CN106799464A - 铁型覆砂铸造球墨铸铁乘用车后桥壳的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁型覆砂铸造乘用车后桥壳的生产方法，铁型的内腔按乘用车后桥壳的形状随型制出，随型覆砂层厚度为10mm‑30mm，采用封闭式浇口；铸型直接通过射孔排气，不用单独开设排气通道，在铁型的分型面上设有排气槽；外模的上下模底板中间分别设有加热装置，温度达到要求后射砂；修整铸型、合箱、浇注、开箱。使用本发明的方法，出品率由原来砂型铸造的50％提高到铁型铸造的70％以上，基本消除了皮下气孔、组织疏松等缺陷，解决了乘用车后桥壳在高压力、高强度工作环境下的渗漏和强度不足问题，提高了整体机械性能，减少了砂处理设备、场地和用砂量；改善了铸造的恶劣环境。且工艺流程简单，容易控制，生产成本比砂型铸造要低30～50％。

Description

铁型覆砂铸造球墨铸铁乘用车后桥壳的生产方法

技术领域

本发明属生产乘用车后桥壳铸造工艺，特别是铁型覆砂铸造球墨铸铁乘用车后桥壳的生产方法。

背景技术

铁型覆砂铸造是在金属型(又称铁型)内腔周围覆上一层薄薄的型砂(又称覆膜砂)的一种铸造工艺方法。它是金属型铸造和壳型铸造两种方法的结合。获得的铸件具有尺寸精度高、机械性能好、节约人工、材料和设备、生产成本低等优点。

在国外，德国、前苏联等国早已于60年代前后开始把铁型覆砂铸造应用于生产，主要用于生产球铁曲轴、刹车毂、刹车盘、缸套、炸弹壳、坦克履带和电机底座等30余种铸件。

在国内，铁型覆砂铸造工艺的应用研究绝大部分都使用于曲轴或者球墨铸铁的生产。近几年来，在全国已有近百家企业也应用了铁型覆砂铸造工艺，生产的零件除球铁曲轴外，还有汽车的凸轮轴、平衡轴、耐压阀体、缸套，耐磨齿盘等50余种铸件，而运用该铁型铸造工艺技术来生产球墨铸铁乘用车后桥壳还是空白。

在我国乃至国际上的乘用车后桥壳生产厂家，都是采用高压铸造或者静压铸造方法生产。该工艺在较大汽车发动机生产厂已普遍使用，虽然质量上相对来说还比较稳定，但还是属于湿型砂铸造，在造型时还是需要煤粉，用砂量很大，生产环境还未得到完全改善；同时也存在着砂处理工部等一整套设备、材料仓库、型砂输送、除尘等设备，工作环境比较差，不利于铸造生产环保，而且设备投资大，成本高，所占用的面积也大。产品在灰铸铁浇注并经热处理退火后，本体抗拉强度绝大多数达到或接近所要求牌号，如球铁轴承盖，牌号为QT600-3，用湿型砂工艺生产珠光体一般只有40-50，球化级别一般在3级，组织部粗大同时还伴随缩松，对后期使用寿命，安全性能造成极大影响。在现今汽车行业激烈竞争下，客户对产品的各种性能要求越来越高，多种性能指标要求达到或超过国家标准。由于使用常规的湿型砂铸造无法从根本上解决铸铁本身的组织和缩松等问题，必须另找出路。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种铁型覆砂铸造球墨铸铁乘用车后桥壳的生产方法，解决球墨铸铁乘用车后桥壳常见的组织性能差、内部疏松、表面质量、整体机械性能得不到保证的问题。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

铁型覆砂铸造球墨铸铁乘用车后桥壳的生产方法，工艺步骤如下：

(1)造型

外砂箱采用铁型，覆膜砂为树脂砂，铁型的内腔按汽缸体的形状随型制出，随型覆砂层厚度为10mm-30mm；浇注系统含浇口杯、直浇口、横浇口和滤网，采用封闭式浇口；在铁型的分型面上均布有排气槽，铸型直接通过射孔排气，不用单独开设排气通道；外模的上下模底板中间分别设有加热装置，模具温度和铁型温度均控制在180-240℃，温度达到要求后进行射砂；

