CN106825438B - 一种主减速器壳体的铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种主减速器壳体的铸造方法，包括覆膜砂芯成型工艺、熔炼球铁工艺和浇铸工艺，覆膜砂芯成型工艺包括覆膜砂制芯、覆膜砂型装配和砂型填埋钢丸；熔炼球铁工艺包括电炉熔炼、铁水出炉和处理；其特征在于，浇铸工艺步骤如下：浇铸；出箱；去除浇冒口；一次抛丸；打磨；二次抛丸；检验。本发明保证排气通畅，从砂芯排气工艺上避免铸件气孔缺陷的产生，砂孔、气孔缺陷废品率控制在1%以内，无缩孔缩松缺陷，铸件尺寸稳定性好，表面光洁度高，相比传统主减速器壳体铸造方法具有成品率更高，生产过程更容易控制，产品竞争力更强的优势。

Description

一种主减速器壳体的铸造方法

技术领域

本发明属于铸造技术领域，涉及一种汽车后桥主要配件的铸造，具体涉及一种主减速器壳体的铸造方法。

背景技术

减速器壳体装配于汽车后桥，其结构复杂，对机械性能有较高的要求，是重要的汽车零部件，一般通过球墨铸铁铸造成型。传统的主减速器壳体铸造方法是潮模砂型内纳入覆膜砂芯，由潮模砂形成铸件外壳，覆膜砂芯形成铸件内腔。但这种铸造方法有几个明显的缺点：1、对潮模砂混制质量要求高，容易产生砂孔、气孔等铸造缺陷；2、尺寸精度较低；3、该主减速器壳体多处壁厚突变较大，潮模砂型刚度较低，不利于消除缩孔缩松缺陷；4、铸件外壳表面粗糙。

由于传统的主减速器壳体铸造方法存在上述种种缺点，因此，主减速器壳体的铸造方法有必要进一步改进。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中减速器壳体在铸造时所存在的缺陷，提供一种主减速器壳体的铸造方法。

为了实现上述目的，本发明技术思路为开发出一种新的主减速器壳体铸造方法和工艺，采用新型覆膜砂壳型埋钢丸生产方法，通过先进的模具工艺设计，最终生产出合格的主减速器壳体铸件产品。

本发明采用的技术方案是：

一种主减速器壳体的铸造方法，包括覆膜砂芯成型工艺、熔炼球铁工艺和浇铸工艺，覆膜砂芯成型工艺包括覆膜砂制芯、覆膜砂型装配和砂型填埋钢丸；熔炼球铁工艺包括电炉熔炼、铁水出炉和处理；浇铸工艺步骤如下：

(1)浇铸；将浇铸温度范围控制在1350--1430℃；单件浇铸时间10±2s,球化包浇铸时间控制在8min以内，型腔内部的气体压力小于达到侵入铁水的压力临界值；

(2)出箱；采用全自动出箱机构，设备自动翻箱后，铸件、钢丸、覆膜砂型自动分离；

(3)去除浇冒口；其中冒口设计至少比铸件高50mm，冒口颈根部做出断口槽，去除浇冒口后铸件不带肉；

(4)一次抛丸；采用悬挂式抛丸机，一次抛丸的悬挂方式为主减速器壳体的两侧垂直向下，铸件内腔朝抛丸方向，抛丸时间20--25min；

(5)打磨；用砂轮将铸件的浇口、飞边去除；

(6)二次抛丸；二次抛丸；采用悬挂式抛丸机，二次抛丸悬挂方式为挂杆穿过主减速器壳体铸件内部隔板上小孔，铸件外壳朝抛丸方向，抛丸时间10--15min；二次抛丸后检验合格得铸件产品。

进一步，浇铸过程中，铁水倒入直浇道，通过陶瓷过滤片，将铁水中的渣及其它杂质过滤掉，干净铁水平稳地向两侧横浇道流动，然后经过冒口窝，最终流入铸件型腔当中，随着铁水流入，铸件型腔内的气体透过覆膜砂型排出型腔外，排到型腔外的气体透过钢丸堆，进入到大气中被吸尘罩吸入净化；由于钢丸堆和覆膜砂型的透气性好，且覆膜砂型内部设有排气通道，型腔内部的气体不足以达到侵入铁水的压力临界值，从而达到避免气孔缺陷的目的。

