CN108213323B - 一种差速器壳防松缩铸造方法 - Google Patents

一种差速器壳防松缩铸造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种差速器壳防松缩铸造方法，包括以下步骤：S1.碾碎旧砂，并在碾碎的旧砂中加入膨润土、煤粉和膨润土的合成粉及α淀粉，并混合均匀为造型原料；S2.将S1中制得的造型原料放置到模具上，压实后制造出上砂型和下砂型；S3.将覆膜砂射进差速器壳芯盒内，固化形成砂芯；S4.将一环形冷铁定位设置在S2中制得的下砂型中；将S3中制得的砂芯定位放置到环形冷铁上；S5.制得用来浇注的完整铸型；S6.将Q10生铁、废钢和回炉料作为炉料熔炼为铁水；S7.对S6中制得的铁水进行球化和孕育处理；S8.将S7中球化和孕育后的铁水浇注到完整铸型中，在浇注时进行随流孕育，冷却成型为差速器壳毛坯；S9.得到差速器壳。

Description

一种差速器壳防松缩铸造方法
技术领域
本发明涉及差速器铸造领域，特别是涉及一种差速器壳防松缩铸造方法。
背景技术
差速器壳结构大多为中空的锥环形铸件，其上小下大，中间连接处为铸造热节，铸造时热节处铁水凝固慢，两侧铁水凝固得快，自补缩不能完全满足铸件收缩需求，容易产生缩孔、缩松类缺陷。
为了尽可能解决差速器壳缩松和松缩等缺陷，现有技术中通产采用顶部压边或在大法兰处设置侧冒口的方式进行补缩。由于补缩距离偏远，顶部压边冒口的补缩方式采用的是冷冒口，很难将铁水补进铸件内部，不能消除缩孔、缩松缺陷；采用大法兰处设置侧冒口的补缩，尽管将铸件全部放在下砂型，但最大热节处仍然会出现缩松缺陷，补缩方式效果不稳定，通常会在加工后暴露出来而导致铸件报废。另外，顶注式浇注方法会冲刷型腔，导致铸件表面质量差。
因此，越来越需要一种可以防止出现缩孔、松缩等缺陷的差速器铸造方法。
发明内容
基于此，本发明的目的在于，提供一种差速器壳防松缩铸造方法，其具有防止铸件出现松缩缺陷、铸件质量好、铸造效率高的优点。
一种差速器壳防松缩铸造方法，包括以下步骤：
S1.碾碎旧砂，并在碾碎的旧砂中加入膨润土、煤粉和膨润土的合成粉以及α淀粉，并混合均匀为造型原料，其中，膨润土、煤粉和膨润土的合成粉以及α淀粉占旧砂的质量比分别为0.9-1.5％、0.27-0.675％和0.8-1.5％；
S2.将差速器壳模具置于静压造型机上，将S1中制得的造型原料放置到模具上，压实后制造出上砂型和下砂型；
S3.将覆膜砂射进差速器壳芯盒内，并将芯盒加热至200-300℃，30-60s后固化形成砂芯；
S4.将一环形冷铁定位设置在S2中制得的下砂型中；将S3中制得的砂芯定位放置到环形冷铁上，并使环形冷铁位于形成铸件的最大热节处；S5.将S2中制得的上砂型与S4中设置环形冷铁后的下砂型合拢，制得用来浇注的完整铸型；完整铸型的浇注入口位于其底部边缘，且所述浇注入口与浇道之间设置有一冒口；
S6.将Q10生铁、废钢和回炉料作为炉料熔炼为铁水，其中，Q10生铁、废钢、回炉料的质量比为30％：50％：20％，铁水的出炉温度为1450-1500℃；
S7.在S6中制得的铁水中加入球化剂和孕育剂，并进行球化和孕育处理，其中，加入的球化剂和孕育剂占铁水总质量的百分比为1-1.3％和0.6-1.2％；
S8.将S7中球化和孕育后的铁水采用底注式浇注通过浇道浇注到S5中制得的完整铸型中，在浇注时进行随流孕育，并使铁水冷却成型为差速器壳毛坯。
本发明的差速器壳防松缩铸造方法通过在完整铸型和浇道之间设置冒口，实现底注式浇注，使充型平稳，避免铁水冲刷型腔，且冒口可以对铸件进行补缩；铁水在最大热节处因与设置的冷铁接触而受到激冷，铁水冷却速度加快后，可以实现冒口对铸件热结的有效补缩，防止出现松缩等缺陷，保证铸件的致密性。