(2)砂芯

采用铸型吊芯方式，直接射出；

(3)合箱

合箱前检查修复铸型并吹干净，在滤网座位置装上过滤网，在定位销位置放一圈5mm封箱条围住定位销，并将砂箱推至合箱机处，在砂箱四角放有垫片；上半模型吹静散砂后合箱，扣上箱扣；浇口杯采用直冲漏斗浇口杯，安装到铁型时结合面要使用专用铸造粘胶压紧粘牢；

(4)浇注

采用QT550-10牌号铁水浇注，其化学成分质量比为：

C％：3.7～3.9 Si％：1.6～1.7 Mn％≤0.2 Cu％≤0.2 Re％：0.01～0.02；Mg％：0.03～0.05；

浇注温度控制在1420-1440℃之间，401件/型的浇注时间为12-15s；待浇口杯铁水成糊状时打断浇口杯；

(5)开箱

浇注后15分钟开箱扣落砂自然冷却。

浇注系统的铁水流道是依次由浇口杯到直浇道到横浇道，再由横浇道通过滤网后均衡分到内浇口到铸件。

浇注系统各浇口总截面之比为：∑直︰∑横︰∑内＝1︰(0.75-0.78)︰(0.68-0.72)；∑分直︰∑直＝1︰(0.9-0.95)；滤网采用机体专用的直孔陶瓷滤网。

铁型的分型面上的半圆排气槽直径为Φ6mm，铸型直接通过射孔排气，不用单独开设排气通道。

射砂气压为0.35-0.40Mpa，固化时间为50-60s。

合箱时四角放的垫片厚为0.5-0.6mm。

合箱的扣箱力为80-85N.M。

本发明的显著优点在于：

使用本发明的铁型覆砂铸造球墨铸铁乘用车后桥壳的生产方法，出品率由原来砂型铸造工艺的50％提高到铁型铸造的70％以上，因铁型使用了不含水分的树脂砂做覆砂造型材料，从而消除了皮下气孔缺陷；铁水凝固过程中得到快速冷却，同时铁型的刚性抑制了铁水石墨膨胀过程易产生的两缩，基本消除了球铁常有的组织缩松、缩孔等缺陷，解决了乘用车后桥壳在高压力、高强度工作环境下的渗漏和强度不足问题，提高了产品的整体机械性能和使用安全性能；减少了砂处理系统庞大的设备、场地投入和造型用砂量；改善了铸造长期以来的恶劣环境，环保性好。整个工艺流程简单，容易采取措施和控制，产品的生产成本比砂型铸造工艺生产要低30～50％，且适用于各种类型发动机、工程机械及整车重要复杂零部件的生产和各种要求高质量的其它大中小零件，应用前景广泛。

具体实施方式

以下详细描述本发明的具体实施方式，但不构成对本发明权利要求保护范围的限制。

铁型覆砂铸造工艺是利用铁型增加铁水在铸造过程中的冷却速度，细化组织，提高了铸件的组织致密性。在同等熔炼铁水的成分下，采有本发明方法生产的产品比砂型铸造工艺可以获得更高的抗拉强度、屈服强度、硬度和更好的石墨形态和石墨大小级别，稳定珠光体在50％以上。最重要的是以往强度不足及两缩问题可以得到有效解决。

乘用车后桥壳的铁型覆砂铸造工艺与静压砂型铸造工艺不同之处是在造型工序，乘用车后桥壳铁型覆砂造型是采用专用的ZXTF-Z-1350*740造型主机自动化生产线。按照铁型规格要求，汽缸体设计布置为40件/型，分上下模。该设备额定生产率为15型/h,两台造型主机则为30型/h。砂箱是金属型，内腔是按照乘用车后桥壳的形状,留有覆砂层厚度并随型制出，外模模底板下面设有加热装置，模具温度一般恒温控制在180-240℃。铁型温度一般控在180-240℃左右。造型采用覆膜砂，当模具和铁型温度达到设定的温度后，在铁型内腔周围覆上一层薄薄的型砂。