进一步，出箱后，覆膜砂型集中输入到废砂斗供回收利用，钢丸经过冷却系统进入钢丸斗循环使用，铸件通过震动落砂板集中进入到去除浇冒口区。

进一步，覆膜砂芯成型工艺制备的主减速器壳体的覆膜砂芯，包括相互配合的第一砂芯，第二砂芯、第三砂芯、第四砂芯以及第五砂芯，其特征在于，在第五砂芯上连接有冒口砂芯和直浇道砂芯，第一砂芯上设有径向凸缘，第三砂芯上设有与径向凸缘吻合的凹槽，第二砂芯设置在第一砂芯和第三砂芯之间并紧密接触，第四砂芯安置在第三砂芯上方，第四砂芯上设有定位块，第五砂芯设有与定位块对应的定位槽，第一砂芯、第三砂芯、第四砂芯以及第五砂芯上均设有相互吻合并贯通的连通槽。

进一步，所述第一砂芯和第五砂芯上均设有凹孔，凹孔与所述直浇道砂芯连通。

进一步，所述各砂芯均带有加强筋；优选，第五砂芯就属于平板状类砂芯，为了防止其变形，首先在设计层面上，在砂芯上设置多道加强筋，其次在第五砂芯刚从壳型机中取出处于热状态时，将其与第一砂芯先装配好，将第五砂芯容易产生变形的周围一圈利用第一砂芯的装配台阶支撑固定住，待第五砂芯冷却后再取出叠放好，能有效防止第五砂芯变形。

进一步，将覆膜砂型放入生产线铁框内，向铁框内加入钢丸，振动台将钢丸震动紧实后，将铁框自动推到待浇铸区。

进一步，覆膜砂芯成型工艺还包括MAGMA模拟，是对铁水充型和凝固收缩做一个模拟分析；为调整浇冒口尺寸或改变铸件入水口位置提供模拟数据。

进一步，采用内包式砂芯装配结构，第一砂芯由径向凸缘11这一小块砂芯作为定位和支撑结构，将第三砂芯与径向凸缘11吻合的凹槽31固定住；由于装配处中空，有利于砂芯排气。

进一步，熔炼球铁工艺包括以下步骤：

(1)在熔炼炉中分若干次加入炉料，炉料包括球铁屑、回炉料和废钢，先在炉底中加入一次炉料，待炉子底下开始化出铁水后，开始加入增碳剂；每次加入增碳剂后，用炉料压住，炉料的加入次数比增碳剂加入次数多一次；其中，回炉料要预留10±2％；

(2)分若干次全部加完炉料后，熔炼炉中炉料全部熔化时，开始升温至铁水温度达1550±5℃，保温3±0.5分钟，保温时搅拌均匀，待所有增碳剂完全熔化完后，加入除渣剂，渣全部集中在一起后，将渣用打渣棍挑出炉子外面；

(3)炉前取样化验，炉前化验各大元素达到要求之后，加入步骤(1)预留的回炉料，升温到1620±5℃，进行球化处理，球化是采用堤坝式球化包，球化剂的加入量为1.5±0.1％，放在铁水对冲的另一侧，在球化剂上压1±0.1％的球铁屑和0.5±0.2％的硅铁孕育剂；

(4)二次孕育处理；

在大包转小包时候，进行二次孕育；孕育方法是用0.5mm规格的硅钡粉，通过孕育漏斗，每一小包铁水加入孕育剂量为0.2±0.05％；

(5)浇铸产品材质：

所得球铁的球化级别为2～3级，硬度在155HB-165HB之间；基于球铁的质量百分比计，珠光体含量5％±0.5％，S含量<0.02％，铁素体含量＞85％，不含游离渗碳体，以上百分比为质量百分比。