进一步地，所述S2中制得的砂型的硬度为85-95HB，湿压强度为0.13-0.20MPa，热湿拉强度≥2.80KPa，紧实率为24-40，透气性为110-160，灼减量为5-8％，水分含量为3.3-4.3％，含泥量为11-14％
进一步地，所述S3中制得的砂芯的结壳厚度为8-10mm。
进一步地，所述S6中制得的铁水中碳、硅、锰和铜占铁水总质量的百分比分别为3.8％-3.85％、1.5％-1.6％、0.25％-0.30％和0.3％-0.35％；所述S6中制得的铁水中的磷占铁水总质量的百分比≤0.03％，硫占铁水总质量的百分比≤0.025％。
进一步地，所述S6中铁水的熔炼过热温度为1500-1510℃，初始浇注温度为1370-1390℃，浇注的最后一箱铁水温度≥1350℃。
进一步地，所述S7中分别在球化包和浇注包中分两次加入硅钡钙孕育剂，其中，在球化包和浇注包中加入的孕育剂分别占铁水总质量的百分比为0.3-0.6％和0.3-0.6％。
进一步地，所述孕育剂为Si50Ba15Ca10孕育剂。
进一步地，所述S7中的球化剂和孕育剂在加入铁水之前在80℃下恒温干燥至少2小时。
进一步地，所述S7中铁水球化和孕育后的碳、硅、锰和铜占铁水总质量的百分比分别为3.55％-3.65％、2.4％-2.5％、0.25％-0.30％和0.3％-0.35％；所述S7中铁水球化和孕育后的磷占铁水总质量的百分比≤0.03％，硫占铁水总质量的百分比≤0.02％。
进一步地，所述S8中随流孕育加入的孕育剂占铁水总质量的0.1％；铁水浇注之后为自然冷却，且自然冷却时间≥2h。
进一步地，还包括S9，将S8中制得的差速器壳毛坯中的冷铁敲落，切除冒口并进行抛丸处理，得到差速器壳。
进一步地，所述S9中使用切割机或液压分离机切除差速器壳毛坯上的冒口，抛丸处理时间为7-10min，其中，抛丸材料为钢丸，钢丸的直径φ≤2.0mm。
相对于现有技术，本发明的差速器壳防松缩铸造方法通过在完整铸型和浇道之间设置冒口，实现底注式浇注，使充型平稳，避免铁水冲刷型腔，且冒口可以对铸件进行补缩；铁水在最大热节处因与设置的冷铁接触而受到激冷，铁水冷却速度加快后，可以实现冒口对铸件热结的有效补缩，防止出现松缩等缺陷，保证铸件的致密性。本发明的差速器壳防松缩铸造方法具有防止铸件出现松缩缺陷、铸件质量好、铸造效率高等优点。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
图1是差速器壳防松缩铸造方法的浇注示意图。
图2是差速器壳的结构示意图。
具体实施方式
实施例一
请参阅图1和图2。图1是差速器壳防松缩铸造方法的浇注示意图。图2是差速器壳的结构示意图。
本实施例的差速器壳防松缩铸造方法，包括以下步骤：
S1.碾碎旧砂，并在碾碎的旧砂中加入膨润土、煤粉和膨润土的合成粉以及α淀粉，并混合均匀为造型原料，其中，膨润土、煤粉和膨润土的合成粉以及α淀粉占旧砂的质量比分别为0.9-1.5％、0.27-0.675％和0.8-1.5％，本实施例优选地将膨润土、煤粉和膨润土的合成粉以及α淀粉占旧砂的质量比分别设置为1.2％、0.4％和1.1％。
S2.将差速器壳模具置于静压造型机上，将S1中制得的造型原料放置到模具上，压实后制造出上砂型1和下砂型2。
本实施例的所述S2中制得的砂型的硬度为85-95HB，湿压强度为0.13-0.20MPa，热湿拉强度≥2.80KPa，紧实率为24-40，透气性为110-160，灼减量为5-8％，水分含量为3.3-4.3％，含泥量为11-14％。将砂型的硬度、湿压强度、热湿拉强度、紧实率、透气性、灼减量、水分含量和含泥量控制在上述范围内，可以使砂型获得最佳的铸造性能，确保铸件质量。
