CN107699777A - 一种轴承盖铸造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轴承盖铸造工艺,涉及铸造工艺技术领域,包括以下步骤:(1)炉料熔炼;(2)造型;(3)浇注;(4)正火;(5)均匀化退火。本发明的轴承盖铸造工艺简单易行,通过对轴承盖母液成分、浇注过程以及铸件坯料的热处理作了改进优化,使得轴承盖铸件的抗拉强度、韧性、延伸率和屈服强度均得以提高,并且铸件的使用寿命大大延长。
Description
技术领域
本发明涉及铸造工艺技术领域,具体涉及一种轴承盖铸造工艺。
背景技术
在大型机械设备中,轴承盖是最为常见的零件之一。普通的轴承盖包括轴承盖主体,轴承盖主体内部具有型腔,轴承盖主体的底部具有底边沿,底边沿的内侧面设有一组圆柱形固定柱。轴承盖的铸造工艺,是将铁水浇注到砂型中,待冷却后得到铸件。由于球铁铸件的特性,冷却凝固是从外部向内部凝固,外部冷却的快,内部冷却的慢,冷却凝固过程后,容易使铸件的壁厚部分变得疏松,产生报废件。此外,现有轴承盖铸造的熔炼工艺和浇注工艺较不合理,导致铸件在抗拉强度、延伸率和屈服强度等性能上较不能令人满意。
发明内容
针对现有技术中存在的问题,本发明提供了一种轴承盖铸造工艺,该种铸造工艺简单易行,通过对轴承盖母液成分、浇注过程以及铸件坯料的热处理作了改进优化,使得轴承盖铸件的抗拉强度、韧性、延伸率和屈服强度均得以提高,并且铸件的使用寿命大大延长。
为了达到上述目的,本发明通过以下技术方案来实现的:
一种轴承盖铸造工艺,按照以下步骤进行:
(1)炉料熔炼:将工业原料置于电炉中熔炼,得轴承盖母液,控制所述轴承盖母液中的化学元素成分:C 0.40-1.20%、Si 0.45-1.65%、Mn 0.60-1.40%、Ni 0.08-0.20%、Mg 0.15-0.30%、Zn 0.10-0.45%、S≤0.04%和P≤0.03%,余量为Fe和不可避免的杂质;
(2)造型:按照铸件图纸尺寸要求设计制模,模具包括上模具和下模具,将上模具和下模具组装到射芯机,通过射芯机将型砂压满模型内,型砂在温度为130-140℃条件下加热固化成型后,备用;
(3)浇注:将步骤(1)中的轴承盖母液在温度为1420-1460℃条件下,加入孕育剂和球化剂,浇注到步骤(2)中的造型中,浇注时间设定为3-6min,浇注完成后,空冷降温至340-360℃取出轴承盖半成品件;
(4)正火:将轴承盖半成品件输送至台车式正火炉中,先对其升温至860~940℃,保温3-4h;之后空冷至380~420℃;再升温至690~750℃,保温2-3h;最后将正火温度升至870~930℃,保温4-5h;之后空冷至380~420℃;
(5)均匀化退火:将正火后的轴承盖半成品件输送至马弗炉中先升温至380~420℃,保温4-6h后,再升温至退火温度580~640℃,保温4-8h后随炉空冷至室温即可。
进一步地,在上述步骤(1)中,所述熔炼是在温度为1520-1680℃的条件下熔炼2.5-3.5h,控制所述轴承盖母液中的化学元素成分:C 0.40-1.20%、Si 0.45-1.65%、Mn0.60-1.40%、Ni 0.08-0.20%、Mg 0.15-0.30%、Zn 0.10-0.45%、S≤0.03%和P≤0.02%,余量为Fe和不可避免的杂质。
更进一步地,所述熔炼是在温度为1600℃的条件下熔炼3h,控制所述轴承盖母液中的化学元素成分:C 0.80%、Si 1.15%、Mn 1.0%、Ni 0.14%、Mg 0.24%、Zn 0.25%、S≤0.02%和P≤0.01%,余量为Fe和不可避免的杂质。
优选地,所述型砂包括以下重量份数的成分制得:改性细河沙40-60份、聚亚苯基砜树脂5-15份、叔胺4-10份、硅烷偶联剂2-8份和水5-20份。
进一步地,所述改性细河沙通过以下步骤制得:先将细河沙在420-460℃下焙烧2-3h,再用8-12%盐酸溶液浸泡1-2h,再用去离子水洗涤至中性,烘干,之后加入相当于细河沙重量2-4%的碳化铌、相当于细河沙重量1-3%的氯化石蜡和相当于细河沙重量3-5%氧化镁粉,经搅拌混匀烘干后即得。
