CN103521702A - 大型箱体类零件覆膜砂壳型铸造工艺方法 - Google Patents
大型箱体类零件覆膜砂壳型铸造工艺方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种大型箱体类零件覆膜砂壳型铸造工艺方法，射砂口形状：长扁形状，射砂机压力6-7kg，用雨淋式浇注系统，浇道达到80-90个，温度：14700C-15000C。化学成份：C:3.7-3.9 Si:1.4-1.7 Mn:0.3-0.4 P:0.02-0.03 S:0.010-0.013。用覆膜砂制作铸件内芯和外壳，浇道个数增加；改变浇道分布间距、浇孔孔径、倾斜角度，使金属液分成多股细流注入型腔，减轻对铸型的冲击，保证同一截面上温度均匀，铁水在短时间内冲满型腔，由于液面的不断搅动，上浮的夹杂物不容易粘附在型壁或型芯上，浇注系统挡渣效果好。
Description
技术领域
本发明涉及铸造技术领域，尤其涉及大型箱体类零件覆膜砂壳型铸造工艺方法。
背景技术
本项目是利用壳型铸造法铸造原理生产箱体类零件。壳型铸造法是一种利用合成树脂覆膜砂制取模壳和型芯盒，铸造出高品质铸件的工艺方法。经历了半个多世纪的研究与开发，壳型铸造法得到了很大的发展。与普通砂型铸造相比，壳型铸造具有设备投资少，占地面积小，生产方便 ，生产效率高 ，铸造用砂量少 ，生产现场粉尘少、噪声小、对环境的污染小 ，生产的铸件表面质量好，尺寸精度高，材料性能好等特点，其应用前景非常广阔。
随着我国机械制造业的发展，汽车工业和液压件制造业等领域对铸件的表面质量提出了更高的要求。近几年，国内铸造行业造型技术发展较快，汽车工业中已出现了用酚醛树脂热法覆膜砂壳芯取代呋喃树脂砂生产汽缸体中圆棒芯、变速箱体型芯的趋势。但在解决大型箱体类铸件外形面积较大、结构复杂，化学成分要求较高，浇注时要求模壳承受铁水高温时铸件不变型不破损这一难题，一直不理想。本项目就是基于提高大型箱体类铸件在铸造中表面质量的提高而提出。，使在我国铸造行业中用覆膜砂铸造的企业很多，但都只是采用了覆膜砂做内芯。特别是对20公斤以上，外形面积大、结构复杂，化学成分及外观质量要求高的箱体类零件，还很少有企业去使用。原因是：体形大、重量重的铸件在浇注的时候，外壳很容易在1500度左右的高温和铁水的双重压力下变形、损坏、破裂。针对这一课题，本企业经过不断的努力，采用创新的壳型铸造新工艺，成功解决这一难题。
1）、研究适宜成型的覆膜砂原料配比，即石英砂、树脂、树脂粉配比。要求成型时对环境污染小，模壳成型后有一定硬度、韧性、耐热度。
2)、根据箱体类铸件特点，确定适宜的射砂方式、射砂口结构、射砂压力及时间。
3)、确定适宜的芯盒加热温度、时间，以及模壳成型硬化与温度和壳型厚度等因素变化规律。
4)、确定适宜的熔炼方式及浇注的熔炼铁水温度。
5)、确定适宜的浇注方式。
发明内容
本发明的目的是提供一种大型箱体类零件覆膜砂壳型铸造工艺方法，
一、解决的关键问题及采用的关键技术：
1)、根据大型箱体类铸件结构特点，设计射砂口结构及布局位置。设计射砂口形状：长扁形状，长200-350mm，宽15-25mm。
2)、根据大型箱体类铸件复杂程度及壁厚情况，设计射砂机压力；采用6-7kg压力。
3)、设计浇注系统：采用新型雨淋式浇注系统，根据箱体结构不同，改变浇道分布间距、孔径、倾斜角度等，浇道达到80-90个。
4) 、大型箱体类铸件对化学成分要求高，为保证铸件质量，除对成型模壳和芯盒的要求外，还需对熔炼铁水的温度、化学成分进行监控。
铸件材料：QT450-10, GB/T1348-1988
