CN104308125A - 一种提高浇铸件耐磨性能的电感应加热浇铸方法 - Google Patents

Abstract

本发明对于铸模中存在两种固件结合和铸模中不存在固件结合的铸造方法，提出一种提高浇铸件耐磨性能的电感应加热浇铸方法，将铸模放入到电磁感应线圈内，浇注铸造金属液过程中进行加热，当铸模中有浇铸结合固件时则先对该结合固件进行预后，再开始浇注铸造金属液，使已经浇注的金属液充满冒口时，停止浇注，电磁感应线圈再继续加热15-60秒，然后停止加热；冷却后整形，再加热到980-1020℃后空气冷却淬火。采用本发明的电磁感应加热浇铸方法制作出的浇铸件可具有优异的耐磨性，耐磨程度远远超过普通的浇铸方法制作出的浇铸件，而且液固结合质量好，性价比具有明显的优势，工艺简单、生产成本低、成品率高，具有明显的经济效益和推广价值。

Description

一种提高浇铸件耐磨性能的电感应加热浇铸方法

技术领域

本发明涉及铸造工艺领域，特别是涉及一种提高浇铸件耐磨性能的电感应加热浇铸方法。

背景技术

铸件被广泛用于冶金矿山、电力、建材、化工和机械工业，铸件的寿命直接影响设备寿命和生产效率而被各行业所关注。我国铸件业已成为一个相对独立的产业，国内已有近4000家耐磨铸件生产企业，国内年消耗各种铸件超过800万吨，尤其是耐磨铸件超过300万吨，国内如此大的耐磨铸件消耗量，很大一部分是是铸件的更换造成，而影响耐磨铸件寿命的最主要因素就在于铸件是否具有良好的耐磨性能。

耐磨铸件对机械性能和材质要求很高，一些铸件在工作时需承受高速运转产生的切削磨损或者承受高速运转冲击力，还有一些铸件在工作时必须具备高温耐磨即高韧性不断裂性能，因此，工程中往往对耐磨铸件的硬度和耐磨性提出了很高的要求。长期以来，现有的耐磨铸件浇铸方法生产得到的铸件由于耐磨性较差属于易损件，其易磨损、易腐蚀、易出现孔洞而报废，在使用较短时间后就导致铸件磨损严重而不能继续使用，如果不及时更换，不仅影响生产的继续进行，甚至引发安全事故。例如，铸造磨球、衬板、铲齿、颗板、锤头等耐磨合金铸钢和耐磨合金铸铁件由于工作强度大、温度高、工作环境恶劣导致铸件磨损异常快，导致工作周期短、耗量大、增加了生产成本，此时，往往需要停机更换新的铸件，尤其是对于大型的铸件的更换则更需要耗费极大的人力、物力、财力，不仅增加了企业生产成本，延误了工时，还影响了产量和质量，带来了巨大的经济损失。因此，面对，急需研发出可加强铸件耐磨性的浇铸技术生产出优质对路的耐磨铸件，以提高铸件的耐磨性和使用寿命。减少铸件更换次数，减少生产成本，提高生产效率。

发明内容

本发明的一个目的在于解决上述技术问题，提出一种提高浇铸件耐磨性能的电感应加热浇铸方法，该方法采用设置在砂模周围的电感线圈对砂模的结合固件进行预热，在浇注过程中边浇注边加热，并在浇注结束后继续加热一段时间。采用该方法大提高了浇铸件的耐磨性能，并使固液结合而成的浇铸件结合更加牢固，大大提高了铸件的质量，具有非常大的经济价值。

本发明采用以下技术方案：

1、一种提高浇铸件耐磨性能的电感应加热浇铸方法，其特征在于设有以下步骤：

1)制作砂模：制作浇铸金属液体的砂模，砂模上方设置浇口和冒口；当铸造件是与一个预制固件浇铸结合的铸造件时，所制作的砂模要满足以下条件：通过浇口或冒口能够看到预先放置在砂模中的结合固件；

2)放置浇铸结合固件：如果浇铸件不是与另外的预制固件进行浇铸结合的浇铸件，则跳过此步，进行第3)步；如果有预制的进行浇铸结合的结合固件，则把该结合固件放置在砂模中该固件所在的位置；

3)固定砂模安置电感应线圈：将砂模固定在浇注金属液的位置，浇口和冒口向上，然后将电感应线圈安置在砂模的外周，接好电源和开关；

4)对结合固件进行预热：如果没有结合固件则跳过此步，进行第5)步；如果有结合固件则要打开感应线圈的电源，对结合固件进行预热，通过浇口或冒口观察结合固件，当结合固件受热温度升高，直到颜色变红，快速向结合固件暴露部分抛洒抗氧化剂，以将暴露面均匀覆盖为准，立刻进行下一步；