进一步地,所述型砂是通过以下步骤获得的:将改性细河沙和水混合均匀后,缓慢加入聚亚苯基砜树脂和叔胺,搅拌均匀后再加入硅烷偶联剂,再次搅拌混匀后即得。
进一步地,所述孕育剂的加入量为母液重量的0.8-1.2%,球化剂的加入量为母液重量的0.5-1.5%。
优选地,所述孕育剂为硅钡孕育剂,球化剂为稀土球化剂。
本发明具有如下的有益效果:本发明的轴承盖铸造工艺简单易行,通过对轴承盖母液成分、浇注过程以及铸件坯料的热处理作了改进优化,再利用上下模具经射砂机得到的造型,更容易达到浇注平均,浇注完成后进行热处理,改善了轴承盖的内部晶体结构,得到了细珠光体石墨组织,改进后轴承盖铸件的抗拉强度、韧性、延伸率和屈服强度均得以提高,并且铸件的使用寿命大大延长。经检测,通过本发明铸造的轴承盖成品抗拉强度≥380MPa,屈服强度≥260MPa,延伸率≥20%;硬度BHN≥175,球化率达到了82%以上。且本发明在的轴承盖铸造工艺在铸造过程中采用特质的型砂,进一步提高了轴承盖铸件质量和效率。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述,以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种轴承盖铸造工艺,按照以下步骤进行:
(1)炉料熔炼:将工业原料输送至电炉中,在温度为1520℃的条件下熔炼2.5h,得轴承盖母液,控制上述轴承盖母液中的化学元素成分:C 0.40%、Si 0.45%、Mn 0.60%、Ni0.08%、Mg 0.15%、Zn 0.10%、S≤0.04%和P≤0.03%,余量为Fe和不可避免的杂质;
(2)造型:按照铸件图纸尺寸要求设计制模,模具包括上模具和下模具,将上模具和下模具组装到射芯机,通过射芯机将型砂压满模型内,型砂在温度为130℃条件下加热固化成型后,备用;
上述型砂包括以下成分:改性细河沙40kg、聚亚苯基砜树脂5kg、叔胺4kg、硅烷偶联剂2kg和水5kg;上述改性细河沙通过以下步骤制得:先将细河沙在420℃下焙烧2h,再用8%盐酸溶液浸泡1h,再用去离子水洗涤至中性,烘干,之后加入相当于细河沙重量2%的碳化铌、相当于细河沙重量1%的氯化石蜡和相当于细河沙重量3%氧化镁粉,经搅拌混匀烘干后即得;
且上述型砂是通过以下步骤获得的:将改性细河沙和水混合均匀后,缓慢加入聚亚苯基砜树脂和叔胺,搅拌均匀后再加入硅烷偶联剂,再次搅拌混匀后即得。
(3)浇注:将步骤(1)中的轴承盖母液在温度为1420℃条件下,加入相当于母液重量的0.8%的硅钡孕育剂和相当于母液重量的0.5%的稀土球化剂,浇注到步骤(2)中的造型中,浇注时间设定为3min,浇注完成后,空冷降温至340℃取出轴承盖半成品件;
(4)正火:将轴承盖半成品件输送至台车式正火炉中,先对其升温至860℃,保温3h;之后空冷至380℃;再升温至690℃,保温2h;最后将正火温度升至870℃,保温4h;之后空冷至380℃;
(5)均匀化退火:将正火后的轴承盖半成品件输送至马弗炉中先升温至380℃,保温4h后,再升温至退火温度580℃,保温4h后随炉空冷至室温即得到成品的轴承盖铸件。
对上述实施例1制得成品轴承盖铸件进行性能检测,检测结果见下表1。
表1
指标 | 抗拉强度(MPa) | 屈服强度(MPa) | 延伸率(%) | 硬度BHN | 球化率(%) |
实施例1 | 383 | 270 | 22 | 175 | 83 |
实施例2
一种轴承盖铸造工艺,按照以下步骤进行:
(1)炉料熔炼:将工业原料输送至电炉中,在温度为1550℃的条件下熔炼2.5h,得轴承盖母液,控制上述轴承盖母液中的化学元素成分:C 0.40%、Si 0.45%、Mn 0.60%、Ni0.08%、Mg 0.15%、Zn 0.10%、S≤0.03%和P≤0.02%,余量为Fe和不可避免的杂质;
