CN108188345A - 一种齿圈的成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种齿圈的成型方法，包括以下步骤：制作蜡模；蜡料的原材料为石蜡、蜂蜡、硬脂酸和松香按质量比为4:1.5:3.5:1均匀混合加热成糊状，将蜡料灌入压型腔内获得蜡模；在蜡模表面涂覆一层由锆粉与硅溶胶粘结剂制成的浆液并表面人工浮砂、风干。风干后在蜡模上均匀地涂覆三层耐火涂料并在NaCl溶液中硬化、风干。将蜡模放入烘干炉中烘干促使被硬化处理后蜡模熔化以获取作为齿圈的硬质外壳。将硬质外壳置于960～1000℃的高温下烘烤。在600～700℃的高温下向硬质外壳内浇注金属熔液，然后静置、冷却、脱模。本发明所提供的方法可大大提高齿圈的制造效率和成型质量。
Description
技术领域
本发明涉及齿圈加工技术领域，具体涉及一种齿圈的成型方法。
背景技术
齿圈是常见的一种传动元件，其种类繁多，其中有一种齿圈的轮齿设置在端面，参照图1，其给出了一种含特制齿圈的传动部件上齿圈的安装结构示意图，它包括轮毂本体1，所述轮毂本体1设有轮毂轴承安装孔，该轮毂轴承安装孔的一端为轮毂轴承安装面，在轮毂轴承安装面的外侧设有齿圈2，所述齿圈2平行于轮毂轴承安装面。对于上述端面带齿的齿圈2的加工，目前常用的方法是采用机械加工的方法。具体为采用35号无缝钢管为原材料，经锯床分段、车床加工、铣床铣齿加工、磨床加工和镀锌处理，才能完成齿圈的生产。由此可见，该生产工艺不仅需要投入大量的设备，而且加工起来相当复杂，加工效率低，一旦设备操作不当，就会造成产品报废。因此，急需提供一种便捷的生产端面带齿的齿圈的方法。
发明内容
本发明要解决的问题是针对现有技术中所存在的上述不足而提供一种齿圈的成型方法，该成型方法可以快速准确地获得齿圈、大大提高制造效率和成型质量。
为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种齿圈的成型方法，包括以下步骤：
(1)制作蜡模；蜡料的原材料为石蜡、蜂蜡、硬脂酸和松香按质量比为4:1.5:3.5:1均匀混合而成，在制作时将混合好的蜡料装入搅拌装置内进行均匀搅拌且同时将所述蜡料加热维持在40～44℃，至少搅拌30分钟，保证所有蜡料呈均匀的糊状，将搅拌好的糊状的蜡料灌入压型腔内，所述压型腔可以浇筑出与齿圈形状结构一致的蜡模，在灌入糊状的蜡料时，应不停地翻转压型腔，促使蜡料在压型腔内均匀填充以形成齿圈状的蜡模，待糊状的蜡料完全冷却后便可从压型腔中取出，去毛刺飞边后得到蜡模；
(2)在所述蜡模表面涂覆一层浆液，所述浆液由锆粉与硅溶胶粘结剂按质量比为2:3配制而成，所述浆液的粘度值为37～43秒，采用110目的锆砂在被浸泡涂覆过浆液的蜡模表面人工浮砂，待人工浮砂之后清理残留浆液和锆砂，蜡模采用微风风干，所述微风的风速为0.6～1.3m/s，风干时间为5～6小时；
(3)风干后在蜡模上均匀地涂覆三层耐火涂料，从里至外的三层厚度依次为2mm、2mm、1mm，且相邻两层之间涂覆的时间间隔不小于6小时，在涂覆完第三层耐火材料后再均匀地洒上两层厚度均为2mm的耐火砂，两层耐火砂之间涂覆时间间隔不小于6小时，在涂覆完耐火砂之后将蜡模放入质量百分数为26％的NaCl溶液中，待蜡模的表面硬化出一层外壳时取出风干；
