CN102248132A - 大型冲压气缸铸件的铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型冲压气缸铸件的铸造方法，包括以下步骤：1）模具制造；2）砂型制造；3）浇注成型；在进行砂型制造时，在上箱的铸件型腔（11）的中心处预埋有上芯套（19），在铸件型腔（11）内部的砂芯（16）中预埋有与上芯套（19）形状大小均相同的下芯套（17），上芯套（19）和下芯套（17）之间套接有铁制的芯棒（18）。采用以上结构后，浇注系统、冒口设置、冷铁摆放、浇注温度控制、化学成分控制、球化处理及孕育处理的控制等，均是针对铸件的特点进行设计，这样，可以避免产生夹渣、气孔等铸造缺陷；减小缩孔、缩松形成的机率；因此，可以大大提高铸件成品的合格率。

Description

大型冲压气缸铸件的铸造方法

技术领域

本发明涉及一种大型冲压气缸铸件的铸造方法。 

背景技术

随着塑料机械行业的技术越来越成熟，塑料产品的尺寸要求越来越大，用于生产塑料产品的机器设备也越来越大型化，塑料机械的零部件尺寸也相应增大，其中冲压气缸是注塑机中的关键零部件之一，一般是由铸造而成。对于大型注塑机而言，冲压气缸的铸件单重就可以达到10500Kg，铸件浇注重量可达13000T，主要壁厚可达105mm，最大壁厚可达190mm，外形尺寸中高度可达4115mm，直径可达1050mm。对于这种大型的圆筒形零件，传统的铸造方法的浇注系统中一些铁液里的渣类物质的、气泡等一般都沉积在铸型底部，这样很容易产生铸造缺陷，即铸件会存在夹渣、气孔等缺陷；同时，也大大增加缩孔、缩松形成的机率。因此，在铸造时，壁厚是否均匀是这种长圆筒形铸件的主要检验因素，而这主要取决于残余应力的大小、铸件结构刚性是否合理、砂箱刚性是否合理、铸件的长度、型砂强度及浇注温度等等，只要其中一种或一种以上的因素达不到要求就很有可能发生铸件的壁厚不均匀，最终导致铸件报废，即降低铸件成品的合格率。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能保证圆筒形铸件的壁厚均匀，从而提高铸件成品合格率的大型冲压气缸铸件的铸造方法。 

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种大型冲压气缸铸件的铸造方法，它包括以下步骤： 

1）模具制造；

2）砂型制造；

3）浇注成型； 

在进行砂型制造时，它包括以下几点：

（2.1）模具采用三箱造型，即上箱、中箱和下箱，上箱和中箱的分型面为冲压气缸上部的小颈的端面，中箱和下箱的分型面为冲压气缸底部方形法兰的底面，中箱由三个箱体组成；

（2.2）在上箱与中箱的接合处的铸件型腔的中心处，预埋有上芯套，上芯套为圆台状，小直径端朝下，大直径端朝上，上芯套内具有锥形盲孔，小直径端朝上，大直径端朝下；

（2.3）在铸件型腔内部的砂芯中，在靠近冲压气缸上部的小颈处预埋有与上芯套形状、大小均相同的下芯套，下芯套的小直径端朝上，大直径端朝下，其内的锥形盲孔的小直径端朝下，大直径端朝上；

（2.4）在上述的上芯套和下芯套之间套接有芯棒，芯棒的两端分别与上芯套的锥形盲孔和下芯套的锥形盲孔相配合；

（2.5）砂型制造时所使用的型砂中，树脂的混入量控制在1.2%～1.4%之间，固化剂的混入量控制在35%～40%之间，砂箱采用50mm厚钢板制作；

（2.6）本铸件采用底注式浇注系统，将内浇口开设在铸件型腔底面的最大横截面的方形法兰面上，并且在方形法兰处周围设置环形横浇道，所述的环形横浇道通过多个径向浇道与铸件型腔相通；直浇口包括上直浇口和下直浇口两根，上直浇口与下直浇口之间用缓冲横浇道连通，下直浇口与环形横浇道连通；

（2.7）外浇口采用定量包拔塞浇注；

（2.8）在铸件型腔的上平面设置本体冒口，在本体冒口上设置一圈出气口，并在铸件型腔的上平面再设置一圈出气口，并在本体冒口上设置一圈压边冒口；

（2.9）在铸件每个圆角处摆放一圈冷铁，且摆放前的冷铁要进行预热；

在进行浇注成型时，它包括以下几点：

（3.1）将浇注温度控制在1295℃～1320℃之间；

（3.2）进行浇注的铁液的化学成分分别为：含碳量控制在3.75%～3.85%之间，含硅量控制在2.4%～2.8之间，含锰量控制在小于0.5%，含磷量控制在小于0.03%，含硫量控制在小于0.02%，碳当量控制在4.45%～4.61%之间；