抗拉强度 σb (MPa)：≥450 条件屈服强度 σ0.2 (MPa)：≥310 伸长率 δ (%)：≥10 硬度 ：160～210HB
控制要点：
温度：14700C -15000C
化学成份：
C:3.7-3.9 Si:1.4-1.7 Mn:0.3-0.4 P:0.02-0.03 S:0.010-0.013
5）、使用覆膜砂制作铸件内芯和外壳，根据不同结构的铸件，通过改变射砂成型的压力、温度、射砂口结构等，制作出具有足够的强度和韧性的内芯和外壳模。
6）、改变传统的浇注方式，采用创新的雨淋式浇注系统，根据箱体结构特点，浇道由20-40个，增加到80-90个；通过改变浇道分布间距、浇孔孔径、倾斜角度等，使金属液在分成多股细流注入型腔时，减轻对铸型的冲击，保证了同一截面上温度分布均匀，避免局部过热现象；使铁水在短时间内冲满型腔，既保证了浇注速度又减少了铁水对壳心壁的冲击力，同时由于液面的不断搅动，使上浮的夹杂物不容易粘附在型壁或型芯上，浇注系统挡渣效果好。从而保证铸件尺寸的稳定和表面粗糙度，加工时废品率很低。
7）、采用覆膜砂新的造型工艺方法，使用新型顶部雨淋式浇注法浇注，不但省去了挖浇道和冒口，而且主浇道也省去了三分之一，铸件成品率可以达到94%左右，大大降低了生产成本。而用传统的成型方法铸造时，首先需要挖浇道、冒口，铸件成品率只能达到65%左右。
本企业创新的壳型铸造新工艺方法 ，已经HG485A、1360HY差减壳等多种配套大型箱体类铸件进行多批次试验获得成功，受到用户好评。
二、工艺方法主要有以下几方面的创新：
1、本铸造工艺方法采用覆膜砂壳型模铸造，取代传统原材料，解决了因铸造排渣而产生的环境污染问题。新型覆膜砂工艺方法在成型时产生的有害物少、节约能源，绿色环保。本工艺方法适宜生产的铸件种类多，尤其是对大型箱体类铸件的生产，具有极大的竞争优势和广泛的市场前景。
2、采用覆膜砂成型铸件内壁型芯盒和外表面模壳，只要保证型模内壁的质量，就能保证铸件外表面的粗糙度。
3、根据不同铸件结构特点和壁厚的变化，将模壳覆砂层厚度设计制成6-15mm。
4、为保证模壳内壁的质量，选择70-140目覆膜砂成型。铸件粗糙度可达到Ra6.3-12.5μm或更好。而传统工艺采用40—70目潮膜砂造型，粗糙度一般最好时只能达到25μm。
5、采用6-7公斤压力射入成型机内进行加热硬化制模。确保外壳模型在成型后的内壁及壳芯外壁有足够的强度和韧性，在承受铁水高温和压力时不变形，从而保证铸件尺寸的稳定和表面粗糙度，
结构特点
１、射砂口结构创新：根据铸件结构特点设计射砂口结构及布局位置。设计射砂口形状：为长扁形状，长200-350mm,宽15-25mm。
2、根据箱体结构，利用重力作用原理设计出新型的雨淋式浇注系统。传统的雨淋雨淋式浇注系统的浇道只有20-40个，在浇注较小的箱体零件时还可以，但在浇注大型箱体类零件时，会产生局部过热、冲击过大、在同一截面上温度分布不均匀等现象。
为适应铸造业对大型箱体类铸件的需要，我们对传统的雨淋浇道进行了结构创新，浇道由只有20-40个，增加到80-90个；而且根据箱体结构不同，改变浇道分布间距、孔径、倾斜角度等，使金属液在分成多股细流注入型腔时，减轻对铸型的冲击，保证了同一截面上温度分布均匀，避免局部过热现象；同时由于液面的不断搅动，使上浮的夹杂物不容易粘附在型壁或型芯上，浇注系统挡渣效果好。通过大量的试验，采用这种创新结构的雨淋式浇注系统，完全能够达到大中型箱体类铸件对其结构和外观表面粗糙度的要求，不但省去了挖浇道和冒口，而且主浇道也省去了三分之一，工艺成品率已经可以达到94%左右，大大降低了生产成本。
主要技术指标
（1）要求铸件产品无缩松、缩孔、裂纹、夹渣等缺陷；
（2）要求铸件浇注合格率达93%~95%
