CN104174820A - 一种海洋平台爬升机二级行星架的铸造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海洋平台爬升机二级行星架的铸造工艺，所述海洋平台爬升机二级行星架铸件采用ZG35Gr1Mo材料，采用整体铸造成型工艺并经热处理获得，包括如下加工步骤：（a）钢水冶炼；（b）铸造过程；（c）正火+回火预处理；（d）调质热处理。通过上述方式，本发明能大大提高大型海洋平台爬升机二级行星架铸件的成品合格率，铸件表面精度高、能满足机械性能要求、达到ＡＢＳ验收标准。

Description

一种海洋平台爬升机二级行星架的铸造工艺

技术领域

本发明涉及金属铸造技术领域，特别是涉及一种海洋平台爬升机二级行星架的铸造工艺。

背景技术

行星齿轮传动由于具有重量轻、承载能力强及效率高等优点，广泛应用于各个工业领域。行星架作为行星齿轮传动中关键性零件之一，它的变形对齿轮啮合所产生的接触应力分布影响较大，所以行星架要具有足够的静强度和一定的刚度。从技术要求、材质、结构特点分析，生产行星架主要有以下难点：铸件为高强度结构钢，冶炼工艺和操作难度很高；铸造过程中易产生裂纹、气孔、砂眼等致命缺陷；铸件内部质量很难保证；材质属于中碳高强度合金钢，热处理工艺非常关键；尺寸精度、表面质量要求高。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种海洋平台爬升机二级行星架的铸造工艺，能大大提高大型海洋平台爬升机二级行星架铸件的成品合格率，铸件表面精度高、能满足机械性能要求、达到ＡＢＳ验收标准。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种海洋平台爬升机二级行星架的铸造工艺，所述海洋平台爬升机二级行星架铸件采用ZG35Gr1Mo材料，该材料的主要元素含量为：C：0.3-0.37%、Si：0.3-0.5%、Mn：0.5-0.8%、Cr：0.8-1.2%、Mo：0.2-0.3%、P≤0.025%、S≤0.02%，余量为铁；

所述海洋平台爬升机二级行星架铸件采用整体铸造成型工艺并经热处理获得，包括如下加工步骤：

（a）钢水冶炼：将所述ZG35Gr1Mo材料电葫炉炉中冶炼成钢水；

（b）铸造过程：包括浇注系统、设置冒口、补贴和外冷铁，所述浇注系统包括相互连通的浇口杯、直浇道、内浇道和溢流横浇道，所述冒口有1个、呈圆柱形中空结构、设置在所述海洋平台爬升机二级行星架铸件中心凸台上，所述补贴共3块、分别设置在所述海洋平台爬升机二级行星架铸件立柱的上端，所述外冷铁共3块、分别设置在所述海洋平台爬升机二级行星架铸件立柱的下端；浇注钢水，注孔Φ50mm、浇注温度为1540-1560℃、浇重950kg、浇注时间为20-25s，浇注1小时候后松箱，并保温24小时后脱模、气割冒口；

（c）正火+回火预处理：铸造结束后对所述海洋平台爬升机二级行星架铸件进行预处理，将所述海洋平台爬升机二级行星架铸件放入加热炉中，正火升温至600±10℃进行保温处理，保温时间为1小时；继续升温至880±10℃进行保温处理，保温时间为4小时；空冷至室温后回火升温至620±10℃进行保温处理，保温时间为3小时；随炉冷却至300℃以下出炉；

（d）调质热处理：对预处理后的所述海洋平台爬升机二级行星架铸件进行粗加工，然后进行调质热处理，将所述海洋平台爬升机二级行星架铸件放入加热炉中，正火升温至860±10℃进行保温，保温时间为4小时；油淬冷却后回火升温至620±10℃进行保温处理，保温时间为6小时；随炉冷至550℃出炉，即制得所述海洋平台爬升机二级行星架铸件。

在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（b）中，所述直浇道的尺寸为Φ80mm、内浇道的尺寸为Φ60mm。

在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（b）中，所述冒口尺寸为Φ240 mm×400mm。

在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（b）中，所述气割冒口温度≥200℃。以免冒口根部局部应力集中而造成铸件裂纹，以提高铸件质量。

在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（b）中，所述外冷铁尺寸为100mm×80mm×50mm。能加速海洋平台爬升机二级行星架铸件的凝固速度，细化晶粒组织，提高铸件的力学性能。