（3.3）在铁液浇注之前先进行球化处理，在保证球化的条件下，铁液的残余镁含量控制在0.04%～0.06%之间，残余稀土量控制在0.02%～0.03%之间，球化剂的加入量控制在1.2%～1.6%之间；

（3.4）在球化处理后进行孕育处理，并采用多次孕育。

所述的步骤（2.5）中多个径向浇道为23根内径为Φ25mm的陶瓷管，每个径向浇道与环形横浇道的连接处设置有过滤砖，上直浇口和下直浇口均为内径为Φ80mm的陶瓷管。 

所述的步骤（2.5）中环形横浇道靠近下直浇口处设置有过滤上横浇道和过滤下横浇道，所述的过滤上横浇道与过滤下横浇道之间放置陶瓷过滤砖。 

所述的步骤（2.7）中，出气口为横截面是长方形的扁出气口，压边冒口压进本体冒口12mm，压边冒口与本体冒口的总高度大于400mm。 

所述的步骤（3.3）中，铁液冲入球化包时的流量应达到最大流量，球化处理后要扒净铁液上的浮渣，并覆盖好珍珠岩。 

在所述的球化和孕育处理完成后要在10分钟之内浇注完毕。 

采用以上所述的方法后，与现有技术相比，本发明具有以下的优点： 

由于在砂型制造和浇注成型时，采用的浇注系统、冒口设置、冷铁摆放、浇注温度控制、化学成分控制、球化处理及孕育处理的控制等，均是针对铸件的特点进行设计，这样，可以防止铁液里的渣类物质的、气泡等沉积在铸型底部，从而避免产生夹渣、气孔等铸造缺陷；同时，也减小缩孔、缩松形成的机率；因此，可以大大提高铸件成品的合格率。（实施例中结合具体步骤对有益效果进行具体分析）。

附图说明

图1是本发明大型冲压气缸铸件的铸造方法中的铸件示意图； 

图2是本发明大型冲压气缸铸件的铸造方法中浇注系统的结构示意图；

图3是本发明大型冲压气缸铸件的铸造方法中冷铁摆放位置的结构示意图。 

其中：1、上直浇口；2、缓冲横浇道；3、下直浇口；4、过滤上横浇道；5、陶瓷过滤砖；6、过滤下横浇道；7、径向浇道；8、过滤砖；9、环形横浇道；10、方形法兰；11、铸件型腔；12、本体冒口；13、出气口；14、压边冒口；15、冷铁；16、砂芯；17、下芯套；18、芯棒；19、上芯套；20、锥形盲孔。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地说明。 

由图1～图3所示的本发明大型冲压气缸铸件的铸造方法中各示意图可知，它包括以下步骤： 

1）模具制造；

2）砂型制造；

3）浇注成型。

在进行砂型制造时，它包括以下几点： 

（2.1）模具采用三箱造型，即上箱、中箱和下箱，上箱和中箱的分型面为冲压气缸上部的小颈的端面，中箱和下箱的分型面为冲压气缸底部方形法兰的底面，中箱由三个箱体组成；

（2.2）在上箱与中箱的接合处的铸件型腔11的中心处，预埋有铁制的上芯套19，上芯套19为圆台状，小直径端朝下，大直径端朝上，上芯套19内具有锥形盲孔20，小直径端朝上，大直径端朝下；

（2.3）在铸件型腔11内部的砂芯16中，在靠近冲压气缸上部的小颈处预埋有与上芯套19形状、大小均相同的铁制的下芯套17，下芯套17的小直径端朝上，大直径端朝下，其内的锥形盲孔20的小直径端朝下，大直径端朝上；

（2.4）在上述的上芯套19和下芯套17之间套接有铁制的芯棒18，芯棒18的两端分别与上芯套19的锥形盲孔20和下芯套17的锥形盲孔20相配合。

（2.5）砂型制造时所使用的型砂中，树脂的混入量控制在1.2%～1.4%之间，固化剂的混入量控制在35%～40%之间，砂箱采用50mm厚钢板制作； 

（2.6）本铸件采用底注式浇注系统，它有利于渣、气的上浮，因此，将内浇口开设在铸件型腔11底面的最大横截面的方形法兰10的底面上，并且在方形法兰10处周围设置环形横浇道9，所述的环形横浇道9通过多个径向浇道7与铸件型腔11相通；多个径向浇道7为23根内径为Φ25mm的陶瓷管，这样有利于减弱高温铁液对铸型的冲刷，可以防止出现冲砂缺陷，也利于挡渣；每个径向浇道7与环形横浇道9的连接处设置有过滤砖8，上直浇口1和下直浇口3均为内径为Φ80mm的陶瓷管；直浇口包括上直浇口1和下直浇口3两根，上直浇口1和下直浇口之间用缓冲横浇道2连通，下直浇口3与环形横浇道9连通，环形横浇道9靠近下直浇口3处设置有过滤上横浇道4和过滤下横浇道6，所述的过滤上横浇道4与过滤下横浇道6之间放置陶瓷过滤砖5；

