CN103846392B - 球墨铸铁转向节的铸造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种球墨铸铁转向节的铸造方法,包括:模具制造、砂型制造、浇注成型;转向节垂直放置,转向节铸件的厚大的部位放在上方,薄壁的部位放在下方;将转向节铸件的浇注系统分为浇口杯、浇口杯下方连接横浇道、横浇道的下方连接直浇道,直浇道的底端设有集渣包;直浇道的侧壁从上至下依次连接第一内浇道,第二内浇道,第三内浇道;还设有热冒口、冷冒口和排气片;铸件各组元截面积比为F:F:F=1:1.2-1.4:1.35-1.5;浇注温度控制在1370-1410℃,浇注时间为5-10秒得到铸件。本发明具有浇注速度快,不易出现缩松、缩孔等铸造缺陷,且生产效率高、铸件废品率较低和机械性能更为优良的优点。

Description

球墨铸铁转向节的铸造方法
技术领域
[0001] 本发明属于砂型重力铸造工艺技术领域,特别涉及一种球墨铸铁转向节的铸造方法。
背景技术
[0002] 转向节是汽车控制系统中非常重要的零部件,其结构形状比较复杂,壁厚变化比较大,可以说是汽车控制系统中形状最为复杂、壁厚变化最大的零件,同时转向节又属于经常更换的零部件,所以市场需求量比较大,都采用生产线的大批量生产,这也就给该零件的铸造工艺带来很大考验。
[0003] 目前,转向节在实际生产中绝大多数采用水平浇注的铸造工艺,采用该工艺生产有一些缺点,一是生产效率比较低,一般铁液浇注速度慢多需要10秒以上,甚至20秒或以上才能完成浇注,这样造成每小时最多能生产120箱产品;二是由于浇注速度慢,铁液会冷却较快,造成型腔内填充铁液的地方不充实,容易出现缩松、缩孔等导致铸件废品率比较高,生产成本比较大;三是由于存在缩松、缩孔等铸造缺陷,会造成铸件的机械性能欠佳,难以满足汽车转向节对汽车速度的要求,还存在一定安全隐患。
发明内容
[0004] 本发明针对现有技术的上述不足,提供一种浇注速度快,不易出现缩松、缩孔等铸造缺陷,且生产效率高、铸件废品率较低和机械性能更为优良的球墨铸铁转向节的铸造方法。为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:一种球墨铸铁转向节的铸造方法,步骤包括:Ca)模具制造;(b)砂型制造;(C)浇注成型;
[0005] 所述的步骤(b)砂型制造时,以转向节竖直放置为砂型制造标准;
[0006] 将转向节铸件的浇注系统分为浇口杯(1)、浇口杯下方连接的横浇道(2)、横浇道下方连接的直浇道(3),直浇道底端的集渣包(10)和铸件(6)的形状构成的铸件型腔;
[0007] 直浇道的侧壁从上至下依次连接第一内浇道(7.1),第二内浇道(7.2),第三内浇道(7.3);所述的转向节铸件(6)位于横浇道(2)和第一内浇道(7.1)之间的部位上设有热冒口(4);所述的转向节铸件位于第一内浇道(7.1)和第二内浇道(7.2)之间的部位、以及与第三内浇道(7.3)连接的相对一侧上设有冷冒口(8);所述的转向节铸件与热冒口和冷冒口上还设有若干排气片(5);铸件各组元截面积比为!^:F横:Frt =1:1.2-1.4:1.35-1.5 ;
[0008] 所述的步骤(c)浇注成型时,铁液的化学成分重量百分比为:碳3.4-3.6%,Si2.0-3.0%,Mn0.3-0.35%,P0.032-0.033%,S0.008-0.01%,余量为铁;浇注温度控制在1370-1410°C,浇注时间为5-10秒,最后得到转向节铸件。
[0009] 作为优选,所述的直浇道和内浇道的横截面为梯形,所述的内浇道的内浇口与梯形横截面的直浇道的梯形宽底边所在一侧连通;采用上述结构,由于直浇道的横截面为梯形,位于梯形宽底边所在一侧(与内浇道连通的一侧)的铁液流量大于位于梯形窄底边一侧的铁液流量,这样铁液中的浮渣就会向梯形窄底边一侧流动,而保证处于梯形宽底边所在一侧铁液中的浮渣量更少,则流入内浇道内的铁液中的浮渣就会减少,从而保证充型时铸件中的杂质少,铸造缺陷率降低。