S3.将覆膜砂射进差速器壳芯盒内，并将芯盒加热至200-300℃，30-60s后固化形成砂芯；本实施例的芯盒加热温度优选地设置为260℃，固化时间优选地设置在40秒。
S4.将一环形冷铁3定位设置在S2中制得的下砂型2中；将S3中制得的砂芯定位放置到环形冷铁3上，并使环形冷铁3位于形成铸件的最大热节处；本实施例的环形冷铁3的高位25mm，外径为20mm，并优选地在环形冷铁3与铸件的接触面刷上涂料。
将环形冷铁3放置在形成铸件的最大热节处，可以使铁水在砂芯的最大热结处因为受到冷铁的激冷而加快冷却速度，且补缩效果好，有效地保证了铸件的致密性；另外，将冷铁设置在下砂型2，不但便于安放冷铁，还有利于铸造完成后的冷铁的清理，轻敲即可将冷铁分离。
S5.将S2中制得的上砂型1与S4中设置环形冷铁3后的下砂型2合拢，制得用来浇注的完整铸型；在完整铸型的浇注入口与浇道5之间设置一冒口4。本实施例的上砂型1和下砂型2采用定位销进行定位，以确保定位精准。
冒口4的设置可以实现铁水底注式浇注，使充型平稳，避免出现铁水冲刷型腔导致铸件表面质量差的现象，且冒口4具有很强的补缩能力，可以在浇注过程中对铸件进行补缩。
S6.将Q10生铁、废钢和回炉料作为炉料熔炼为铁水，其中，Q10生铁、废钢、回炉料的质量比为30％：50％：20％，铁水的出炉温度可以为1450-1500℃，本实施例的铁水的出炉温度优选地设置在1480℃。
所述S6中铁水的熔炼过热温度为1500-1510℃，初始浇注温度为1370-1390℃。一般一包铁水可以浇注10箱铸型，保证浇注的最后一箱铁水温度≥1350℃。
本实施例优选地将所述S6中制得的铁水中碳、硅、锰和铜占铁水总质量的百分比控制在3.8％-3.85％、1.5％-1.6％、0.25％-0.30％和0.3％-0.35％。所述S3中制得的铁水中的磷占铁水总质量的百分比≤0.03％，硫占铁水总质量的百分比≤0.025％。
S7.在S6中制得的铁水中加入球化剂和孕育剂，并进行球化和孕育处理，其中，加入的球化剂和孕育剂占铁水总质量的百分比可以为1-1.3％和0.6-1.2％。为了获得优良的孕育效果，分别在球化包和浇注包中分两次加入孕育剂，其中，在球化包和浇注包中加入的孕育剂分别占铁水总质量的百分比为0.3-0.6％和0.3-0.6％，本实施例加入的孕育剂为硅钡钙孕育剂，并优选地选用Si50Ba15Ca10孕育剂。
本实施例加入的球化剂和孕育剂占铁水总质量的百分比分别为1.2％和0.8％，其中，在球化包和浇注包中加入的孕育剂分别占铁水总质量的百分比分别为0.4％和0.4％，本实施例加入的球化剂和孕育剂占铁水总质量的百分比为最佳实施比例，可最大程度地提高对铁水的孕育效果，使铸造出的铸件具有优良的力学性能。
另外，为了使球化剂和孕育剂发挥最大功效，本实施例优选地将球化剂和孕育剂在加入铁水之前在80℃下恒温干燥至少2小时。
本实施例将所述S7中铁水球化和孕育后的碳、硅、锰和铜占铁水总质量的百分比控制在3.55％-3.65％、2.4％-2.5％、0.25％-0.30％和0.3％-0.35％；并使铁水球化和孕育后的磷占铁水总质量的百分比≤0.03％，硫占铁水总质量的百分比≤0.02％，使残留镁含量在0.04-0.06％之间，碳当量在4.3-4.6％之间。
S8.将S7中球化和孕育后的铁水通过浇道5浇注到S5中制得的完整铸型中，在浇注时进行随流孕育，并使铁水冷却成型为差速器壳毛坯。
本实施例的随流孕育加入的孕育剂占铁水总质量的0.1％。
本实施例的所述S8中铁水浇注之后为自然冷却，且自然冷却时间≥2h，本实施例的冷却时间为3h。