在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（c）、 （d）中，升温速度≤1０0℃/小时。控制升温速度，能提高热处理效果，提高铸造的质量与力学性能。

本发明的有益效果是：本发明铸造材料选用ZG35Gr1Mo中碳合金钢，不仅流动性好，适合大型铸件的精密铸造，同时具有很好的强度和延展性，可以满足大型铸件的性能要求；铸造过程中冒口与补贴的搭配使用、以及设置外冷铁，可提高铸件的凝固速度，并实现铸件在凝固过程中的良好补缩；同时铸造成型后对铸件进行正火+回火预处理、及调质热处理，极大地提高了海洋平台爬升机二级行星架铸件成品率，使铸件的质量和机械性能得到更有力的保证，达到ＡＢＳ验收标准。

附图说明

图1是海洋平台爬升机二级行星架的铸造工艺俯视图；

图2是图1所示A-A面剖视图；

附图中各部件的标记如下：1、海洋平台爬升机二级行星架铸件，2、冒口，3、补贴，4、外冷铁，5、浇口杯，6、直浇道，7、溢流横浇道，8、内浇道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1和图2，本发明实施例包括：

一种海洋平台爬升机二级行星架的铸造工艺，所述海洋平台爬升机二级行星架铸件1采用ZG35Gr1Mo材料，该材料的主要元素含量为：C：0.3-0.37%、Si：0.3-0.5%、Mn：0.5-0.8%、Cr：0.8-1.2%、Mo：0.2-0.3%、P≤0.025%、S≤0.02%，余量为铁；

所述海洋平台爬升机二级行星架铸件1采用整体铸造成型工艺并经热处理获得，包括如下加工步骤：

（a）钢水冶炼：将所述ZG35Gr1Mo材料放入电弧炉炉中冶炼成钢水；

（b）铸造过程：包括浇注系统、设置冒口2、补贴3和外冷铁4，所述浇注系统包括相互连通的浇口杯5、直浇道6、内浇道8和溢流横浇道7，浇注钢水时，采用Φ50mm的注孔对准所述浇口杯5进行浇注，浇注温度为1540-1560℃、浇重950kg、浇注时间为20-25s，一个砂箱同时浇注2件，所述海洋平台爬升机二级行星架铸件1毛重2×310kg，钢水通过Φ80mm的直浇道6并充满溢流横浇道7，从2个Φ60mm的内浇道8进入行星架砂型腔，在所述海洋平台爬升机二级行星架铸件1的中心凸台上设置有1个尺寸为Φ240 mm×400mm的冒口2，所述冒口2呈圆柱形中空结构，用于所述海洋平台爬升机二级行星架铸件1在凝固过程中的补缩，在所述冒口2的周围均布3块补贴3（即该补贴3位于海洋平台爬升机二级行星架铸件立柱上端位置），使冒口2内的钢水通过所述补贴3对所述海洋平台爬升机二级行星架铸件1的圆角处进行补缩，避免圆角处产生裂缝现象，在所述海洋平台爬升机二级行星架铸件1下端平面均布3块外冷铁4（即该外冷铁4位于海洋平台爬升机二级行星架铸件立柱下端位置），用于加快铸件凝固，避免铸件缩松，细化晶粒组织，提高铸件质量，浇注1小时后松箱，并保温24小时后脱模、气割冒口；

（c）正火+回火预处理：铸造结束后对所述海洋平台爬升机二级行星架铸件1进行预处理，将所述海洋平台爬升机二级行星架铸件放入加热炉中，正火升温至600±10℃进行保温处理，保温时间为1小时；继续升温至880±10℃进行保温处理，保温时间为4小时；空冷至室温后回火升温至620±10℃进行保温处理，保温时间为3小时；随炉冷却至300℃以下出炉；

（d）调质热处理：对预处理后的所述海洋平台爬升机二级行星架铸件进行粗加工，然后进行调质热处理，将所述海洋平台爬升机二级行星架铸件放入加热炉中，正火升温至860±10℃进行保温，保温时间为4小时；油淬冷却后回火升温至620±10℃进行保温处理，保温时间为6小时；随炉冷至550℃出炉，即制得所述海洋平台爬升机二级行星架。