进一步，步骤(1)中，废钢所占的比例≥65％，增碳剂的比例为2.5％±0.2％；回炉料和球铁屑按照1:1的比例搭配使用。

进一步，所述废钢包括边角料废钢；回炉料包括浇冒口。

进一步，增碳剂为低硫增碳剂，选用煅后焦，其内的固定C含量≥98.5％，S含量≤0.05％。

进一步，增碳剂的粒度为5±0.5mm粒度。

进一步，步骤(3)中，球化处理前的原铁水的C含量为4.0％±1％，Si含量1.2％±0.2％。

进一步，熔炼炉采用中频感应炉熔炼。

进一步，在熔炼炉中分10±2次等量加入炉料。

本发明的有益效果为：

1、采用覆膜砂壳型埋钢丸的生产方法，相比传统主减速器壳体铸造方法具有生产过程更容易控制，高尺寸精度，高表面光洁度的优势。

2、将容易因排气不畅导致铸件产生气孔缺陷的第一至第五砂芯内部设计贯通，保证排气通畅，从砂芯排气工艺上避免铸件气孔缺陷的产生。

3、为降低砂芯高度、减少覆膜砂用量，采用内包式砂芯装配结构，既减小了砂芯充填难度、有利于砂芯排气，更降低了生产成本。

4、为保证铸件良好的组织致密性，通过运用magma铸造模拟软件多次模拟对比，不断优化改进浇注系统，确保铸件无缩孔缩松，最终定型工艺。

5、为解决砂芯变形问题，在各砂芯易变形部位设计加强筋，并专门针对平板状第五砂芯增加变形矫正工序，最大限度地防止砂芯变形。

6、熔炼球铁工艺中，创造性地在生产过程中通过对细节的处理和对炉料的掌控，在炉料使用废钢含量大于2/3，用增碳剂所增加碳含量，大于总含碳量一半的情况下，把加入增碳剂的次数从三次提高到十次，并且每次加入后都在上面压上废钢回炉料等重量较重的原材料。在出铁水前在炉子里面高温保温3分钟，使得原铁水的含碳量有着显著的提升。原铁水的含碳量提高了，相对应的球化后铁水的含碳量也就会提升，显著提高了增碳剂的吸收率。提高了产品质量，降低了生产成本。

同时，在砂芯防错定位、模具射砂排气等工艺措施及其他细节方面做了大量工作。第一砂芯上设有径向凸缘，第三砂芯上设有与径向凸缘吻合的凹槽，第二砂芯设置在第一砂芯和第三砂芯之间并紧密接触，第四砂芯安置在第三砂芯上方，第四砂芯上设有定位块，第五砂芯设有与定位块对应的定位槽，各个砂芯装配后牢固、稳定，而且第一砂芯、第三砂芯、第四砂芯以及第五砂芯上均设有相互吻合并贯通的连通槽，保证排气通畅，从砂芯排气工艺上避免铸件气孔缺陷的产生，砂孔、气孔缺陷废品率控制在1％以内，无缩孔缩松缺陷，铸件尺寸稳定性好，表面光洁度高，相比传统主减速器壳体铸造方法具有成品率更高，生产过程更容易控制，产品竞争力更强的优势。

因此，本发明容易稳定控制砂孔和气孔缺陷，减小缩孔倾向，达到高尺寸精度，高表面光洁度。

附图说明

图1工艺流程图；

图2为本发明覆膜砂的示意图；

图3为图2中沿R-R线的截面示意图；

图4为图2中沿N-N线的截面示意图；

图5为本发明的装配示意图；

图6为本发明的砂型填埋钢丸填埋示意图；

图7为本发明MAGMA模拟图；

图8是本发明实施例1球铁产品具有代表性的两块本体切块腐蚀后的金相照片；

图9是本发明对比例2球铁产品具有代表性的两块本体切块腐蚀后的金相照片。

具体实施方式

下面结以具体实施例对本发明做进一步的说明。

实施例1:

覆膜砂制芯是铸造方法中重要的一环，制芯设备采用全自动双头壳型机，制芯步骤如下。

1、将各砂芯模具分别安装到壳型机上，检查设备完好，打开模具加热开关；

2、模具温度到达设定温度后，检查气压表读数正常，开始制芯；

3、按下壳型机启动按钮，设备自动完成一组制芯工序：上下模合模——两侧射砂头压紧模具——压缩空气将两侧砂斗里的覆膜砂射入模具——覆膜砂在高温模具内固化——固化结束自动开模——顶杆将砂芯顶出；