由于铁型覆砂工艺所使用的覆膜砂是流动干型的，无水分，经过射砂表面硬化后，其表面光洁度很好，不用上涂料，而静压砂型铸造工艺是属湿型(潮型)铸造，其表面需要上涂料才能保证铸件的光洁度。因此铁型覆砂铸造工艺可以大量节约涂料成本。

以生产柳汽2918072端盖为例，采用静压铸造生产工艺时，造型用砂量单台为622kg以上，而用铁型覆砂工艺生产缸体(40件/型)时，铸造造型单台使用砂量仅需20-21kg左右；若按目前价格计算成本的话，年产20万件光造型用砂量可以节约75万元以上。而这种规模的铁型覆砂铸造生产线比国内静压生产线减少投资2700万元，比进口静压生产线减少投资4700万元以上。

铁型覆砂铸造工艺在具有工艺出品率高、组织致密不渗漏、综合性能高、用砂量少、设备投资少、生产周期短、见效快、设备占用面积少、生产效率高、制造成本低、环保性好等优点的同时，其不足之处是各种铁型砂箱没有通用性、受设备影响单天产量偏低。

采用本发明方法生产2918072柳汽球墨铸铁乘用车后桥壳，具体实施情况如下：

1.造型

造外型采用铁型覆砂铸造工艺进行。外砂箱采用铁型，覆膜砂是采用相变砂，即旧砂回收后处理再重新覆膜，铁型铸造工艺按照40件/型进行设计，铁型的内腔是按照乘用车后桥壳的形状随型制出，试制时随型覆砂层厚度为10mm，因该零件比较小，结构较为简单，不特别增加补缩冒口，采用自补缩方式。浇注系统的铁水流道是由浇口杯到直浇道到横浇道，再由横浇道通过滤网后均衡分到内浇口到铸件。浇注系统采用封闭式浇口，其各浇口总截面之比为：∑直︰∑横︰∑内＝1︰(0.75-0.78)︰(0.68-0.72)；∑分直︰∑直＝1︰(0.9-0.95)；滤网采用机体专用的直孔陶瓷滤网。铸型直接通过射孔排气，不用单独开设排气通道，在铁型的分型面上均匀分布设有Φ6mm半圆排气槽。外模的上下模底板中间都分别设有加热装置，模具温度和铁型温度均控制在180-240℃；待温度达到工艺要求后进行射砂，射砂气压为0.35-0.40Mpa，固化时间为50-60S，射砂后的覆砂层颜色尽量控制在棕褐色。在连续生产时，经浇注后的铁型必须经过水冷后达到温控要求时才能进行循环使用，测温采用红外线进行。

2.砂芯

采用吊芯直接随铸型射出。

3.合箱

在合箱之前检查铸型质量并进行必要的修型，吹干净铸型并推至合箱机处，下型砂箱四角放0.5-0.6mm厚垫片，进行合箱；推进浇注滚道，扣上箱扣(边扣一般为4个)扣箱力一般在80-85N.M；浇口杯采用直冲漏斗浇口杯，安装到铁型时结合面要使用专用铸造粘胶压紧粘牢；

4.浇注

所用铁水，是采用QT550-10牌号铁水浇注，其化学成分质量比为：

C：3.7～3.9％ Si：1.6～1.7％ Mn≤0.2％ Cu≤0.2％ Re％：0.01～0.02；Mg％：0.03～0.05；

浇注温度控制在1420-1440℃之间，浇注时间：401件/型是在12-15s之间；待浇口杯铁水成糊状时打断浇口杯；

5.开箱

浇注后15分钟开箱扣直接落砂，然后自由冷却到室温。

6.检验结果

铸件经过清理抛丸后，不经过热处理，直接铸态解剖铸件检测得到结果如下：

1)金相组织和硬度情况如下：

2)机械性能

因产品太小，无法直接取抗拉试样，只能检测附铸试块，具体情况如下：、

用本发明的铁型覆砂方法铸造球墨铸铁乘用车后桥壳，在满足性能要求的条件下可以减少或者不用加入合金，如Cu、Mn等合金可以取消加入，同时经过对产品多轮的本体解剖和声波检测，未发现任何两缩现场。