(2)造型:按照铸件图纸尺寸要求设计制模,模具包括上模具和下模具,将上模具和下模具组装到射芯机,通过射芯机将型砂压满模型内,型砂在温度为135℃条件下加热固化成型后,备用;
上述型砂包括以下成分:改性细河沙50kg、聚亚苯基砜树脂10kg、叔胺7kg、硅烷偶联剂5kg和水10kg;上述改性细河沙通过以下步骤制得:先将细河沙在430℃下焙烧2h,再用8%盐酸溶液浸泡1h,再用去离子水洗涤至中性,烘干,之后加入相当于细河沙重量2%的碳化铌、相当于细河沙重量1%的氯化石蜡和相当于细河沙重量3%氧化镁粉,经搅拌混匀烘干后即得;
且上述型砂是通过以下步骤获得的:将改性细河沙和水混合均匀后,缓慢加入聚亚苯基砜树脂和叔胺,搅拌均匀后再加入硅烷偶联剂,再次搅拌混匀后即得。
(3)浇注:将步骤(1)中的轴承盖母液在温度为1430℃条件下,加入相当于母液重量的0.9%的硅钡孕育剂和相当于母液重量的0.8%的稀土球化剂,浇注到步骤(2)中的造型中,浇注时间设定为4min,浇注完成后,空冷降温至345℃取出轴承盖半成品件;
(4)正火:将轴承盖半成品件输送至台车式正火炉中,先对其升温至880℃,保温3h;之后空冷至390℃;再升温至700℃,保温2h;最后将正火温度升至880℃,保温4h;之后空冷至390℃;
(5)均匀化退火:将正火后的轴承盖半成品件输送至马弗炉中先升温至390℃,保温4.5h后,再升温至退火温度600℃,保温5h后随炉空冷至室温即得到成品的轴承盖铸件。
对上述实施例2制得成品轴承盖铸件进行性能检测,检测结果见下表2。
表2
指标 | 抗拉强度(MPa) | 屈服强度(MPa) | 延伸率(%) | 硬度BHN | 球化率(%) |
实施例2 | 386 | 268 | 21 | 178 | 84 |
实施例3
一种轴承盖铸造工艺,按照以下步骤进行:
(1)炉料熔炼:将工业原料输送至电炉中,在温度为1600℃的条件下熔炼3h,得轴承盖母液,控制上述轴承盖母液中的化学元素成分:C 0.80%、Si 1.15%、Mn 1.0%、Ni0.14%、Mg 0.24%、Zn 0.25%、S≤0.02%和P≤0.01%,余量为Fe和不可避免的杂质;
(2)造型:按照铸件图纸尺寸要求设计制模,模具包括上模具和下模具,将上模具和下模具组装到射芯机,通过射芯机将型砂压满模型内,型砂在温度为135℃条件下加热固化成型后,备用;
上述型砂包括以下成分:改性细河沙50kg、聚亚苯基砜树脂10kg、叔胺7kg、硅烷偶联剂5kg和水15kg;上述改性细河沙通过以下步骤制得:先将细河沙在440℃下焙烧2.5h,再用10%盐酸溶液浸泡1.5h,再用去离子水洗涤至中性,烘干,之后加入相当于细河沙重量3%的碳化铌、相当于细河沙重量2%的氯化石蜡和相当于细河沙重量4%氧化镁粉,经搅拌混匀烘干后即得;
且上述型砂是通过以下步骤获得的:将改性细河沙和水混合均匀后,缓慢加入聚亚苯基砜树脂和叔胺,搅拌均匀后再加入硅烷偶联剂,再次搅拌混匀后即得。
(3)浇注:将步骤(1)中的轴承盖母液在温度为1440℃条件下,加入相当于母液重量的1.0%的硅钡孕育剂和相当于母液重量的1.0%的稀土球化剂,浇注到步骤(2)中的造型中,浇注时间设定为5min,浇注完成后,空冷降温至350℃取出轴承盖半成品件;
(4)正火:将轴承盖半成品件输送至台车式正火炉中,先对其升温至900℃,保温3.5h;之后空冷至400℃;再升温至720℃,保温2.5h;最后将正火温度升至900℃,保温4.5h;之后空冷至400℃;
(5)均匀化退火:将正火后的轴承盖半成品件输送至马弗炉中先升温至400℃,保温5h后,再升温至退火温度610℃,保温6h后随炉空冷至室温即得到成品的轴承盖铸件。
对上述实施例3制得成品轴承盖铸件进行性能检测,检测结果见下表3。
表3
指标 | 抗拉强度(MPa) | 屈服强度(MPa) | 延伸率(%) | 硬度BHN | 球化率(%) |
实施例3 | 403 | 278 | 23 | 180 | 83 |
实施例4
一种轴承盖铸造工艺,按照以下步骤进行:
(1)炉料熔炼:将工业原料输送至电炉中,在温度为1650℃的条件下熔炼3.5h,得轴承盖母液,控制上述轴承盖母液中的化学元素成分:C 1.20%、Si 1.65%、Mn 1.40%、Ni0.20%、Mg 0.30%、Zn 0.45%、S≤0.03%和P≤0.02%,余量为Fe和不可避免的杂质;
(2)造型:按照铸件图纸尺寸要求设计制模,模具包括上模具和下模具,将上模具和下模具组装到射芯机,通过射芯机将型砂压满模型内,型砂在温度为140℃条件下加热固化成型后,备用;
上述型砂包括以下成分:改性细河沙60kg、聚亚苯基砜树脂15kg、叔胺10kg、硅烷偶联剂8kg和水20kg;上述改性细河沙通过以下步骤制得:先将细河沙在450℃下焙烧2.5h,再用11%盐酸溶液浸泡1.5h,再用去离子水洗涤至中性,烘干,之后加入相当于细河沙重量4%的碳化铌、相当于细河沙重量2%的氯化石蜡和相当于细河沙重量5%氧化镁粉,经搅拌混匀烘干后即得;
且上述型砂是通过以下步骤获得的:将改性细河沙和水混合均匀后,缓慢加入聚亚苯基砜树脂和叔胺,搅拌均匀后再加入硅烷偶联剂,再次搅拌混匀后即得。
(3)浇注:将步骤(1)中的轴承盖母液在温度为1450℃条件下,加入相当于母液重量的1.1%的硅钡孕育剂和相当于母液重量的1.2%的稀土球化剂,浇注到步骤(2)中的造型中,浇注时间设定为5min,浇注完成后,空冷降温至355℃取出轴承盖半成品件;
(4)正火:将轴承盖半成品件输送至台车式正火炉中,先对其升温至920℃,保温3.5h;之后空冷至410℃;再升温至730℃,保温3h;最后将正火温度升至920℃,保温4.5h;之后空冷至410℃;
(5)均匀化退火:将正火后的轴承盖半成品件输送至马弗炉中先升温至410℃,保温5.5h后,再升温至退火温度630℃,保温7h后随炉空冷至室温即得到成品的轴承盖铸件。
对上述实施例4制得成品轴承盖铸件进行性能检测,检测结果见下表4。
表4
指标 | 抗拉强度(MPa) | 屈服强度(MPa) | 延伸率(%) | 硬度BHN | 球化率(%) |
实施例4 | 395 | 272 | 22 | 176 | 84 |
实施例5
一种轴承盖铸造工艺,按照以下步骤进行:
(1)炉料熔炼:将工业原料输送至电炉中,在温度为1680℃的条件下熔炼3.5h,得轴承盖母液,控制上述轴承盖母液中的化学元素成分:C 1.20%、Si 1.65%、Mn 1.40%、Ni0.20%、Mg 0.30%、Zn 0.45%、S≤0.04%和P≤0.03%,余量为Fe和不可避免的杂质;
(2)造型:按照铸件图纸尺寸要求设计制模,模具包括上模具和下模具,将上模具和下模具组装到射芯机,通过射芯机将型砂压满模型内,型砂在温度为140℃条件下加热固化成型后,备用;
上述型砂包括以下成分:改性细河沙60kg、聚亚苯基砜树脂15kg、叔胺10kg、硅烷偶联剂8kg和水20kg;上述改性细河沙通过以下步骤制得:先将细河沙在460℃下焙烧3h,再用12%盐酸溶液浸泡2h,再用去离子水洗涤至中性,烘干,之后加入相当于细河沙重量4%的碳化铌、相当于细河沙重量3%的氯化石蜡和相当于细河沙重量5%氧化镁粉,经搅拌混匀烘干后即得;
且上述型砂是通过以下步骤获得的:将改性细河沙和水混合均匀后,缓慢加入聚亚苯基砜树脂和叔胺,搅拌均匀后再加入硅烷偶联剂,再次搅拌混匀后即得。
(3)浇注:将步骤(1)中的轴承盖母液在温度为1460℃条件下,加入相当于母液重量的1.2%的硅钡孕育剂和相当于母液重量的1.5%的稀土球化剂,浇注到步骤(2)中的造型中,浇注时间设定为6min,浇注完成后,空冷降温至360℃取出轴承盖半成品件;
(4)正火:将轴承盖半成品件输送至台车式正火炉中,先对其升温至940℃,保温4h;之后空冷至420℃;再升温至750℃,保温3h;最后将正火温度升至930℃,保温5h;之后空冷至420℃;
(5)均匀化退火:将正火后的轴承盖半成品件输送至马弗炉中先升温至420℃,保温6h后,再升温至退火温度640℃,保温8h后随炉空冷至室温即得到成品的轴承盖铸件。
对上述实施例5制得成品轴承盖铸件进行性能检测,检测结果见下表5。
表5