其中，所述步骤（b）中，所述气割冒口温度≥200℃，以免冒口根部局部应力集中而造成铸件裂纹，以提高铸件质量。

所述步骤（b）中，所述外冷铁尺寸为100mm×80mm×50mm，尺寸合理，能加速海洋平台爬升机二级行星架铸件的凝固速度，细化晶粒组织，提高铸件的力学性能。

所述步骤（c）、 （d）中，升温速度≤120℃/小时，控制升温速度，能提高热处理效果，提高铸造的质量与力学性能。

实施例一：

所述海洋平台爬升机二级行星架铸件采用ZG35Gr1Mo材料，该材料的主要元素及含量如下：

所述海洋平台爬升机二级行星架铸件采用整体铸造成型工艺并经热处理获得，包括如下加工步骤：

（a）钢水冶炼：将所述ZG35Gr1Mo材料放入电弧炉炉中冶炼成钢水；

（b）铸造过程：砂型上箱和砂型下箱构成铸行型腔，型腔中部放置一副芯盒，然后按上述方法进行铸造前准备，一箱铸造2件，浇注钢水950kg，浇注温度为1560℃，浇注时间为20s，浇注1小时后松箱，并保温24小时后脱模；

（c）正火+回火预处理：铸造完毕后，对铸件进行预处理，将上述制得的海洋平台爬升机二级行星架铸件放入加热炉中，正火升温至600℃进行保温处理，保温时间为1小时；继续升温至880℃进行保温处理，保温时间为4小时；空冷至室温后回火升温至620℃进行保温处理，保温时间为3小时；随炉冷却至300℃以下出炉；

（d）调质热处理：对预处理后的所述海洋平台爬升机二级行星架铸件进行粗加工，然后进行调质热处理，将所述海洋平台爬升机二级行星架铸件放入加热炉中，正火升温至860℃进行保温，保温时间为4小时；油淬冷却后回火升温至620℃进行保温处理，保温时间为6小时；随炉冷至550℃出炉，即制得所述海洋平台爬升机二级行星架。

实施例二：

所述海洋平台爬升机二级行星架铸件采用ZG35Gr1Mo材料，该材料的主要元素及含量如下：

所述海洋平台爬升机二级行星架铸件采用整体铸造成型工艺并经热处理获得，包括如下加工步骤：

（a）钢水冶炼：将所述ZG35Gr1Mo材料放入电弧炉炉中冶炼成钢水；

（b）铸造过程：砂型上箱和砂型下箱构成铸行型腔，型腔中部放置一副芯盒，然后按上述方法进行铸造前准备，一箱铸造2件，浇注钢水950kg，浇注温度为1540℃，浇注时间为25s，浇注1小时后松箱，并保温24小时后脱模；

（c）正火+回火预处理：铸造完毕后，对铸件进行预处理，将上述制得的海洋平台爬升机二级行星架铸件放入加热炉中，正火升温至610℃进行保温处理，保温时间为1小时；继续升温至890℃进行保温处理，保温时间为4小时；空冷至室温后回火升温至630℃进行保温处理，保温时间为3小时；随炉冷却至300℃以下出炉；

（d）调质热处理：对预处理后的所述海洋平台爬升机二级行星架铸件进行粗加工，然后进行调质热处理，将所述海洋平台爬升机二级行星架铸件放入加热炉中，正火升温至870℃进行保温，保温时间为4小时；油淬冷却后回火升温至630℃进行保温处理，保温时间为6小时；随炉冷至550℃出炉，即制得所述海洋平台爬升机二级行星架。

实施例三：

所述海洋平台爬升机二级行星架铸件采用ZG35Gr1Mo材料，该材料的主要元素及含量如下：

所述海洋平台爬升机二级行星架铸件采用整体铸造成型工艺并经热处理获得，包括如下加工步骤：

（a）钢水冶炼：将所述ZG35Gr1Mo材料放入电弧炉中冶炼成钢水；

（b）铸造过程：砂型上箱和砂型下箱构成铸行型腔，型腔中部放置一副芯盒，然后按上述方法进行铸造前准备，一箱铸造2件，浇注钢水950kg，浇注温度为1550℃，浇注时间为24s，浇注1小时后松箱，并保温24小时后脱模；

（c）正火+回火预处理：铸造完毕后，对铸件进行预处理，将上述制得的海洋平台爬升机二级行星架铸件放入加热炉中，正火升温至590℃进行保温处理，保温时间为1小时；继续升温至870℃进行保温处理，保温时间为4小时；空冷至室温后回火升温至610℃进行保温处理，保温时间为3小时；随炉冷却至300℃以下出炉；