[0010] 作为进一步优选,所述的直浇道的梯形横截面的梯形的上底边长度设为A,下底边长度设为B,高设为H ;则满足A:B:H=1:1.5-2:3-3.5 ;采用上述比例可以保证铁液中的浮渣最大可能的集中于梯形窄底边一侧,保证流入内浇道和型腔内铁液的浮渣少;同时也能保证铁液在直浇道内快速流通充型,提高生产效率。
[0011] 与现有技术相比,本发明具有以下优点:
[0012] 1.由于本发明采用了快速垂直浇注的铸造工艺方案,铁液在垂直浇注工艺下在重力作用下可以实现快速充型;在5-10秒内即可完成充型,因此,上述快速充型保证铁液在浇注系统中停留时间短、不易快速冷却,从而保证型腔内铁液填充密实,不易造成缩松、缩孔等铸造缺陷;同时这种快速充型充分提高了生产效率,最高的生产节拍为每小时400箱,大大超过传统水平浇注的120箱的工作效率;克服了水平浇注中充型能力差的问题,减少了由之产生的诸多铸造缺陷,如冷隔、浇不足等。
[0013] 2.本发明采用直浇道和内浇道横截面为梯形,且直浇道的梯形横截面的梯形的上底边长度设为A,下底边长度设为B,高设为H ;则满足A:B:H=1:1.5-2:3-3.5的技术方案,降低了型腔内铁液中的杂质含量,从而保证铸件质量和机械性能;而且实现了铸件的快速充型与冷却,使铸件的内部组织更为精细,铸件的机械性能也更加稳定,此外由于提高了浇注速度,相应地提高了生产效率,使得生产成本得到大幅降低,进而也提高了产品的市场竞争力。
附图说明
[0014] 图1本发明转向节结构示意图。
[0015] 图2本发明浇注系统结构示意图。
[0016] 如图所示:1.浇口杯,2.横浇道,3.直浇道,4.热冒口,5.排气片,6.转向节铸件,7.1.第一内浇道,7.2.第二内浇道,7.3.第三内浇道,8.冷冒口,9.砂芯,10.集渣包。
具体实施方式
[0017] 下面结合附图和实施例进一步详细描述本发明,但本发明不仅仅局限于以下实施例。
[0018] 实施例
[0019] 首先需要解释和说明的是,所谓的球墨铸铁转向节的快速垂直浇注的铸造工艺,即是包括浇注系统和模具应在相应的生产线内,通过控制浇注系统各个部分的截面尺寸提高浇注时间,满足快速的生产节拍(最高的生产节拍为每小时400箱),同时消除快速浇注中可能产生的冷隔、浇不足等铸造缺陷。这样整个过程控制为快速垂直浇注的铸造工艺。
[0020] 下面结合图1-2对本发明做具体说明,其主要技术措施包括以下内容:
[0021] (I)模具的制作:根据图1所示转向节铸件的结构,通过常规模具制作工艺制作出模具,如木模型,塑料模型,金属模型等,用于填砂构架砂型;
[0022] (2)确定铸件分型面和浇注位置;分型面以铸件的最大平面为基准,尽量减少砂芯的可能性;把转向节垂直放置,一般都要铸件厚大的部位放在上方,壁薄的部位放在下方,如图2所示方向放置,这样更利于满足铸件的凝固顺序,降低铸造缺陷出现的可能性。
[0023] 浇注系统设计:将转向节铸件的浇注系统分为浇口杯1、浇口杯I下方连接横浇道2、横浇道2的下方连接直浇道3,直浇道3的底端设有集渣包10 ;直浇道3的侧壁从上至下依次连接第一内浇道7.1,第二内浇道7.2,第三内浇道7.3 ;所述的转向节铸件6位于横浇道和第一内浇道之间的部位上设有热冒口 4 ;所述的转向节铸件位于第一内浇道和第二内浇道之间的部位、与第三内浇道连接的相对一侧上设有冷冒口 8 ;所述的转向节铸件与热冒口和冷冒口上还设有若干排气片5 ;