4、将砂芯取出，开始下一组制芯工序。

制芯参数需根据砂芯形状、重量而定，以第一砂芯为例，通过调试，最终将制芯参数定为：模具温度230±10℃、射砂气压0.4—0.6Mpa、射砂时间4s、固化时间110s。在此参数下，制出的砂芯紧实，颜色正常，砂芯内部烧结情况良好。

如图2至图5所示，主减速器壳体的覆膜砂芯，包括相互配合的第一砂芯1，第二砂芯2、第三砂芯3、第四砂芯4以及第五砂芯5，在第五砂芯5上连接有冒口砂芯6和直浇道砂芯7，第一砂芯1上设有径向凸缘11，第三砂芯3上设有与径向凸缘11吻合的凹槽31，第二砂芯2设置在第一砂芯1和第三砂芯3之间并紧密接触，第四砂芯4安置在第三砂芯3上方，第四砂芯4上设有定位块41，第五砂芯5设有与定位块41对应的定位槽51，第一砂芯1、第三砂芯3、第四砂芯4以及第五砂芯5上均设有相互吻合并贯通的连通槽8，第一砂芯1和第五砂芯2上均设有凹孔9，凹孔9与直浇道砂芯7连通，各砂芯均带有加强筋。

该覆膜砂芯的第一砂芯1上设有径向凸缘11，第三砂芯3上设有与径向凸缘11吻合的凹槽31，第二砂芯2设置在第一砂芯1和第三砂芯3之间并紧密接触，第四砂芯4安置在第三砂芯3上方，第四砂芯4上设有定位块41，第五砂芯5设有与定位块41对应的定位槽51，各个砂芯装配后牢固、稳定，而且第一砂芯1、第三砂芯3、第四砂芯4以及第五砂芯5上均设有相互吻合并贯通的连通槽8，保证排气通畅，从砂芯排气工艺上避免铸件气孔缺陷的产生，砂孔、气孔缺陷废品率控制在1％以内，无缩孔缩松缺陷，铸件尺寸稳定性好，表面光洁度高，相比传统主减速器壳体铸造方法具有成品率更高，生产过程更容易控制，产品竞争力更强的优势。

如图6将覆膜砂型10放入生产线铁框20内，生产线钢丸斗向铁框内加入大约500kg钢丸30，振动台将钢丸震动紧实后铁框自动推到待浇铸区。

如图7，覆膜砂芯成型工艺还包括MAGMA模拟，MAGMA模拟主要是对铁水充型和凝固收缩做一个模拟分析。例如铁水充型模拟，通过模拟结果中的铁水流动路径及状态，判断铸件浇铸过程中是否有产生卷气、紊流等风险，若有，则需要针对模拟结果调整浇冒口尺寸或改变铸件入水口位置，调整好后再次进行模拟，如此循环往复，直至得到满意的模拟结果，最终将工艺定型。

如图1所示，

覆膜砂制芯、覆膜砂型装配如上述所述的技术内容。

熔炼球铁工艺涉及电炉熔炼、铁水出炉及球化处理：

熔炼设备是中频感应炉，每炉的满负荷容量为1800KG。原料包括废钢、回炉料和增碳剂，以原料的质量百分比计，废钢所占的比例＞65％。废钢为本厂边角料废钢，回炉料为本厂的回炉料。

选用合理大小的增碳剂粒度，能保证增碳剂的最大吸收率。根据本厂中频感应炉的大小，选用5mm直径粒度的高品质低硫增碳剂。以质量百分比计，增碳剂内的固定C含量＞98.5％，S含量<0.05％，增碳剂的加入总量为45KG；选用优质稳定的增碳剂，是保证增碳剂使用稳定的前提。

废钢熔炼球铁的步骤如下：

(1)在中频感应炉熔炼中分11次等量加入炉料，炉料包括球铁屑、回炉料和废钢，其中废钢所占的比例≥65％，增碳剂的比例为2.5％±0.2％；回炉料和球铁屑按照1:1的比例搭配使用，所述废钢包括边角料废钢，回炉料包括浇冒口；先在炉底中加入一次炉料，待炉子底下开始化出铁水后，开始加入增碳剂，增碳剂为低硫增碳剂，选用煅后焦，以质量百分比计，其内的固定C含量≥98.5％，S含量≤0.05％，增碳剂的粒度为5mm粒度；每次加入增碳剂后，用炉料压住，增碳剂分10次等量加入；其中，回炉料要预留10％±2％；