实践说明：运用本发明的方法生产球墨铸铁乘用车后桥壳，产品整体性能和安全系数要比湿型砂高，该工艺满足日益发展的汽车制造行业竞争要求。

用本发明的方法，不仅可以生产出蠕墨铸铁或球墨铸铁汽车零部件、汽缸体、缸盖、排气管等高质量的汽车重要零部件，还可以用于各行各业的机械制造，如航空、铁路机车车辆、农用机械、建筑机械和军工等等需承受高强度、高韧性、高致密性、高耐磨的大中小零件的生产。

Claims (7)

1.铁型覆砂铸造球墨铸铁乘用车后桥壳的生产方法，其特征是,工艺步骤如下：

(1)造型

外砂箱采用铁型，覆膜砂为树脂砂，铁型的内腔按汽缸体的形状随型制出，随型覆砂层厚度为10mm-30mm；浇注系统含浇口杯、直浇口、横浇口和滤网，采用封闭式浇口；在铁型的分型面上均布有排气槽，铸型直接通过射孔排气；外模的上下模底板中间分别设有加热装置，模具温度和铁型温度均控制在180-240℃，温度达到要求后进行射砂；

(2)砂芯

采用铸型吊芯方式，直接射出；

(3)合箱

合箱前检查修复铸型并吹干净，在滤网座位置装上过滤网，在定位销位置放一圈5mm封箱条围住定位销，并将砂箱推至合箱机处，在砂箱四角放有垫片；上半模型吹静散砂后合箱，扣上箱扣；浇口杯采用直冲漏斗浇口杯，安装到铁型时结合面要使用专用铸造粘胶压紧粘牢；

(4)浇注

采用QT550-10牌号铁水浇注，其化学成分质量比为：

C：3.7％～3.9％Si：1.6％～1.7％Mn≤0.2％Cu≤0.2％Re：0.01％～0.02％；Mg：0.03％～0.05％；

浇注温度控制在1420-1440℃之间，401件/型的浇注时间为12-15s；待浇口杯铁水成糊状时打断浇口杯；

(5)开箱

浇注后15分钟开箱扣落砂自然冷却。

2.如权利要求1所述的铁型覆砂铸造球墨铸铁乘用车后桥壳的生产方法，其特征是，浇注系统的铁水流道是依次由浇口杯到直浇道到横浇道，再由横浇道通过滤网后均衡分到内浇口到铸件。

3.如权利要求2所述的铁型覆砂铸造球墨铸铁乘用车后桥壳的生产方法，其特征是，浇注系统各浇口总截面之比为：∑直︰∑横︰∑内＝1︰(0.75-0.78)︰(0.68-0.72)；∑分直︰∑直＝1︰(0.9-0.95)；滤网采用机体专用的直孔陶瓷滤网。

4.如权利要求1所述的铁型覆砂铸造球墨铸铁乘用车后桥壳的生产方法，其特征是，铁型的分型面上均布有多个直径为Φ6mm的半圆排气槽，铸型直接通过射孔排气，不用单独开设排气通道。

5.如权利要求1所述的铁型覆砂铸造球墨铸铁乘用车后桥壳的生产方法，其特征是，射砂气压为0.35-0.40Mpa，固化时间为50-60s。

6.如权利要求1所述的铁型覆砂铸造球墨铸铁乘用车后桥壳的生产方法，其特征是，合箱时四角放的垫片厚为0.5-0.6mm。

7.如权利要求1所述的铁型覆砂铸造球墨铸铁乘用车后桥壳的生产方法，其特征是，合箱的扣箱力为80-85N.M。