S9.将S8中制得的差速器壳毛坯中的冷铁敲落，切除冒口并进行抛丸处理，得到差速器壳a。
本实施例优选地使用切割机或液压分离机切除差速器壳毛坯上的冒口，且抛丸处理时间设置在7-10min。本实施例的抛丸处理时间为8min，抛丸材料为钢丸，钢丸的直径φ≤2.0mm，可以优选地将钢丸的直径设置为1.6mm。
相对于现有技术，本发明的差速器壳防松缩铸造方法通过在完整铸型和浇道之间设置冒口，实现底注式浇注，使充型平稳，避免铁水冲刷型腔，且冒口可以对铸件进行补缩；铁水在最大热节处因与设置的冷铁接触而受到激冷，铁水冷却速度加快后，可以实现冒口对铸件热结的有效补缩，防止出现松缩等缺陷，保证铸件的致密性。本发明的差速器壳防松缩铸造方法具有防止铸件出现松缩缺陷、铸件质量好、铸造效率高等优点。
实施例二
本实施例的差速器壳防松缩铸造方法与实施例一的差速器壳防松缩铸造方法大致相同，不同之处在于：
本实施例的S1中地将膨润土、煤粉和膨润土的合成粉以及α淀粉占旧砂的质量比分别设置为0.9％、0.675％和0.8％。
本实施例的S6中铁水的出炉温度设置在1450℃。
本实施例的S7中加入的球化剂和孕育剂占铁水总质量的百分比分别为1.0％和1.2％，其中，在球化包和浇注包中加入的孕育剂分别占铁水总质量的百分比分别为0.6％和0.6％。
本实施例的S8中的自然冷却时间为2h。
本实施例的S9中的抛丸处理时间为7min，钢丸的直径为2.0mm。
实施例三
本实施例的差速器壳防松缩铸造方法与实施例一的差速器壳防松缩铸造方法大致相同，不同之处在于：
本实施例的S1中地将膨润土、煤粉和膨润土的合成粉以及α淀粉占旧砂的质量比分别设置为1.5％、0.27％和1.5％。
本实施例的S6中铁水的出炉温度设置在1500℃。
本实施例的S7中加入的球化剂和孕育剂占铁水总质量的百分比分别为1.3％和0.6％，其中，在球化包和浇注包中加入的孕育剂分别占铁水总质量的百分比分别为0.3％和0.3％。
本实施例的S8中的自然冷却时间为4h。
本实施例的S9中的抛丸处理时间为10min，钢丸的直径为1.5mm。
实施例四
本实施例的差速器壳防松缩铸造方法与实施例一的差速器壳防松缩铸造方法大致相同，不同之处在于：
本实施例的S1中地将膨润土、煤粉和膨润土的合成粉以及α淀粉占旧砂的质量比分别设置为1.0％、0.5％和1.3％。
本实施例的S6中铁水的出炉温度设置在1475℃。
本实施例的S7中加入的球化剂和孕育剂占铁水总质量的百分比分别为1.15％和1.0％，其中，在球化包和浇注包中加入的孕育剂分别占铁水总质量的百分比分别为0.5％和0.5％。
本实施例的S8中的自然冷却时间为2.5h。
本实施例的S9中的抛丸处理时间为9min，钢丸的直径为1.8mm。
相对于现有技术，本发明的差速器壳防松缩铸造方法通过在完整铸型和浇道5之间设置冒口4，实现底注式浇注，使充型平稳，避免铁水冲刷型腔，且冒口4可以对铸件进行补缩；铁水在最大热节处因与设置的冷铁接触而受到激冷，铁水冷却速度加快后，可以实现冒口4对铸件热结的有效补缩，防止出现松缩等缺陷，保证铸件的致密性。本发明的差速器壳防松缩铸造方法具有防止铸件出现松缩缺陷、铸件质量好、铸造效率高等优点。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种差速器壳防松缩铸造方法，包括以下步骤：
S1.碾碎旧砂，并在碾碎的旧砂中加入膨润土、煤粉和膨润土的合成粉以及α淀粉，并混合均匀为造型原料，其中，膨润土、煤粉和膨润土的合成粉以及α淀粉占旧砂的质量比分别为0.9-1.5％、0.27-0.675％和0.8-1.5％；
S2.将差速器壳模具置于静压造型机上，将S1中制得的造型原料放置到模具上，压实后制造出上砂型和下砂型；