（2.7）外浇口采用定量包拔塞浇注，同样也是让渣、气上浮后得到质量合格的铸件，还有利于控制浇注温度，能够在工艺设计预定的浇注温度下浇注；

（2.8）出气数量是根据铸型的排气原理来设计的，一般出气口的总截面积大于内浇口的总截面积，出气口摆放在最易出现浮渣的位置上，这样有利于将铸型内的渣和气体排出型腔，因此，在铸件型腔11的上平面设置本体冒口12，在本体冒口12上设置一圈出气口13，并在铸件型腔11的上平面再设置一圈出气口13，在本体冒口12上设置一圈压边冒口14；出气口13为横截面为长方形的扁出气口，压边冒口14压进本体冒口12的距离为12mm，压边冒口14与本体冒口12的总高度大于400mm，这样有利于铸件在液态收缩时可以补充铸件因收缩所至的缺少部分；

（2.9）在铸件型腔11的每个圆角处摆放一圈冷铁15，且摆放前的冷铁15要进行预热；这样，可以加快铸件热节圆处的冷却，减小圆角处的热节圆，防止圆角处产生缩松、缩孔缺陷；铸型进行涂刷涂料后，在冷铁上必须用冲灯预热，表干冷铁上的水分，从而减少铸件产生冷铁气孔。

在进行浇注成型时，它包括以下几点： 

（3.1）将浇注温度控制在1295℃～1320℃之间；

（3.2）进行浇注的铁液的化学成分分别为：

A．含碳量的控制：尽量采用高的含碳量，因为，含碳量高有利于石墨的析出，实现铸铁件的自补缩，防止缩松、缩孔的产生，因此含碳量控制在3.75%～3.85%之间。

B．含硅量的控制：不能采用高的含硅量，硅虽然能提高强度，但提高强度的幅度并不高，因此含硅量控制在2.4%～2.8之间。 

C．含锰量的控制：锰稳定碳化物，促使共析转变时珠光体化，它强烈促进珠光体的形成，锰含量太高也不好，因为锰的偏析倾向大（锰会富集在共晶团边界，导致力学性能恶化），因此含锰量控制在小于0.5%。 

D．含磷量的控制：含磷量必须控制在小于0.03%，以避免在铸件中产生过多的磷共晶，降低塑性和韧性；由于磷的主要来源是原材料，特别是新生铁，因此要在原材料生铁中控制磷的含量。 

E．含硫量的控制：硫是反石墨化元素，它属于有害物质，它会在球墨铸铁中影响球墨铸铁的球化率，硫会消耗球化剂中球化元素，因此含硫量控制在小于0.02%。 

F．碳当量的控制：碳当量控制在4.45%～4.61%之间，在不出现石墨漂浮的情况下碳当量尽量取上限，这样有利于实现石墨膨胀自补缩，可得到内在质量健全的铸件。 

（3.3）在铁液浇注之前先进行球化处理，在保证球化的条件下，铁液的残余镁含量控制在0.04%～0.06%之间，这是由于残余镁含量过多会出现球片状石墨，而且产生夹渣（硅酸镁）的倾向大大提高。残余稀土量控制在0.02%～0.03%之间，球化剂的加入量控制在1.2%～1.6%之间，这是因为，硫会消耗球化剂中的镁和稀土的残余含量，还可能造成铸件不球化，只有低的含硫量才能保证铁液球化良好。铁液冲入球化包时的流量应达到最大流量，铁液在球化反应过程中使稀土和镁的回收率提高，脱硫的效果更为明显。球化处理后要扒净铁液上的浮渣，并覆盖好珍珠岩，以隔绝铁与空气接触，防止出现回流现象。 

（3.4）对于生产球墨铸铁件，孕育是很重要的一个环节。这是因为，孕育的目的是促进石墨化，抑制渗碳体的生成，提高球化效果，提高球墨铸铁的性能。由于生产铸态铁素体球墨铸铁含硅量要控制的较低（一般控制在1.8%～2.2%的范围内），所以孕育时增加硅的含量不可能很大。因此，必须采用多次孕育的方法来促进石墨化，抑制渗碳体的生成，多次孕育可改善石墨的形核和石墨球的圆整度，延长了孕育效果，提高铸件性能。 

另外，在所述的球化和孕育处理完成后要在10分钟之内浇注完毕，这样可以得到球化良好的铸件。 

Claims (6)