增碳剂的加入时间要尽量长；每次用铁锹加入增碳剂后，用铁屑、浇冒口和废钢压住，防止增碳剂上浮以影响吸收率。

(2)分11次全部加完炉料后，铁水烧到中频感应炉容量的九成满时，即熔炼炉中炉料全部熔化时，开始升温至铁水温度达1550℃，保温3分钟，保温时搅拌均匀，待所有增碳剂完全熔化完后，加入除渣剂，渣全部集中在一起后，将渣用打渣棍挑出炉子外面；

保温时用打渣棍充分搅拌均匀，使得炉内增碳剂能够充分的融化分解，达到最大的吸收率；搅拌均匀后，除去铁水上面的渣。

(3)炉前取样化验，炉前化验各大元素达到要求之后，其中，铁水的C含量为4.0％±0.1％，Si含量1.2％±0.2％；加入步骤(1)预留的回炉料，升温到出炉温度后出铁水球化处理；即升温到1620℃，进行球化处理，球化是采用堤坝式球化包，球化剂的加入量为1.5％，放在铁水对冲的另一侧，在球化剂上压1％的球铁屑和0.5％的硅铁孕育剂；

(4)二次孕育处理；

在大包转小包时候，进行二次孕育；孕育方法是用0.5mm规格的硅钡粉，通过孕育漏斗，每一小包铁水加入孕育剂量为0.2％；

防止因球化剂的加入使得球铁的过冷倾向增大，从而减少碳化物的析出，促进析出大量细小而圆整的石墨球。

(5)浇铸；

所得球铁的球化级别为2～3级，硬度在155HB-165HB之间；基于球铁的质量百分比计，珠光体含量5％±0.5％，S含量<0.02％，铁素体含量＞85％，不含游离渗碳体，以上百分比为质量百分比。

本发明自身对比例：

也是采用中频感应炉为熔炼设备，每炉的满负荷容量为1800KG。由于产品含硫量有严格的要求，增碳剂加入量一般比较大，一炉铁水增碳剂的加入量为45KG。因此，增碳剂选用高品质的低硫增碳剂，即固定碳含量98.5％＞，含硫量0.05％＜的高品质煅后焦；选用的是3mm直径的粒度。由于加入量较大，采取分次数加入的方法，平均分成三份，分三次加入。一份加在炉底，上面盖上球铁屑，浇冒口，再加废钢。等炉子融化出1/3铁水再把第二份加入，依次加入球铁屑，浇冒口，废钢。铁水融化出半炉再把剩下的1/3增碳剂加入。炉料加9成以后，先不急着打渣，在温度达到1500℃左右用打渣棍充分搅拌均匀，再除渣，除渣后炉前取样化验，化验无误后，再把剩下的炉料加入，升温到指定温度，出水球化处理。经过炉前光谱分析检测，增碳剂的吸收率只有85—90％之间。

对比分析：

一、实施例原铁水的光谱分析结果如表1所示：

表1

	C	Si	Mn	P	S
						第一组	4.02	1.18	0.191	0.011	0.016
第二组	4.03	1.18	0.188	0.012	0.015
						第三组	4.01	1.21	0.189	0.011	0.014
第四组	4.04	1.18	0.192	0.013	0.016

实施例球化处理后的光谱分析结果如表2所示：

表2

	C	Si	Mn	P	S	Mg	Ce
								第一组	3.84	2.61	0.192	0.012	0.012	0.044	0.023
第二组	3.83	2.62	0.189	0.009	0.014	0.041	0.022
								第三组	3.85	2.63	0.193	0.01	0.015	0.043	0.026
第四组	3.85	2.58	0.191	0.011	0.013	0.045	0.024

二、对比例原铁水的光谱分析结果如表3所示：

表3

对比例球化处理后的光谱分析结果如表4所示：

表4

表1提高吸收率后原铁水碳含量,表3吸收率提高之前原铁水碳含量；对比表1表3能发现，在炉料使用废钢含量大于2/3，用增碳剂所增加碳含量，大于总含碳量一半的情况下，把加入增碳剂的次数从三次提高到十次，并且每次加入后都在上面压上废钢回炉料等重量较重的原材料。在出铁水前在炉子里面高温保温3分钟，使得原铁水的含碳量有着显著的提升。原铁水的含碳量提高了，相对应的球化后铁水的含碳量也就会提升，表2表4能清楚的看到。