(4)将上述表面硬化处理完的蜡模放入烘干炉中烘干或放入92～98℃的热水中浸泡，促使被硬化处理后蜡模熔化流出并回收，以便获取蜡模表面的未熔化的硬质外壳，该硬质外壳作为齿圈的成型模具；
(5)将所述成型模具置于960～1000℃的高温下烘烤2～3小时；
(6)齿轮的钢水浇注；将高温烘烤后的成型模具保持在600～700℃的高温下时，向成型模具的型腔内浇注金属熔液，然后静置、冷却；
(7)等成型模具型腔内的金属熔液充分冷却凝固后，脱模，切平浇口后去毛刺飞边，获得所需的齿圈。
进一步地，还包括压型腔体，所述压型腔体为圆环状，在压型腔体的其中一个端面开有一圈所作为所述压型腔的凹槽，所述凹槽槽底设有若干与齿圈端面的轮齿对应的沟槽。
进一步地，所述压型腔体采用快速成型机和激光将网状金属片烧结而成。
进一步地，在所述压型腔内壁上涂覆有铸造型粉，所述铸造型粉的组分及各组分按质量份计为：石英45～65份、半水石膏23份，β型方石英20～27份缓凝剂或促凝剂0.07～0.13份，消泡剂0.03～0.04份，表面活性剂0.025份。
进一步地，向所述压型腔内灌注所述蜡料时的灌注压力为0.3～0.4Mpa，稳压灌注时间为15～18秒。
进一步地，所述耐火涂料包括碱性酚醛树脂基质相、氧化铝的基质相、纳米颗粒相。
进一步地，所述碱性酚醛树脂基质相、氧化铝的基质相、纳米颗粒相的质量比为2.2：3.5：1。
进一步地，所述耐火涂料为水玻璃溶液。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
本发明采用成型腔来预先制备蜡材料制成的与齿圈相同的蜡模，并采用一系列工艺在蜡模上涂覆耐火材料等形成硬化层，该硬化层由蜡模熔化后脱落形成，作为ASB齿圈的铸造成型模具，具备形成齿圈的标准型腔，即根据齿圈准确地逆向生成其成型模具，且采用耐火材料制成的成型模具比浇筑蜡模时的母模热稳定性等各方面都较好，从而解决了一般铸造模具对于齿圈铸造稳定性差的问题，使得齿圈采用铸造成型得以实现，相对于目前的锯、车、铣、磨多道工序加工而言，大大提高了制造效率和成型质量。
附图说明
图1为齿圈的安装结构示意图。
图2为压型腔体的剖视图。
图3为压型腔体的俯视图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与作用更加清楚及易于了解，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步阐述：
本发明提出了一种齿圈的成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制作蜡模；蜡料的原材料为石蜡、蜂蜡、硬脂酸和松香按质量比为4:1.5:3.5:1均匀混合而成。在制作时将混合好的蜡料装入搅拌装置内进行均匀搅拌且同时将所述蜡料加热维持在40～44℃，至少搅拌30分钟，保证所有蜡料呈均匀的糊状，将搅拌好的糊状的蜡料灌入压型腔内，所述压型腔可以浇筑出与齿圈形状结构一致的蜡模，在灌入糊状的蜡料时，应不停地翻转压型腔，促使蜡料在压型腔内均匀填充以形成齿圈状的蜡模，待糊状的蜡料完全冷却后便可从压型腔中取出，去毛刺飞边后得到蜡模。采用上述比例的蜡料配比辅以上述制作方法可以得到精度较高的蜡模，为制作出寿命更长更稳定的齿圈成型模具奠定坚实的基础。