（3）要求铸件外表面表面粗糙度达到Ra6.3~12.5μm
（4）制定出生产高质量大型箱体类铸件的生产工艺规范，指导批量化生产。
技术方案的效果
采用覆膜砂成型铸件内壁型芯盒和外表面模壳，取代传统制模方式；解决因铸造排渣而产生的环境污染问题。新型覆膜砂成型时产生的有害物少、节约能源，绿色环保。根据箱体类铸件结构特点，设计出新型的雨淋式浇注系统；对箱体类铸件的生产，具有极大的竞争优势和广泛的市场前景。通过对造型－熔炼－浇注工艺的优化，制定出生产高质量大型箱体类铸件的生产工艺规范，指导批量化生产。
具体实施方式
本发明的所述的大型箱体类零件覆膜砂壳型铸造工艺方法，具体实施方式再说明如下：
1、本铸造工艺方法采用覆膜砂壳型模铸造，取代传统原材料，解决了因铸造排渣而产生的环境污染问题。新型覆膜砂工艺方法在成型时产生的有害物少、节约能源，绿色环保。本工艺方法适宜生产的铸件种类多，尤其是对大型箱体类铸件的生产，具有极大的竞争优势和广泛的市场前景。
2、采用覆膜砂成型铸件内壁型芯盒和外表面模壳，只要保证型模内壁的质量，就能保证铸件外表面的粗糙度。
3、根据不同铸件结构特点和壁厚的变化，将模壳覆砂层厚度设计制成6-15mm。
4、为保证模壳内壁的质量，选择70-140目覆膜砂成型。铸件粗糙度可达到Ra6.3-12.5μm或更好。而传统工艺采用40—70目潮膜砂造型，粗糙度一般最好时只能达到25μm。
5、采用6-7公斤压力射入成型机内进行加热硬化制模。确保外壳模型在成型后的内壁及壳芯外壁有足够的强度和韧性，在承受铁水高温和压力时不变形，从而保证铸件尺寸的稳定和表面粗糙度，
结构特点
射砂口结构创新：根据铸件结构特点设计射砂口结构及布局位置。设计射砂口形状：为长扁形状，长200-350mm,宽15-25mm。
根据箱体结构，利用重力作用原理设计出新型的雨淋式浇注系统。传统的雨淋雨淋式浇注系统的浇道只有20-40个，在浇注较小的箱体零件时还可以，但在浇注大型箱体类零件时，会产生局部过热、冲击过大、在同一截面上温度分布不均匀等现象。
为适应铸造业对大型箱体类铸件的需要，我们对传统的雨淋浇道进行了结构创新，浇道由只有20-40个，增加到80-90个；而且根据箱体结构不同，改变浇道分布间距、孔径、倾斜角度等，使金属液在分成多股细流注入型腔时，减轻对铸型的冲击，保证了同一截面上温度分布均匀，避免局部过热现象；同时由于液面的不断搅动，使上浮的夹杂物不容易粘附在型壁或型芯上，浇注系统挡渣效果好。通过大量的试验，采用这种创新结构的雨淋式浇注系统，完全能够达到大中型箱体类铸件对其结构和外观表面粗糙度的要求，不但省去了挖浇道和冒口，而且主浇道也省去了三分之一，工艺成品率已经可以达到94%左右，大大降低了
制作铸件外壳及芯盒工艺流程
集件、配料、制芯、检验、入库。
1、集合格的石英砂、酚醛树脂、酚醛树脂粉：检查石英砂、酚醛树脂、酚醛树脂粉是否合格。
2、将石英砂、酚醛树脂、酚醛树脂粉搅拌均匀。比例：100：1：1
3、检查砂料的均匀度
4、对制芯机加热预热：芯盒温度加温到2000C～2200C，将型砂加入砂仓。
5、将型砂加注嘴对准芯盒口，加注型砂，将芯盒注满。
6、保温2～3分钟后取出内芯。
7、去除内芯飞边。保证合模处过渡光滑。
8、检查内芯尺寸、外观。
9、进入仓库区域存放。合格证明（包含生产批次、数量、时间）
铸件浇注工艺流程：
集件、配料、熔炼、浇注、入库。
以下是生产HG485A、1360HY差减壳铸件浇注主要工艺流程：
1、配料集件：炉料（生铁、废钢）
2、添加剂集件：球化剂、孕育剂。
3、电炉准备：检查电路。
4、根据浇注数量，结合生铁入厂复验报告，作好炉料配比。