（d）调质热处理：对预处理后的所述海洋平台爬升机二级行星架铸件进行粗加工，然后进行调质热处理，将所述海洋平台爬升机二级行星架铸件放入加热炉中，正火升温至850℃进行保温，保温时间为4小时；油淬冷却后回火升温至610℃进行保温处理，保温时间为6小时；随炉冷至550℃出炉，即制得所述海洋平台爬升机二级行星架。

本发明揭示了一种海洋平台爬升机二级行星架的铸造工艺，铸造材料选用ZG35Gr1Mo中碳合金钢，不仅流动性好，适合大型铸件的精密铸造，同时具有很好的强度和延展性，可以满足大型铸件的性能要求；铸造过程中冒口与补贴的搭配使用、以及设置外冷铁，可提高铸件的凝固速度，并实现铸件在凝固过程中的良好补缩；同时铸造成型后对铸件进行正火+回火预处理、及调质热处理，极大地提高了海洋平台爬升机二级行星架铸件成品率，使铸件的质量和机械性能得到更有力的保证。通过该工艺铸造成型的海洋平台爬升机二级行星架达到ＡＢＳ验收标准，其机械性能满足：屈服强度≥490MPa，抗拉强度≥690 MPa，伸长率≥11%，断面收缩率≥25%，-20℃φ冲击值AKV≥21J，硬度200~220HB。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种海洋平台爬升机二级行星架的铸造工艺，其特征在于，所述海洋平台爬升机二级行星架铸件采用ZG35Gr1Mo材料，该材料的主要元素含量为：C：0.3-0.37%、Si：0.3-0.5%、Mn：0.5-0.8%、Cr：0.8-1.2%、Mo：0.2-0.3%、P≤0.025%、S≤0.02%，余量为铁；

所述海洋平台爬升机二级行星架铸件采用整体铸造成型工艺并经热处理获得，包括如下加工步骤：

（a）钢水冶炼：将所述ZG35Gr1Mo材料放入电弧炉中冶炼成钢水；

（b）铸造过程：包括浇注系统、设置冒口、补贴和外冷铁，所述浇注系统包括相互连通的浇口杯、直浇道、内浇道和溢流横浇道，所述冒口有1个、呈圆柱形中空结构、设置在所述海洋平台爬升机二级行星架铸件中心凸台上，所述补贴共3块、分别设置在所述海洋平台爬升机二级行星架铸件立柱的上端，所述外冷铁共3块、分别设置在所述海洋平台爬升机二级行星架铸件立柱的下端；浇注钢水，注孔Φ50mm、浇注温度为1540-1560℃、浇重950kg、浇注时间为20-25s，浇注1小时候后松箱，并保温24小时后脱模、气割冒口；

（c）正火+回火预处理：铸造结束后对所述海洋平台爬升机二级行星架铸件进行预处理，将所述海洋平台爬升机二级行星架铸件放入加热炉中，正火升温至600±10℃进行保温处理，保温时间为1小时；继续升温至880±10℃进行保温处理，保温时间为4小时；空冷至室温后回火升温至620±10℃进行保温处理，保温时间为3小时；随炉冷却至300℃以下出炉；

（d）调质热处理：对预处理后的所述海洋平台爬升机二级行星架铸件进行粗加工，然后进行调质热处理，将所述海洋平台爬升机二级行星架铸件放入加热炉中，正火升温至860±10℃进行保温，保温时间为4小时；油淬冷却后回火升温至620±10℃进行保温处理，保温时间为6小时；随炉冷至550℃出炉，即制得所述海洋平台爬升机二级行星架铸件。

2.根据权利要求1所述的海洋平台爬升机二级行星架的铸造工艺，其特征在于，所述步骤（b）中，所述直浇道Φ80mm、内浇道Φ60mm。

3.根据权利要求1所述的海洋平台爬升机二级行星架的铸造工艺，其特征在于，所述步骤（b）中，所述冒口尺寸为Φ240 mm×400mm。

4.根据权利要求1所述的海洋平台爬升机二级行星架的铸造工艺，其特征在于，所述步骤（b）中，所述气割冒口温度≥200℃。

5.根据权利要求1所述的海洋平台爬升机二级行星架的铸造工艺，其特征在于，所述步骤（b）中，所述外冷铁尺寸为100mm×80mm×50mm。

6.根据权利要求1所述的海洋平台爬升机二级行星架的铸造工艺，其特征在于，所述步骤（c）、 （d）中，升温速度≤100℃/小时。