(2)在所述蜡模表面涂覆一层浆液，所述浆液由锆粉与硅溶胶粘结剂按质量比为2:3配制而成，所述浆液的粘度值为37～43秒，采用110目的锆砂在被浸泡涂覆过浆液的蜡模表面人工浮砂，待人工浮砂之后清理残留浆液和锆砂，蜡模采用微风风干，所述微风的风速为0.6～1.3m/s，风干时间为5～6小时。本道工序的浆液配比和黏度值及相应的处理方法可使蜡模表面附着的锆更加均匀、牢靠。
(3)风干后在蜡模上均匀地涂覆三层耐火涂料，从里至外的三层厚度依次为2mm、2mm、1mm，分层涂覆有利于耐火涂料的均匀附着，耐火材料对成型模具质量好坏起着重要作用，因此其均匀附着必须纳入制作关键步骤予以确保。为保证涂覆效果，相邻两层之间涂覆的时间间隔不小于6小时，宜处于6到12小时。在涂覆完第三层耐火材料后再均匀地洒上两层厚度均为2mm的耐火砂，进一步强化其耐火性能，两层耐火砂之间涂覆时间间隔不小于6小时，以6到12小时为宜，在涂覆完耐火砂之后将蜡模放入质量百分数为26％的NaCl溶液中，待蜡模的表面硬化出一层外壳时取出风干。
(4)将上述表面硬化处理完的蜡模放入烘干炉中烘干，或者放入92～98℃的热水中浸泡，促使被硬化处理后的蜡模熔化流出，并根据需要作回收处理，提高蜡料的利用率；然后可以获取蜡模表面的未熔化的硬质外壳，该未熔化的硬质外壳即为齿圈的成型模具，其形状结构与压型腔所在的母模相似但精度和稳定性均高于母模。
(5)将所述成型模具置于960～1000℃的高温下烘烤2～3小时；对成型模具进行再次热强化，提高成型模具的稳定性和使用寿命。
(6)齿轮的钢水浇注；将高温烘烤后的成型模具保持在600～700℃的高温下时，向成型模具的型腔内浇注金属熔液，然后静置、冷却，其冷却方式参照现有相关冷却工序执行即可。
(7)等成型模具型腔内的金属熔液充分冷却凝固后，脱模，切平浇口后去毛刺飞边，获得所需的齿圈。
进一步地，还包括压型腔体1，即蜡模的母模，如图2—3所示，所述压型腔体1为圆环状，在压型腔体的其中一个端面开有一圈所作为所述压型腔的凹槽101，所述凹槽101的槽底设有若干与齿圈端面的轮齿对应的沟槽102，以对应形成齿圈的轮齿。
进一步地，所述压型腔体1采用快速成型机和激光将网状金属片烧结而成，可提升压型腔体1的成型效果，得到更为精确的蜡模，从而为获得更精密的齿圈的成型模具奠定基础。
进一步地，在所述压型腔内壁上涂覆有铸造型粉，所述铸造型粉的组分及各组分按质量份计为：石英45～65份、半水石膏23份，β型方石英20～27份缓凝剂或促凝剂0.07～0.13份，消泡剂0.03～0.04份，表面活性剂0.025份。该组分制成的铸造型粉可以保证获得更为精密准确的蜡模。
进一步地，向所述压型腔内灌注所述蜡料时的灌注压力为0.3～0.4Mpa，稳压灌注时间为15～18秒，可确保蜡料灌注时平稳而又相对迅速，尽量填充压型腔的同时防止蜡料局部过早冷却和整体冷却时差过大。
进一步地，所述耐火涂料包括碱性酚醛树脂基质相、氧化铝的基质相、纳米颗粒相，这三类材料可以采用任意非零的比例进行混合，提升耐火性。
进一步地，所述碱性酚醛树脂基质相、氧化铝的基质相、纳米颗粒相的质量比为2.2：3.5：1，在该最佳配比下获得的成型模具具有优良的耐火性能，大大提升热稳定性。
进一步地，所述耐火涂料为水玻璃溶液，采用水玻璃容易不仅便于涂覆在蜡模上，且其耐火性能较佳，十分利于作为耐火涂层使用。
Claims (8)