表2所示的炉前光谱分析检测结果，增碳剂的吸收率达到95％以上。

如图8所示球铁的金相照片，球化级别2-3级，硬度在155HB-165HB之间；经检测，基于球铁的质量百分比计，珠光体含量在5％左右，S含量<0.02％，铁素体含量＞85％，不含游离渗碳体。同时原铁水白口及反白口倾向较小；生产的球铁中石墨球尺寸小，圆整度高，铁素体含量多，球铁的韧性提高。

表4所示的炉前光谱分析检测结果，增碳剂的吸收率只有85—90％之间。

如图9所示球化级别2-3级，珠光体含量20％左右，硬度在170HB-180HB之间，不符合客户对于硬度的要求，影响其加工性能。

具体浇铸铸造方法为：

(1)浇铸；本实施例涉及的主减速器壳体，经过多次浇铸试验，发现浇铸温度低于1350℃时，铸件出现冷隔的概率较高，浇铸温度高于1430℃时，铸件容易产生粘砂问题，最终将浇铸温度范围定在1350--1430℃。单件浇铸时间10±2s,球化包浇铸时间控制在8min以内。

浇铸过程中，铁水倒入直浇道，通过陶瓷过滤片，将铁水中的渣及其它杂质过滤掉，干净铁水平稳地向两侧横浇道流动，然后经过冒口窝，最终流入铸件型腔当中，随着铁水流入，铸件型腔内的气体透过覆膜砂型排出型腔外，排到型腔外的气体透过钢丸堆，进入到大气中被吸尘罩吸入净化。由于钢丸堆和覆膜砂型的透气性好，且覆膜砂型内部设有排气通道，型腔内部的气体不足以达到侵入铁水的压力临界值，从而达到避免气孔缺陷的目的。

(2)出箱；采用全自动出箱机构，设备自动翻箱后，铸件、钢丸、覆膜砂型自动分离，覆膜砂型集中输入到废砂斗供回收利用，钢丸经过冷却系统进入钢丸斗循环使用，铸件通过震动落砂板集中进入到去除浇冒口区。

(3)去除浇冒口；采用铁锤敲击冒口的方式去除浇冒口，冒口设计比铸件高50mm，方便敲击，冒口颈根部做出断口槽，铁锤敲击时浇冒口容易分离并能避免铸件带肉。

(4)一次抛丸；本主减速器壳体内腔形状复杂，且有油道，铸件要求不能留有残砂，一般抛丸工序是：粗抛--精抛--内腔抛丸。

为减少工序、减低成本，通过多次抛丸试验，将抛丸工序简化为：一次抛丸、二次抛丸。采用悬挂式抛丸机，一次抛丸的悬挂方式为主减速器壳体的两侧垂直向下，铸件内腔朝抛丸方向，抛丸时间20--25min。

(5)打磨；用砂轮机、手磨机将铸件的浇口、飞边去除。相比传统主减速器壳体铸造方法，由于本覆膜砂型装配间隙小，所以飞边的打磨工作量小。

(6)二次抛丸；采用悬挂式抛丸机，二次抛丸悬挂方式为挂杆穿过主减速器壳体铸件内部隔板上的Φ45小孔，铸件外壳朝抛丸方向，抛丸时间10--15min。

(7)检验；严格按照《产品出厂检验报告单》内容，检验标准见表5。

表5产品出厂检验标准

本实施例中：

各砂芯均带有加强筋。

覆膜砂芯热状态时强度相对较低，此时容易产生变形，尤其是平板状类砂芯，第五砂芯就属于这一类砂芯，为了防止其变形，首先在设计层面上，在砂芯上设置多道加强筋，其次在第五砂芯刚从壳型机中取出处于热状态时，将其与第一砂芯先装配好，该操作目的在于将第五砂芯容易产生变形的周围一圈利用第一砂芯的装配台阶支撑固定住，待第五砂芯冷却后再取出叠放好，能有效防止第五砂芯变形。