C:4.0-4.4 S:0.010-0.019 Si: 0.85-1.2 P: 0.02-0.04 Mn: 0.01-0.25
5、加料：按配料比例加入炉料。
6、测炉温：炉料熔化后，测量炉温。连续测量，温度在14700C～15000C。
7、炉前分析：取铁水样品进行炉前分析材质。若不合格，必须立即对铁水进行
调整：
C:3.7-3.9 Si:1.4-1.7 Mn:0.3-0.4 P:0.02-0.03 S:0.010-0.013
8、铁水检查：控制温度14700C -15000C左右
9、转包：在铁水包里加入孕育剂，将铁水倒入铁水包，对铁水进行球墨孕育
处理。球化率1-3级，球墨大小5-6级和均匀度
10、将铁水包移至浇注造型处，立即进行浇注。若未浇注完的铁水超过12分钟，
必须重新回炉。每包铁水必须在12分钟内浇注完毕。
11、清理。
Claims (2)
1.一种大型箱体类零件覆膜砂壳型铸造工艺方法，其特征在于：
1)、根据大型箱体类铸件结构特点，设计射砂口结构及布局位置，设计射砂口形状：长扁形状，；
2)、根据大型箱体类铸件复杂程度及壁厚情况，设计射砂机压力；采用6-7kg压力；
3)、浇注系统设计：采用新型雨淋式浇注系统，改变浇道分布间距、孔径、倾斜角度，浇道达到80-90个；
4) 、大型箱体类铸件对化学成分要求高，为保证铸件质量，除对成型模壳和芯盒的要求外，还需对熔炼铁水的温度、化学成分进行监控；
铸件材料：QT450-10, GB/T1348-1988
抗拉强度 σb (MPa)：≥450 条件屈服强度 σ0.2 (MPa)：≥310 伸长率 δ (%)：≥10 硬度 ：160～210HB
控制要点：
温度：14700C -15000C
化学成份：
C:3.7-3.9 Si:1.4-1.7 Mn:0.3-0.4 P:0.02-0.03 S:0.010-0.013；
5）、使用覆膜砂制作铸件内芯和外壳，通过改变射砂成型的压力、温度、射砂口结构，制作出具有足够的强度和韧性的内芯和外壳模；
6）、改变传统的浇注方式，采用雨淋式浇注系统，根据箱体结构特点，浇道个数增加；改变浇道分布间距、浇孔孔径、倾斜角度，使金属液在分成多股细流注入型腔时，减轻对铸型的冲击，保证了同一截面上温度分布均匀，避免局部过热现象；使铁水在短时间内冲满型腔，既保证了浇注速度又减少了铁水对壳心壁的冲击力，同时由于液面的不断搅动，使上浮的夹杂物不容易粘附在型壁或型芯上，浇注系统挡渣效果好，从而保证铸件尺寸的稳定和表面粗糙度，加工时废品率很低；
7）、采用覆膜砂新的造型工艺方法，使用新型顶部雨淋式浇注法浇注，不但省去了挖浇道和冒口，而且主浇道也省去了三分之一，铸件成品率可以达到94%，本铸造工艺方法采用覆膜砂壳型模铸造；采用覆膜砂成型铸件内壁型芯盒和外表面模壳；将模壳覆砂层厚度设计制成6-15mm；选择70-140目覆膜砂成型，铸件粗糙度可达到Ra6.3-12.5μm；采用6-7公斤压力射入成型机内进行加热硬化制模。
2.根据权利要求1的一种大型箱体类零件覆膜砂壳型铸造工艺方法，其特征在于： 射砂口结构设计为长扁形状，长200-350mm,宽15-25mm；
利用重力作用原理设计出雨淋式浇注系统，为适应铸造业对大型箱体类铸件的需要，浇道由传统的只有20-40个，增加到80-90个，改变浇道分布间距、孔径、倾斜角度，使金属液在分成多股细流注入型腔时，减轻对铸型的冲击，保证了同一截面上温度分布均匀，避免局部过热现象，同时由于液面的不断搅动，使上浮的夹杂物不容易粘附在型壁或型芯上，浇注系统挡渣效果好。
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