CN106238688B - 一种活塞类铸件的铸造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种活塞类铸件的铸造方法，采用水平浇注壳模叠型系统包括如下步骤：（1）根据活塞铸件的规格，选取相应的模具；（2）制芯；（3）熔炼；（4）孕育并浇注；（5）表面粗处理；（6）热处理；（7）表面精处理。本发明一种活塞类铸件的铸造方法，操作简便，容易实现，其采用水平浇注壳模叠型系统，通过制芯、熔炼浇注等工艺参数的控制，有效降低了铸件的缺陷，提高成品率，解决了活塞类铸件铸造难度大的问题，适用于各种活塞铸件的铸造。

Description

一种活塞类铸件的铸造方法
技术领域
本发明涉及活塞铸件制造技术领域，特别是涉及一种活塞类铸件的铸造方法。
背景技术
活塞是发动机的“心脏”，承受交变的机械负荷和热负荷，是发动机中工作条件最恶劣的关键零部件之一，工作条件在高温下。活塞的种类一般分为：柴油机活塞、汽油机活塞、通用型活塞，其功用是承受气体压力，并通过活塞销传给连杆驱使曲轴旋转，活塞顶部还是燃烧室的组成部分。
活塞类铸件一般是单重在0.5kg以下，模数在0.4以下的薄壁灰铁小件，由于重量轻，壁厚薄，铸造生产困难较大。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种活塞类铸件的铸造方法，能够解决现有活塞类铸件因重量轻、厚度薄存在的铸造难度大的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种活塞类铸件的铸造方法，采用水平浇注壳模叠型系统包括如下步骤：
（1）根据活塞铸件的规格，选取相应的模具；
（2）制芯：在刚性铸铁砂箱内，以覆膜砂为砂芯原料，利用射芯机和步骤（1）中选取的模具制砂芯，其中，所述砂芯包括外模芯、1#内芯和2#内芯，将所述外模芯、1#内芯和2#内芯进行拼芯组装；
（3）熔炼：称取活塞铸件原料置于中频电炉内熔炼成铁水，并在1500～1530℃以上的温度下出炉；
（4）孕育并浇注：将步骤（3）中熔炼后的铁水随流孕育，并根据实际需要控制孕育量，然后将其浇注到步骤（2）中组装好的砂型中，待冷至一定温度后，开箱获得半成品；
（5）表面粗处理：将步骤（4）中得到的半成品先后进行粗抛丸和打磨处理；
（6）热处理：将步骤（5）中表面粗处理后的半成品置于电阻炉内进行热处理，使其形成一定的金相结构；
（7）表面精处理：将步骤（6）中热处理后的活塞铸件进行精抛丸处理，得到活塞铸件成品。
在本发明一个较佳实施例中，所述水平浇注壳模叠型系统按铁水流动方向依次包括浇口杯、主直浇道、主横浇道、分横浇道和2mm薄片内浇口。
在本发明一个较佳实施例中，所述分横浇道为所述水平浇注壳模叠型系统的阻流断面，所述阻流断面的面积计算公式为：
其中，A内为阻流内浇道面积，cm2；GL为流经内浇道的金属液重量，kg；t为浇注时间，s；hp内为有效静压头，cm。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（2）中，所述制芯的工艺参数为：合模压力0.5～0.7MPa，射砂压力0.25～0.45MPa，射砂时间2～4s，芯盒温度240～280℃，固化时间60～110s。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（3）中，所述活塞铸件原料的各元素重量百分数组成为：C 3.0～3.8%、Si 2.0～3.0%、Mn 0.4～0.9%、P≤0.2%、S≤0.12%、Sn 0.05～0.4%，余量为铁。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（4）中，所述孕育量为1.2～1.5g/10s；所述开箱的条件为：温度500℃以下，时间30～40min。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（6）中，所述热处理的工艺条件为：温度900±20℃，时间90～120min；所述金相结构为：P≥92%，石墨A≥90%，4级。
本发明的有益效果是：本发明一种活塞类铸件的铸造方法，操作简便，容易实现，其采用水平浇注壳模叠型系统，通过制芯、熔炼浇注等工艺参数的控制，有效降低了铸件的缺陷，提高成品率，解决了活塞类铸件铸造难度大的问题，适用于各种活塞铸件的铸造。
附图说明
图1是本发明水平浇注壳模叠型系统的立体结构示意图；
附图中各部件的标记如下：1.主直浇道，2.主横浇道，3.分横浇道。
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，本发明实施例包括：
实施例1
T-型活塞是滑块式冰箱压缩机的核心零件，直接决定了压缩机的使用寿命。
在制备时，先根据活塞的规格，选取相应的模具，即活塞类模具，然后采用水平浇注壳模叠型系统进行浇注成型。水平浇注系统可以适合与比较复杂的芯砂。在浇注时必须保证不漏铁水，因此必须充分考虑铸型的装配、砂型强度，如果铸件相对较大，必要时要提高覆膜砂强度或增加砂芯厚度。
该水平浇注壳模叠型系统按照铁水流动方向，依次包括浇口杯（未显示）、主直浇道1、主横浇道2、分横浇道3和2mm薄片内浇口。
其中，各部分占系统的比例及其作用为：
浇口杯，占比例为1.3～1.8，其作用为导引铁水，方便浇注；
主直浇道，占比例为1.2，其作用为浇注初期快速大流量分配铁水到各型；
主横浇道，占比例为1.1，其作用为从主直浇道底部导铁水，初步挡渣；
直浇道，占比例为1，其作用为控制铁水流速和流量，快速充满浇注系统；
2mm薄片内浇口，占比例为2～3，其作用为挡渣，充型平衡，防止喷射。
该浇注系统取分横浇道作为阻流断面，其阻流断面的设计根据流体力学公式计算为：
其中，A内为阻流内浇道面积，cm2；GL为流经内浇道的金属液重量，kg；t为浇注时间，s；hp内为有效静压头，cm。
其中，hp内取整个叠型的中间高度确定。
具体铸造方法步骤如下：
（1）根据活塞铸件的规格，选取相应的模具；
（2）制芯：在刚性铸铁砂箱内，以覆膜砂为砂芯原料，利用射芯机和步骤（1）中选取的模具制砂芯，并进行拼芯，其中，所述砂芯包括外模芯、1#内芯和2#内芯；
（3）熔炼：称取活塞铸件原料置于中频电炉内熔炼成铁水，并在1500～1530℃以上的温度下出炉；其中，活塞铸件原料的各元素重量百分数组成为：C 3.0～3.8%、Si 2.0～3.0%、Mn 0.4～0.9%、P≤0.2%、S≤0.12%、Sn 0.05～0.4%，余量为铁；
（4）孕育并浇注：将步骤（3）中熔炼后的铁水随流孕育，并根据实际需要控制孕育量为1.2～1.5g/10s；然后将其浇注到组装好的砂型内，待冷至500℃以下后，30～40min内开箱获得半成品，并挑选缺陷≤5%的半成品；
（5）表面粗处理：将步骤（4）中挑选后的半成品先后进行粗抛丸处理，确保表面无粘砂、无氧化皮；然后用砂轮机、专用工装和金刚石磨头进行打磨处理，使无飞边、无毛刺；
（6）热处理：将步骤（5）中表面粗处理后的半成品置于45KW的电阻炉内，在900±20℃下热处理90～120min，经显微镜观察，处理后的铸件的金相结构为：P≥92%，石墨A≥90%，4级；
（7）表面精处理：将步骤（6）中热处理后的活塞铸件进行精抛丸处理，使表面无粘砂，无氧化皮，得到活塞铸件成品，外观检验合格后包装入库。
上述制备过程中，为了保证硬度均匀，应适当留砂型间隙，保证每型的冷却条件基本相同，开箱时间应试验确定并严格遵守，浇注温度应控制，化学成分也稳定。
上述方法得到的活塞类铸件，硬度HRB为93～107（HB为190～255），金相结构为4级，P≥92%，石墨A≥90%。
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 (5)

