要求，覆膜砂厚度的范围为4.8±0.1mm；控制砂箱温度在射砂之前的温度范围为200℃～230℃，浇注后20min松砂箱扣子再等30min即形成成品。

本发明与现有技术相比铸造的球铁薄壁铸件既能保证产品质量，又能提高生产效率，大幅减少环境污染，大量节约能耗，能产生巨大的经济效益和社会效益。

附图说明

图1是现有铸造工艺的流程图；

图2是本发明铸造工艺的流程图。

具体实施方式

下面结合附图2描述本发明的一种实施例。

本发明提供的薄壁球铁齿坯的铸造方法所首先通过感应电炉将金属铁熔化为铁水；其次将熔化的铁水倒入模具中进行浇注成齿坯并开模；然后对成型的齿坯进行统计，并选出成品齿坯；最后对所选出的成品齿坯进行半精加工和精加工后形成合格的薄壁球铁齿坯。其中，为了保证铁水浇注速度，每箱零件设计数量尽可能多，而零件多，轮辐薄又带来浇注过程中铁水浇不足，冷隔等质量缺陷；也同时为保证铁水孕育质量和球化质量，防止孕育和球化衰退，满足零件图纸质量要求，在本发明中熔化铁水采用感应电炉，尽可能提高铁水温度，将铁水出炉温度控制在1520℃～1540℃之间，高温控制时间在2～3分钟内。在铁水浇注过程中要控制好铁水浇注速度，坚持先快后慢，保持浇口杯常满原则，采取炉前硅铁块常规孕育加铁水浇注前硅铁粉定量瞬时二次孕育相结合。再由于球铁件体收缩率较大，为保证此类薄壁零件铁水得到及时补缩，消除缩孔和缩松等质量缺陷，提高成品率；采用浇口杯常满原则，每箱铁水浇注时间为20～22s，整个浇注时间控制在12.5～13min之间。并且控制好铸造砂箱尺寸精度，保证覆膜砂厚度在4.8±0.1mm之间，控制砂箱温度在射砂之前在200℃～230℃之间，浇注后20min松砂箱扣子30min出件。为了保证在批量生产过程中通过免正火工艺达到图纸规定的珠光体含量控制在75％以上，渗碳体等含量控制在图纸规定要求内，同时无异常组织，再由于用铁模覆砂铸造工艺生产此类薄壁零件，即齿轮坯件后续要车加工、滚齿等机加工工序，极易在零件铸造成品中形成难以切削加工的反白口现象和渗碳体组织。该现象的发生及组织的生成必将严重降低材料各方面力学性能，也为了使各项性能保证；本申请严格把控料场管理，控制好铸件材料化学成分，配料时、生产过程中各元素成分质量百分比为：C3.8～3.9％，Si2.7～2.9％，Mn0.25～0.4％，S小于0.02％，P小于0.06％；同时符合以下铁水质量控制要求为：Ti、等反石墨化元素含量小于0.015％，碳硅当量CEL为4.65～4.75％，Si与Mn含量值比在8.5～10％之间。

通过以上措施后采用铁模覆砂工艺生产铸造的零件，最后形成的零件质量稳定(见下表1)、力学性能好(见下表2)、生产效率高(见下表3)、产品单位能耗低(见下表4)、工人劳动强度低，生产条件也比较好。

其中，体现质量稳定性的具体参数见下表1所示；

体现力学性能好的具体参数见下表2所示；

体现生产效率高的具体参数见下表3所示；

体现产品单位能耗低的具体参数参见下表4所示。

表1，具体为原工艺与现工艺金相组织对比表，具体参数如下：

上表1中，采用铁模覆砂工艺铸造免正火工艺金相组织等各项指标均优于传统铸造工艺，主要是由于铁水浇注到覆砂金属型内冷却速度快，温度梯度大，又采取二次孕育，提高了石墨形核率，同时由于迅速凝固克服了原拉砂型铸造中存在的孕育、球化衰退、石墨球直径级别提高大于1级，圆整、细小、弥散分布，通过结合控制砂箱射砂温度，工件出件速度等措施，保证了珠光体含量稳定在80％左右，也无其他异常不良组织。

表2具体为原工艺与现工艺力学性能对比表，具体参数如下：

上表2中采用铁模覆砂工艺铸造免正火工艺力学性能等各项指标均优于传统铸造工艺，主要是由于一方面是受基体组织的决定，另一方面，铸型刚度大、壁型无迁移，铁水凝固过成中的石墨化膨胀抵消了其液态收缩和凝固收缩，从而铸件成品致密，无缩孔和缩松等铸造缺陷。

表3为原工艺与现工艺班产和成品率统计及单位能耗对比表对比表，具体参数如下：

上表3中采用铁模覆砂工艺铸造免正火工艺优势明显，产品成品率、生产效率非常高，解决了对工人技术要求高、劳动强度大、劳动力资源相对不足的矛盾，产品单位能耗又很低，环保好污染小。

以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (6)

1.一种薄壁球铁齿坯的铸造方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

A通过感应电炉将金属铁熔化为铁水；

B将步骤A中熔化的铁水倒入模具中浇注成齿坯并开模；

C对步骤B中所成型的齿坯进行统计，并选出成品齿坯；

D对所选出的成品齿坯进行半精加工和精加工后形成合格的薄壁球铁齿坯。

2.根据权利要求1所述的薄壁球铁齿坯的铸造方法，其特征在于：所述步骤A中，铁水出炉温度为1520℃～1540℃之间，控制时间在2～3分钟内。

3.根据权利要求2所述的薄壁球铁齿坯的铸造方法，其特征在于，所述步骤B中，每箱铁水浇注时间为20～22s，整个浇注时间控制在12.5～13min之间。

4.根据权利要求3所述的薄壁球铁齿坯的铸造方法，其特征在于：所述步骤B中，注成齿坯前，该齿坯的材料化学成分，以及在配料时和生产过程中各元素成分质量百分比如下：C3.8～3.9％，Si2.7～2.9％，Mn0.25～0.4％，S小于0.02％，P小于0.06％。

5.根据权利要求4所述的薄壁球铁齿坯的铸造方法，其特征在于：所述步骤B中，注成齿坯前，该齿坯所满足铁水质量控制的条件为：Ti、等反石墨化元素含量小于0.015％，碳硅当量CEL为4.65～4.75％，Si与Mn含量值比在8.5～10％之间。

6.根据权利要求5所述的薄壁球铁齿坯的铸造方法，其特征在于：所述步骤B中，在开模时满足铸造砂箱尺寸精度要求，覆膜砂厚度的范围为4.8±0.1mm；控制砂箱温度在射砂之前的温度范围为200℃～230℃，浇注后20min松砂箱扣子再等30min即形成成品。

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