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

一种轴承盖铸造工艺
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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