5)浇注铸造金属液：将加热好的铸件金属液从浇口注入砂模，感应线圈进行或继续进行加热，即边浇注边加热，当已经浇注的金属液进入到冒口中，并将冒口充满，停止浇注；

6)电磁感应线圈继续加热：停止浇注金属液后，感应线圈继续加热15-60秒，然后关闭感应线圈电源，停止加热；

7)冷却整形：停止加热后自然冷却铸件，待铸件冷却至常温后，取出铸件，进行整形；

8)空冷淬火：铸件整形后，将铸件加热到980-1020℃，然后进行空气冷却至常温。

本发明进一步完善和实施的补充方案是：

铸模中存在结合固件的情况时，结合固件采用碳素结构钢，浇铸金属液采用高铬铸铁；铸模中不存在结合固件的情况时，金属液采用高铬铸铁。

电磁感应线圈为整体均匀强度感应线圈，其围绕在砂模外表面。

砂模放置在圆形箱体内，每箱放6-8个铸件的砂模，砂模呈圆周方向均匀布置。

所杭氧化剂为硼砂。

该工艺具有的优点：①结合固件在砂模内直接采用感应加热的方式进行加热，加热方便、速度快，热效率高，金属表面不易氧化，有利于界面的结合；②浇注过程中继续加热，可以利用电磁搅拌作用，增加液体金属对固体第一固件表面的冲刷，促进两者之间的物质和能量交流，从而提高界面的结合；③结合固件的加热在型内直接进行，无须在加热后来回移动和定位，各部分的定位准确，容易保证铸件的尺寸精度，劳动条件好；④已经浇注的金属液进入到冒口中直至冒口被充满，停止浇注，但是此时电磁感应线圈不停止，而是电磁感应线圈再延时加热一段时间，然后停止加热。经过上述电磁感应线圈延长加热时间的热处理后，铸件的耐磨性和耐用性有大幅度提高，此技术在以往的现有技术中并未见到。

附图说明

图1是根据本发明的实施例1的锤头浇注砂模的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图1中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例一：

为了更好地说明本发明，在本实施例提出一种提高锤头浇铸件耐磨性能的电感应加热浇铸方法，参见图1，铸造装置包括：中频感应线圈1，冒口颈锤端2，浇口3，泡沫塑料4，内浇道5，冒口6，连接孔7，锤柄预制结合固件8，砂模9；

本实施例提出的一种提高锤头浇铸件耐磨性能的电感应加热浇铸方法，设有以下步骤：

1)制作砂模(9)：制作锤头浇铸金属液体的砂模(9)，砂模(9)上方设置浇口(3)和冒口(6)；本实施例中，锤头铸造件将与锤柄预制结合固件浇铸结合，所制作的砂模(9)将满足以下条件：通过浇口(3)或冒口(6)能够看到预先放置在砂模中(9)的锤柄预制结合固件(8)；

2)放置锤柄浇铸结合固件(8)：将该锤柄预制结合固件(8)放置在砂模(9)中该固件所在的位置；

3)固定砂模(9)安置电感应线圈(1)：将砂模(9)固定在浇注金属液的位置，浇口(3)和冒口(6)向上，然后将电感应线圈(1)安置在砂模(9)的外周，接好电源和开关；

4)对锤柄预制结合固件(8)进行预热：打开感应线圈(1)的电源，对锤柄预制结合固件(8)进行预热，通过浇口(3)或冒口(6)观察结合固件，当结合固件(8)受热温度升高，直到颜色变红，快速向结合固件(8)暴露部分抛洒抗氧化剂，以将暴露面均匀覆盖为准，立刻进行下一步；

5)浇注锤头铸造金属液：将加热好的锤头金属液从浇口(3)注入砂模(9)，感应线圈(1)进行或继续进行加热，即边浇注边加热，当已经浇注的金属液进入到冒口(6)中，并将冒口(6)充满，停止浇注；

6)电磁感应线圈(1)继续加热：停止浇注金属液后，感应线圈(1)继续加热15秒，然后关闭感应线圈(1)电源，停止加热；

7)冷却整形：停止加热后自然冷却铸件，待铸件冷却至常温后，取出铸件，进行整形；

8)空冷淬火：铸件整形后，将铸件加热到1020℃，然后进行空气冷却至常温。

作为优选方案，锤柄可采用碳素结构钢，锤头浇铸金属液采用高铬铸铁；电磁感应线圈(1)为整体均匀强度感应线圈，其围绕在砂模(9)外表面，砂模(9)放置在圆形箱体内，每箱可放8个铸件的砂模(9)，砂模(9)呈圆周方向均匀布置，抗氧化剂为硼砂。

实施例二

为了更好地说明本发明，在本实施例二提出一种提高铲车铲头浇铸件耐磨性能的电感应加热浇铸方法，铸造装置包括：感应线圈，冒口颈锤端，浇口，泡沫塑料，内浇道，冒口，砂模；具体设有以下步骤：