1.一种大型冲压气缸铸件的铸造方法，它包括以下步骤：

1）模具制造；

2）砂型制造；

3）浇注成型； 

其特征在于：

在进行砂型制造时，它包括以下几点：

（2.1）模具采用三箱造型，即上箱、中箱和下箱，上箱和中箱的分型面为冲压气缸上部的小颈的端面，中箱和下箱的分型面为冲压气缸底部方形法兰的底面，中箱由三个箱体组成；

（2.2）在上箱与中箱的接合处的铸件型腔（11）的中心处，预埋有铁制的上芯套（19），上芯套（19）为圆台状，小直径端朝下，大直径端朝上，上芯套（19）内具有锥形盲孔（20），小直径端朝上，大直径端朝下；

（2.3）在铸件型腔（11）内部的砂芯（16）中，在靠近冲压气缸上部的小颈处预埋有与上芯套（19）形状、大小均相同的铁制的下芯套（17），下芯套（17）的小直径端朝上，大直径端朝下，其内的锥形盲孔（20）的小直径端朝下，大直径端朝上；

（2.4）在上述的上芯套（19）和下芯套（17）之间套接有铁制的芯棒（18），芯棒（18）的两端分别与上芯套（19）的锥形盲孔（20）和下芯套（17）的锥形盲孔（20）相配合；

（2.5）砂型制造时所使用的型砂中，树脂的混入量控制在1.2%～1.4%之间，固化剂的混入量控制在35%～40%之间，砂箱采用50mm厚钢板制作；

（2.6）本铸件采用底注式浇注系统，将内浇口开设在铸件型腔（11）底面的最大横截面的方形法兰（10）的底面上，并且在方形法兰（10）处周围设置环形横浇道（9），所述的环形横浇道（9）通过多个径向浇道（7）与铸件型腔（11）相通；直浇口包括上直浇口（1）和下直浇口（3）两根，上直浇口（1）和下直浇口之间用缓冲横浇道（2）连通，下直浇口（3）与环形横浇道（9）连通；

（2.7）外浇口采用定量包拔塞浇注；

（2.8）在铸件型腔（11）的上平面设置本体冒口（12），在本体冒口（12）上设置一圈出气口（13），并在铸件型腔（11）的上平面再设置一圈出气口（13），在本体冒口（12）上设置一圈压边冒口（14）；

（2.9）在铸件型腔（11）的每个圆角处摆放一圈冷铁（15），且摆放前的冷铁（15）要进行预热；

在进行浇注成型时，它包括以下几点：

（3.1）将浇注温度控制在1295℃～1320℃之间；

（3.2）进行浇注的铁液的化学成分分别为：含碳量控制在3.75%～3.85%之间，含硅量控制在2.4%～2.8之间，含锰量控制在小于0.5%，含磷量控制在小于0.03%，含硫量控制在小于0.02%，碳当量控制在4.45%～4.61%之间；

（3.3）在铁液浇注之前先进行球化处理，在保证球化的条件下，铁液的残余镁含量控制在0.04%～0.06%之间，残余稀土量控制在0.02%～0.03%之间，球化剂的加入量控制在1.2%～1.6%之间；

（3.4）在球化处理后进行孕育处理，并采用多次孕育。

2.根据权利要求1所述的大型冲压气缸铸件的铸造方法，其特征在于：所述的步骤（2.6）中多个径向浇道（7）为23根内径为Φ25mm的陶瓷管，每个径向浇道（7）与环形横浇道（9）的连接处设置有过滤砖（8），上直浇口（1）和下直浇口（3）均为内径为Φ80mm的陶瓷管。

3.根据权利要求1所述的大型冲压气缸铸件的铸造方法，其特征在于：所述的步骤（2.6）中环形横浇道（9）靠近下直浇口（3）处设置有过滤上横浇道（4）和过滤下横浇道（6），所述的过滤上横浇道（4）与过滤下横浇道（6）之间放置陶瓷过滤砖（5）。

4.根据权利要求1所述的大型冲压气缸铸件的铸造方法，其特征在于：所述的步骤（2.8）中，出气口（13）为横截面是长方形的扁出气口，压边冒口（14）压进本体冒口（12）12mm，压边冒口（14）与本体冒口（12）的总高度大于400mm。

5.根据权利要求1所述的大型冲压气缸铸件的铸造方法，其特征在于：所述的步骤（3.3）中，铁液冲入球化包时的流量应达到最大流量，球化处理后要扒净铁液上的浮渣，并覆盖好珍珠岩。

6.根据权利要求1所述的大型冲压气缸铸件的铸造方法，其特征在于：在所述的球化和孕育处理完成后要在10分钟之内浇注完毕。

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