第一至第五砂芯内部设计贯通，保证排气通畅，从砂芯排气工艺上避免铸件气孔缺陷的产生；如何稳定控制砂孔和气孔缺陷，减小缩孔倾向，达到高尺寸精度，高表面光洁度。

覆膜砂强度比潮模砂强度高很多，基本不会因为触碰和震动产生掉砂问题，从而在根源上避免了铸件砂孔缺陷；潮模砂气孔缺陷不容易稳定控制是因为潮模砂内的水分含量时时有波动，而覆膜砂型只要监控好每批次覆膜砂原材料的发气量，相对更容易控制，所以更容易稳定控制铸件气孔缺陷；钢丸导热系数比潮模砂导热系数大，铸件凝固速度更快，有利于浇冒口补缩，所以该生产方法比潮模砂生产方法的铸件缩孔倾向更小；由于覆膜砂芯强度高，砂芯装配稳固、装配间隙小，故能够达到高尺寸精度；覆膜砂芯表面比潮模砂更为紧实光滑，相应的，由覆膜砂芯形成的铸件表面也具有更高的表面光洁度。

采用覆膜砂型内包式砂芯装配结构及技术，既降低了砂芯充填难度、有利于砂芯排气。传统覆膜砂芯纳入潮模砂生产方式受限于潮模砂的强度不高，只能使用外插式装配结构，而覆膜砂芯强度高，第一砂芯由径向凸缘11这一小块砂芯作为定位和支撑结构，将第三砂芯与径向凸缘11吻合的凹槽31固定住。这种内包式砂芯装配结构不需要做出芯头，所以砂芯高度更小，既减少了覆膜砂用量，降低了砂芯充填难度，还由于装配处中空，有利于砂芯排气。

本实施例，铸造方法相比传统铸造方法更具灵活性，传统方法潮模砂造好型后，几天内必须浇铸完。而覆膜砂型只要存放得当，可存放3个月甚至更长，这对车间生产安排十分有利，生产受设备故障等因素的影响相对较小。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种主减速器壳体的铸造方法，包括覆膜砂芯成型工艺、熔炼球铁工艺和浇铸工艺，覆膜砂芯成型工艺包括覆膜砂制芯、覆膜砂型装配和砂型填埋钢丸；熔炼球铁工艺包括电炉熔炼、铁水出炉和处理；其特征在于，

覆膜砂芯成型工艺制备的主减速器壳体的覆膜砂芯，包括相互配合的第一砂芯，第二砂芯、第三砂芯、第四砂芯以及第五砂芯，其特征在于，在第五砂芯上连接有冒口砂芯和直浇道砂芯，第一砂芯上设有径向凸缘，第三砂芯上设有与径向凸缘吻合的凹槽，第二砂芯设置在第一砂芯和第三砂芯之间并紧密接触，第四砂芯安置在第三砂芯上方，第四砂芯上设有定位块，第五砂芯设有与定位块对应的定位槽，第一砂芯、第三砂芯、第四砂芯以及第五砂芯上均设有相互吻合并贯通的连通槽；

浇铸工艺步骤如下：

（1）浇铸；将浇铸温度范围控制在1350--1430℃；单件浇铸时间10±2s,球化包浇铸时间控制在8min以内，型腔内部的气体压力小于达到侵入铁水的压力临界值；

（2）出箱；采用全自动出箱机构，设备自动翻箱后，铸件、钢丸、覆膜砂型自动分离；

（3）去除浇冒口；其中冒口设计至少比铸件高50mm，冒口颈根部做出断口槽，去除浇冒口后铸件不带肉；

（4）一次抛丸；采用悬挂式抛丸机，一次抛丸的悬挂方式为主减速器壳体的两侧垂直向下，铸件内腔朝抛丸方向，抛丸时间20--25min；

（5）打磨；用砂轮将铸件的浇口、飞边去除；

（6）二次抛丸；采用悬挂式抛丸机，二次抛丸悬挂方式为挂杆穿过主减速器壳体铸件内部隔板上小孔，铸件外壳朝抛丸方向，抛丸时间10--15min；二次抛丸后，检验合格得铸件产品。