1.一种活塞类铸件的铸造方法，其特征在于，所述活塞类铸件为单重在0.5kg以下，模数在0.4以下的薄壁灰铁小件；采用水平浇注壳模叠型系统，包括如下步骤：
（1）根据活塞铸件的规格，选取相应的模具；
（2）制芯：在刚性铸铁砂箱内，以覆膜砂为砂芯原料，利用射芯机和步骤（1）中选取的模
具制砂芯，其中，所述砂芯包括外模芯、1#内芯和2#内芯，将所述外模芯、1#内芯和2#内芯进行拼芯组装；所述制芯的工艺参数为：合模压力0.5～0.7MPa，射砂压力0.25～0.45MPa，射砂时间2～4s，芯盒温度240～280℃，固化时间60～110s；
（3）熔炼：称取活塞铸件原料置于中频电炉内熔炼成铁水，并在1500～1530℃的温度下出炉；
（4）孕育并浇注：将步骤（3）中熔炼后的铁水随流孕育，并根据实际需要控制孕育量，然
后将其浇注到步骤（2）中组装好的砂型中，待冷至一定温度后，开箱获得半成品；
（5）表面粗处理：将步骤（4）中得到的半成品先后进行粗抛丸和打磨处理；
（6）热处理：将步骤（5）中表面粗处理后的半成品置于电阻炉内进行热处理，使其形成一定的金相结构；所述热处理的工艺条件为：温度900±20℃，时间90～120min；
（7）表面精处理：将步骤（6）中热处理后的活塞铸件进行精抛丸处理，得到活塞铸件成品。
2.根据权利要求1所述的活塞类铸件的铸造方法，其特征在于，所述水平浇注壳模叠型系统按铁水流动方向依次包括浇口杯、主直浇道、主横浇道、分横浇道和2mm薄片内浇口。
3.根据权利要求2所述的活塞类铸件的铸造方法，其特征在于，所述分横浇道为所述水平浇注壳模叠型系统的阻流断面，所述阻流断面的面积计算公式为：
其中，A内为阻流内浇道面积，cm2；GL为流经内浇道的金属液重量，kg；t为浇注时间，s；hp内为有效静压头，cm。
4.根据权利要求1所述的活塞类铸件的铸造方法，其特征在于，所述步骤（3）中，所述活塞铸件原料的各元素重量百分数组成为：C 3 .0～3 .8%、Si 2 .0～3 .0%、Mn 0 .4～0.9%、P≤0 .2%、S≤0 .12%、Sn 0 .05～0 .4%，余量为铁。
5.根据权利要求1所述的活塞类铸件的铸造方法，其特征在于，所述步骤（4）中，所述孕育量为1 .2～1 .5g/10s；所述开箱的条件为：温度500℃以下，时间30～40min。
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