1)制作砂模：制作铲车铲头浇铸金属液体的砂模，砂模上方设置浇口和冒口；

2)固定砂模安置电感应线圈：将砂模固定在铲车铲头浇注金属液的位置，铲车铲头浇铸金属液可采用高铬铸铁；浇口和冒口向上，然后将电感应线圈安置在砂模的外周，接好电源和开关；

3)浇注铸造金属液：将加热好的铲车铲头金属液从浇口注入砂模，感应线圈进行或继续进行加热，即边浇注边加热，当已经浇注的金属液进入到冒口中，并将冒口充满，停止浇注；

6)电磁感应线圈继续加热：停止浇注金属液后，感应线圈继续加热60秒，然后关闭感应线圈电源，停止加热；

7)冷却整形：停止加热后自然冷却铸件，待铸件冷却至常温后，取出铸件，进行整形；

8)空冷淬火：铸件整形后，将铸件加热到980℃，然后进行空气冷却至常温。

作为优选方案，电磁感应线圈为整体均匀强度感应线圈，其围绕在砂模外表面，砂模放置在圆形箱体内，每箱可放6个铸件的砂模，砂模呈圆周方向均匀布置，抗氧化剂为硼砂。

该工艺具有的优点：①结合固件在砂模内直接采用感应加热的方式进行加热，加热方便、速度快，热效率高，金属表面不易氧化，有利于界面的结合；②浇注过程中继续加热，可以利用电磁搅拌作用，增加液体金属对固体第一固件表面的冲刷，促进两者之间的物质和能量交流，从而提高界面的结合；③结合固件的加热在型内直接进行，无须在加热后来回移动和定位，各部分的定位准确，容易保证铸件的尺寸精度，劳动条件好；④已经浇注的金属液进入到冒口中直至冒口被充满，停止浇注，但是此时电磁感应线圈不停止，而是电磁感应线圈再延时加热一段时间，然后停止加热。经过上述电磁感应线圈延长加热时间的热处理后，铸件的耐磨性和耐用性有大幅度提高，此技术在以往的现有技术中并未见到。

本发明的方法制造锤头、铲车铲头、搅拌机耐磨件、煤矿耐磨件具有突出的耐磨性能，成本低，机加工性能好，使用后期磨损截面显示出良好的抗磨状况。并且，采用本发明的电磁感应加热浇铸方法制作出的耐磨铸件具有优异的耐磨性，耐磨性远远超过普通的加热方法制作出的耐磨铸件，性价比具有明显的优势，工艺简单、生产成本低、成品率高，具有明显的经济效益和推广价值。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种提高浇铸件耐磨性能的电感应加热浇铸方法，其特征在于设有以下步骤：

1)制作砂模：制作浇铸金属液体的砂模，砂模上方设置浇口和冒口；当铸造件是与一个预制固件浇铸结合的铸造件时，所制作的砂模要满足以下条件：通过浇口或冒口能够看到预先放置在砂模中的结合固件；

2)放置浇铸结合固件：如果浇铸件不是与另外的预制固件进行浇铸结合的浇铸件，则跳过此步，进行第3)步；如果有预制的进行浇铸结合的结合固件，则把该结合固件放置在砂模中该固件所在的位置；

3)固定砂模安置电感应线圈：将砂模固定在浇注金属液的位置，浇口和冒口向上，然后将电感应线圈安置在砂模的外周，接好电源和开关；

4)对结合固件进行预热：如果没有结合固件则跳过此步，进行第5)步；如果有结合固件则要打开感应线圈的电源，对结合固件进行预热，通过浇口或冒口观察结合固件，当结合固件受热温度升高，直到颜色变红，快速向结合固件暴露部分抛洒抗氧化剂，以将暴露面均匀覆盖为准，立刻进行下一步；

5)浇注铸造金属液：将加热好的铸件金属液从浇口注入砂模，感应线圈进行或继续进行加热，即边浇注边加热，当已经浇注的金属液进入到冒口中，并将冒口充满，停止浇注；

6)电磁感应线圈继续加热：停止浇注金属液后，感应线圈继续加热15-60秒，然后关闭感应线圈电源，停止加热；

7)冷却整形：停止加热后自然冷却铸件，待铸件冷却至常温后，取出铸件，进行整形；

8)空冷淬火：铸件整形后，将铸件加热到980-1020℃，然后进行空气冷却至常温。

2.根据权利要求1所述的浇铸方法，其特征在于：铸模中存在结合件的情况时，结合固件采用碳素结构钢，浇铸金属液采用高铬铸铁；铸模中不存在结合固件的情况时，金属液采用高铬铸铁。

3.根据权利要求1所述的浇铸方法，其特征在于：电磁感应线圈为整体均匀强度感应线圈，其围绕在砂模外表面。

4.根据权利要求1所述的浇铸方法，其特征在于：砂模放置在圆形箱体内，每箱放6-8个铸件的砂模，砂模呈圆周方向均匀布置。

5.根据权利要求1所述的浇铸方法，其特征在于：所述抗氧化剂为硼砂。