指标 | 抗拉强度(MPa) | 屈服强度(MPa) | 延伸率(%) | 硬度BHN | 球化率(%) |
实施例5 | 383 | 262 | 20 | 177 | 83 |
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种轴承盖铸造工艺,其特征在于,包括以下步骤:
(1)炉料熔炼:将工业原料置于电炉中熔炼,得轴承盖母液,控制所述轴承盖母液中的化学元素成分:C 0.40-1.20%、Si 0.45-1.65%、Mn 0.60-1.40%、Ni 0.08-0.20%、Mg0.15-0.30%、Zn 0.10-0.45%、S≤0.04%和P≤0.03%,余量为Fe和不可避免的杂质;
(2)造型:按照铸件图纸尺寸要求设计制模,模具包括上模具和下模具,将上模具和下模具组装到射芯机,通过射芯机将型砂压满模型内,型砂在温度为130-140℃条件下加热固化成型后,备用;
(3)浇注:将步骤(1)中的轴承盖母液在温度为1420-1460℃条件下,加入孕育剂和球化剂,浇注到步骤(2)中的造型中,浇注时间设定为3-6min,浇注完成后,空冷降温至340-360℃取出轴承盖半成品件;
(4)正火:将轴承盖半成品件输送至台车式正火炉中,先对其升温至860~940℃,保温3-4h;之后空冷至380~420℃;再升温至690~750℃,保温2-3h;最后将正火温度升至870~930℃,保温4-5h;之后空冷至380~420℃;
(5)均匀化退火:将正火后的轴承盖半成品件输送至马弗炉中先升温至380~420℃,保温4-6h后,再升温至退火温度580~640℃,保温4-8h后随炉空冷至室温即可。
2.根据权利要求1所述的一种轴承盖铸造工艺,其特征在于:在步骤(1)中,所述熔炼是在温度为1520-1680℃的条件下熔炼2.5-3.5h,控制所述轴承盖母液中的化学元素成分:C0.40-1.20%、Si 0.45-1.65%、Mn 0.60-1.40%、Ni 0.08-0.20%、Mg 0.15-0.30%、Zn0.10-0.45%、S≤0.03%和P≤0.02%,余量为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求2所述的一种轴承盖铸造工艺,其特征在于:所述熔炼是在温度为1600℃的条件下熔炼3h,控制所述轴承盖母液中的化学元素成分:C 0.80%、Si 1.15%、Mn1.0%、Ni 0.14%、Mg 0.24%、Zn 0.25%、S≤0.02%和P≤0.01%,余量为Fe和不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的一种轴承盖铸造工艺,其特征在于:所述型砂包括以下重量份数的成分制得:改性细河沙40-60份、聚亚苯基砜树脂5-15份、叔胺4-10份、硅烷偶联剂2-8份和水5-20份。
5.根据权利要求4所述的一种轴承盖铸造工艺,其特征在于,所述改性细河沙通过以下步骤制得:先将细河沙在420-460℃下焙烧2-3h,再用8-12%盐酸溶液浸泡1-2h,再用去离子水洗涤至中性,烘干,之后加入相当于细河沙重量2-4%的碳化铌、相当于细河沙重量1-3%的氯化石蜡和相当于细河沙重量3-5%氧化镁粉,经搅拌混匀烘干后即得。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种轴承盖铸造工艺,其特征在于,所述型砂是通过以下步骤获得的:将改性细河沙和水混合均匀后,缓慢加入聚亚苯基砜树脂和叔胺,搅拌均匀后再加入硅烷偶联剂,再次搅拌混匀后即得。
7.根据权利要求1所述的一种轴承盖铸造工艺,其特征在于,所述孕育剂的加入量为母液重量的0.8-1.2%,球化剂的加入量为母液重量的0.5-1.5%。
8.根据权利要求7所述的一种轴承盖铸造工艺,其特征在于,所述孕育剂为硅钡孕育剂,球化剂为稀土球化剂。
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