2.根据权利要求1所述的一种主减速器壳体的铸造方法，其特征在于，浇铸过程中，铁水倒入直浇道，通过陶瓷过滤片，将铁水中的渣及其它杂质过滤掉，干净铁水平稳地向两侧横浇道流动，然后经过冒口窝，最终流入铸件型腔当中，随着铁水流入，铸件型腔内的气体透过覆膜砂型排出型腔外，排到型腔外的气体透过钢丸堆，进入到大气中被吸尘罩吸入净化；由于钢丸堆和覆膜砂型的透气性好，且覆膜砂型内部设有排气通道，型腔内部的气体不足以达到侵入铁水的压力临界值，从而达到避免气孔缺陷的目的。

3.根据权利要求1所述的一种主减速器壳体的铸造方法，其特征在于，出箱后，覆膜砂型集中输入到废砂斗供回收利用，钢丸经过冷却系统进入钢丸斗循环使用，铸件通过震动落砂板集中进入到去除浇冒口区。

4.根据权利要求1所述的一种主减速器壳体的铸造方法，其特征在于，所述第一砂芯和第五砂芯上均设有凹孔，凹孔与所述直浇道砂芯连通。

5.根据权利要求1所述的一种主减速器壳体的铸造方法，其特征在于，各砂芯均带有加强筋。

6.根据权利要求1所述的一种主减速器壳体的铸造方法，其特征在于，第五砂芯属于平板状类砂芯，为了防止其变形，首先在设计层面上，在砂芯上设置多道加强筋，其次在第五砂芯刚从壳型机中取出处于热状态时，将其与第一砂芯先装配好，将第五砂芯容易产生变形的周围一圈利用第一砂芯的装配台阶支撑固定住，待第五砂芯冷却后再取出叠放好，能有效防止第五砂芯变形。

7.根据权利要求1所述的一种主减速器壳体的铸造方法，其特征在于，将覆膜砂型放入生产线铁框内，向铁框内加入钢丸，振动台将钢丸震动紧实后，将铁框自动推到待浇铸区。

8.根据权利要求1所述的一种主减速器壳体的铸造方法，其特征在于，覆膜砂芯成型工艺还包括MAGMA模拟，是对铁水充型和凝固收缩做一个模拟分析；为调整浇冒口尺寸或改变铸件入水口位置提供模拟数据。

9.根据权利要求1所述的一种主减速器壳体的铸造方法，其特征在于，采用内包式砂芯装配结构，第一砂芯由径向凸缘这一小块砂芯作为定位和支撑结构，将第三砂芯与径向凸缘吻合的凹槽固定住；由于装配处中空，有利于砂芯排气。

10.根据权利要求1所述的一种主减速器壳体的铸造方法，其特征在于，熔炼球铁工艺包括以下步骤：

（1）在熔炼炉中分若干次加入炉料，炉料包括球铁屑、回炉料和废钢，先在炉底中加入一次炉料，待炉子底下开始化出铁水后，开始加入增碳剂；每次加入增碳剂后，用炉料压住，炉料的加入次数比增碳剂加入次数多一次；其中，回炉料要预留10±2%；

（2）分若干次全部加完炉料后，熔炼炉中炉料全部熔化时，开始升温至铁水温度达1550±5℃，保温3±0.5分钟，保温时搅拌均匀，待所有增碳剂完全熔化完后，加入除渣剂，渣全部集中在一起后，将渣用打渣棍挑出炉子外面；

（3）炉前取样化验，炉前化验各大元素达到要求之后，加入步骤（1）预留的回炉料，升温到1620±5℃，进行球化处理，球化是采用堤坝式球化包，球化剂的加入量为铁水重量的1.5±0.1%，放在铁水对冲的另一侧，在球化剂上压铁水重量1±0.1%的球铁屑和铁水重量0.5±0.2%的硅铁孕育剂；

（4）二次孕育处理；

在大包转小包时候，进行二次孕育；孕育方法是用0.5mm规格的硅钡粉，通过孕育漏斗，每一小包铁水加入孕育剂为小包铁水重量的0.2±0.05%；

（5）浇铸产品材质：

所得球铁的球化级别为2～3级，硬度在155HB-165HB之间；基于球铁的质量百分比计，珠光体含量5%±0.5%， S含量<0.02%，铁素体含量＞85%，不含游离渗碳体，以上百分比为质量百分比。