S3.将覆膜砂射进差速器壳芯盒内，并将芯盒加热至200-300℃，30-60s后固化形成砂芯；
S4.将一环形冷铁定位设置在S2中制得的下砂型中；将S3中制得的砂芯定位放置到环形冷铁上，并使环形冷铁位于形成铸件的最大热节处；
S5.将S2中制得的上砂型与S4中设置环形冷铁后的下砂型合拢，制得用来浇注的完整铸型；完整铸型的浇注入口位于其底部边缘，且所述浇注入口与浇道之间设置有一冒口；
S6.将Q10生铁、废钢和回炉料作为炉料熔炼为铁水，其中，Q10生铁、废钢、回炉料的质量比为30％：50％：20％，铁水的出炉温度为1450-1500℃；
S7.在S6中制得的铁水中加入球化剂和孕育剂，并进行球化和孕育处理，其中，加入的球化剂和孕育剂占铁水总质量的百分比为1-1.3％和0.6-1.2％；
S8.将S7中球化和孕育后的铁水采用底注式浇注通过浇道浇注到S5中制得的完整铸型中，在浇注时进行随流孕育，并使铁水冷却成型为差速器壳毛坯。
2.根据权利要求1所述的差速器壳防松缩铸造方法，其特征在于：所述S2中制得的砂型的硬度为85-95HB，湿压强度为0.13-0.20MPa，热湿拉强度≥2.80KPa，紧实率为24-40，透气性为110-160，灼减量为5-8％，水分含量为3.3-4.3％，含泥量为11-14％。
3.根据权利要求1或2所述的差速器壳防松缩铸造方法，其特征在于：所述S3中制得的砂芯的结壳厚度为8-10mm。
4.根据权利要求1所述的差速器壳防松缩铸造方法，其特征在于：所述S6中制得的铁水中碳、硅、锰和铜占铁水总质量的百分比分别为3.8％-3.85％、1.5％-1.6％、0.25％-0.30％和0.3％-0.35％；所述S6中制得的铁水中的磷占铁水总质量的百分比≤0.03％，硫占铁水总质量的百分比≤0.025％。
5.根据权利要求1或4所述的差速器壳防松缩铸造方法，其特征在于：所述S6中铁水的熔炼过热温度为1500-1510℃，初始浇注温度为1370-1390℃，浇注的最后一箱铁水温度≥1350℃。
6.根据权利要求1所述的差速器壳防松缩铸造方法，其特征在于：所述S7中分别在球化包和浇注包中分两次加入硅钡钙孕育剂，其中，在球化包和浇注包中加入的孕育剂分别占铁水总质量的百分比为0.3-0.6％和0.3-0.6％。
7.根据权利要求6所述的差速器壳防松缩铸造方法，其特征在于：所述孕育剂为Si50Ba15Ca10孕育剂。
8.根据权利要求1或6所述的差速器壳防松缩铸造方法，其特征在于：所述S7中的球化剂和孕育剂在加入铁水之前在80℃下恒温干燥至少2小时。
9.根据权利要求1或6所述的差速器壳防松缩铸造方法，其特征在于：所述S7中铁水球化和孕育后的碳、硅、锰和铜占铁水总质量的百分比分别为3.55％-3.65％、2.4％-2.5％、0.25％-0.30％和0.3％-0.35％；所述S7中铁水球化和孕育后的磷占铁水总质量的百分比≤0.03％，硫占铁水总质量的百分比≤0.02％。
10.根据权利要求1所述的差速器壳防松缩铸造方法，其特征在于：所述S8中随流孕育加入的孕育剂占铁水总质量的0.1％；铁水浇注之后为自然冷却，且自然冷却时间≥2h。
11.根据权利要求1所述的差速器壳防松缩铸造方法，其特征在于：还包括S9，将S8中制得的差速器壳毛坯中的冷铁敲落，切除冒口并进行抛丸处理，得到差速器壳。
12.根据权利要求11所述的差速器壳防松缩铸造方法，其特征在于：所述S9中使用切割机或液压分离机切除差速器壳毛坯上的冒口，抛丸处理时间为7-10min，其中，抛丸材料为钢丸，钢丸的直径φ≤2.0mm。
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