1.一种齿圈的成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制作蜡模；蜡料的原材料为石蜡、蜂蜡、硬脂酸和松香按质量比为4:1.5:3.5:1均匀混合而成，在制作时将混合好的蜡料装入搅拌装置内进行均匀搅拌且同时将所述蜡料加热维持在40～44℃，至少搅拌30分钟，保证所有蜡料呈均匀的糊状，将搅拌好的糊状的蜡料灌入压型腔内，所述压型腔可以浇筑出与齿圈形状结构一致的蜡模，在灌入糊状的蜡料时，应不停地翻转压型腔，促使蜡料在压型腔内均匀填充以形成齿圈状的蜡模，待糊状的蜡料完全冷却后便可从压型腔中取出，去毛刺飞边后得到蜡模；
(2)在所述蜡模表面涂覆一层浆液，所述浆液由锆粉与硅溶胶粘结剂按质量比为2:3配制而成，所述浆液的粘度值为37～43秒，采用110目的锆砂在被浸泡涂覆过浆液的蜡模表面人工浮砂，待人工浮砂之后清理残留浆液和锆砂，蜡模采用微风风干，所述微风的风速为0.6～1.3m/s，风干时间为5～6小时；
(3)风干后在蜡模上均匀地涂覆三层耐火涂料，从里至外的三层厚度依次为2mm、2mm、1mm，且相邻两层之间涂覆的时间间隔不小于6小时，在涂覆完第三层耐火材料后再均匀地洒上两层厚度均为2mm的耐火砂，两层耐火砂之间涂覆时间间隔不小于6小时，在涂覆完耐火砂之后将蜡模放入质量百分数为26％的NaCl溶液中，待蜡模的表面硬化出一层外壳时取出风干；
(4)将上述表面硬化处理完的蜡模放入烘干炉中烘干或放入92～98℃的热水中浸泡，促使被硬化处理后蜡模熔化流出并回收，以便获取蜡模表面的未熔化的硬质外壳，该硬质外壳作为齿圈的成型模具；
(5)将所述成型模具置于960～1000℃的高温下烘烤2～3小时；
(6)齿轮的钢水浇注；将高温烘烤后的成型模具保持在600～700℃的高温下时，向成型模具的型腔内浇注金属熔液，然后静置、冷却；
(7)等成型模具型腔内的金属熔液充分冷却凝固后，脱模，切平浇口后去毛刺飞边，获得所需的齿圈。
2.根据权利要求1所述齿圈的成型方法，其特征在于，还包括压型腔体，所述压型腔体为圆环状，在压型腔体的其中一个端面开有一圈所作为所述压型腔的凹槽，所述凹槽槽底设有若干与齿圈端面的轮齿对应的沟槽。
3.根据权利要求2所述齿圈的成型方法，其特征在于，所述压型腔体采用快速成型机和激光将网状金属片烧结而成。
4.根据权利要求1所述齿圈的成型方法，其特征在于，在所述压型腔内壁上涂覆有铸造型粉，所述铸造型粉的组分及各组分按质量份计为：石英45～65份、半水石膏23份，β型方石英20～27份缓凝剂或促凝剂0.07～0.13份，消泡剂0.03～0.04份，表面活性剂0.025份。
5.根据权利要求1—4任一项所述齿圈的成型方法，其特征在于，向所述压型腔内灌注所述蜡料时的灌注压力为0.3～0.4Mpa，稳压灌注时间为15～18秒。
6.根据权利要求5所述齿圈的成型方法，其特征在于，所述耐火涂料包括碱性酚醛树脂基质相、氧化铝的基质相、纳米颗粒相。
7.根据权利要求6所述齿圈的成型方法，其特征在于，所述碱性酚醛树脂基质相、氧化铝的基质相、纳米颗粒相的质量比为2.2：3.5：1。
8.根据权利要求1所述齿圈的成型方法，其特征在于，所述耐火涂料为水玻璃溶液。
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