[0024] (3)浇注成型时,铁液的化学成分重量百分比为:碳3.5%,Si2.5%,Mn0.325%,P0.032%,S0.009%,余量为铁;浇注温度控制在1380-1400°C,浇注时间为8秒,最后得到转向节铸件。
[0025] 上述结构的描述可以是以浇注成型后的各部件为标准。
[0026] 浇口杯的形式与具体尺寸对其技术特点是:
[0027] 1)、根据生产节拍和铸件重量设计浇口杯的尺寸。本实施例浇口杯的尺寸为矩形,面积控制在615cm2,要保证其不发生喷溅,铁液从浇口杯进入时尽量贴着内部流入,不会卷砂入铁液。然后根据铸件结构摆放铸件位置和设计内浇道,一般内浇道要尽量采用薄宽的样式,本实施例内浇道横截面采用梯形,利于保证型腔内压力,减少缩松、缩孔的产生,同时利于除去铁液中的杂物等;直浇道的横截面采用梯形,梯形的上底边长度设为A,下底边长度设为B,高设为H ;数值分别为5.1mm:7.8mm:15.6mm ;
[0028] 2)、一般在铸件厚大的部位放置辅助冒口,如图2所示,本实施例放置热冒口 4的尽量放置热冒口,以确保铸件的快速补缩;本实施例还放置了冷冒口和排气片,以保证铁液冷却过程铸件不会出现缩松、缩孔等;
[0029] 3)、直浇道3、横浇道2和内浇道的截面比例一定要符合封闭浇注系统的原则;本实施例采用直浇道、横浇道和内浇道的各组元截面积比为Fm:Fff1:Frt =1:1.3:1.4;
[0030] 3、浇注过程的操作技术。要求掌握和控制好浇注时间,保证浇注快速平稳。
[0031 ] I )、浇注口流出的铁液对准浇口杯的偏上部,铁液贴近内部流入,防止铁液喷溅。
[0032] 2)、保证铁液尽可能迅速充满横浇道、直浇道和集渣包10,充型时间有砂芯时控制在8-10秒,无砂芯时控制在5-6秒;本实施例如图2所示设有砂芯9,所以采用浇注时间为8秒。
[0033] 对所得铸件样品的机械性能进行检查:
[0034] 以QT500-7为参照检查,本实施例的试样抗拉强度320MPa,延伸率7_8,硬度230HB ;因此,表现出良好的机械性能。

Claims (3)

1.一种球墨铸铁转向节的铸造方法,其特征在于:步骤包括:Ca)模具制造;(b)砂型制造;(C)浇注成型; 所述的步骤(b)砂型制造时,以转向节竖直放置为砂型制造标准; 将转向节铸件的浇注系统分为浇口杯(1)、浇口杯下方连接的横浇道(2)、横浇道下方连接的直浇道(3),直浇道底端的集渣包(10)和铸件(6)的形状构成的铸件型腔;直浇道的侧壁从上至下依次连接第一内浇道(7.1),第二内浇道(7.2),第三内浇道(7.3);所述的转向节铸件(6)位于横浇道(2)和第一内浇道(7.1)之间的部位上设有热冒口(4);所述的转向节铸件位于第一内浇道(7.1)和第二内浇道(7.2)之间的部位、以及与第三内浇道(7.3)连接的相对一侧上设有冷冒口(8);所述的转向节铸件与热冒口和冷冒口上还设有若干排气片(5);铸件各组元截面积比为Σ F直:Σ F横:Σ F内=1:1.2-1.4:1.35-1.5 ; 所述的步骤(c)浇注成型时,铁液的化学成分重量百分比为:碳3.4-3.6%,Si2.0-3.0%,Mn 0.3-0.35%,P 0.032-0.033%,S 0.008-0.01%,余量为铁;浇注温度控制在1370-1410°C,浇注时间为5-10秒,最后得到转向节铸件。
2.根据权利要求1所述的球墨铸铁转向节的铸造方法,其特征在于:所述的直浇道和内浇道的横截面为梯形,所述的内浇道的内浇口与梯形横截面的直浇道的梯形宽底边所在一侧连通。
3.根据权利要求2所述的球墨铸铁转向节的铸造方法,其特征在于:所述的直浇道的梯形横截面的梯形的上底边长度设为A,下底边长度设为B,高设为H ;则满足A:B:H=1:1.5-2:3-3.5o
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