CN108500233A - 一种铸件局部提高硬度的方法 - Google Patents

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李宏兴
王立波
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D15/00—Casting using a mould or core of which a part significant to the process is of high thermal conductivity, e.g. chill casting; Moulds or accessories specially adapted therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
    • B22D27/18—Measures for using chemical processes for influencing the surface composition of castings, e.g. for increasing resistance to acid attack

Abstract

本发明提供一种铸件局部提高硬度的方法，属于铸造领域，铸件铸造前，在型芯的外表面或模型的型腔内表面分布设置含有含合金材料的电炉丝，金属液浇入后电炉丝被熔化或电炉丝部分熔化，在的激冷作用下，电炉丝中合金元素扩散在设置位置附近的铸造中，未熔化电炉丝与铸件形成一体，利用这种方法提高铸件局部硬度，可丰富提高铸件硬度的方法，打破传统提高铸件硬度中各种条件的限制，可实现所需部位的硬度提高，满足铸件产品在实际使用中的硬度要求，保证产品的耐磨度，延长铸件产品的使用寿命。

Description

一种铸件局部提高硬度的方法
技术领域
本发明涉及一种提高硬度的方法，特别涉及一种铸件局部提高硬度的方法，属于铸造领域。
背景技术
在铸造行业，有许多铸造的机械零件局部硬度比其它部位高的要求，在铸造过程中常用的工艺方法有如下几种：1.双金属液浇注法：分别熔化含合金的金属液和普通的金属液，浇注时用隔板隔开或按顺序浇注形成不同部位材质化学成分不同，从而达到含合金部位耐磨性高于其它部位的目的。2.铸渗法，即给型芯表面涂含有合金的涂层，浇注后涂层内的合金扩散渗入铸件表层一定的深度，使铸件表层硬度提高，从而达到耐磨的目的。3.镶铸法，在型腔内镶嵌耐磨块，浇注后耐磨块镶嵌在铸件内，从而达到铸件有镶嵌块的部位耐磨性高的目的。4.激冷法，铸件需要耐磨的部位造型或制芯时使用导热率高的材料（冷铁），浇注金属液后由于高导热率材料的激冷作用，使铸件局部金相组织不同于其它部位而耐磨。上述方法是提高铸件耐磨的方法，但是，在实际生产中，由于铸件形状的限制，现场材料的限制，制造工艺的限制或要求达到硬度等的限制，希望能够有新的提高铸件硬度或耐磨性的方法。
发明内容
针对铸件因各种条件的限制，希望能够有与上述提高铸件硬度不同的新方法应用于实际生产中，本发明提供一种铸件局部提高硬度的方法，该方法与镶嵌法的不同在于所使用的材料形状、分布方法、原理不同，能够丰富提高铸件硬度的方法，实现铸件局部硬度的提高，满足产品的工艺要求。
本发明的技术方案是：一种铸件局部提高硬度的方法，包括铸造型芯和模型，铸造前，在型芯的外表面或模型的型腔内表面分布设置含有高合金材料的电炉丝，金属液浇入型腔内以后，电炉丝被全部熔化或部分熔化，在电炉丝的激冷作用下，电炉丝中合金元素扩散在设置位置附近的金属液中，如果电炉丝未熔化，电炉丝与铸件形成一体；
进一步，所述电炉丝被熔化的方法包括提高铸件金属液体温度和/或降低电炉丝直径，电炉丝部分熔化方法包括提高电炉丝直径和/或降低铸件金属液温度；
进一步，局部提高硬度的方法包括提高电炉丝分布密度或采用高合金材料含量的电炉丝方法；
进一步，所述型芯外表面或型腔内表面分布设置的含有高合金材料的电炉丝的状态，包括螺旋状缠绕状态、直线状或曲线状固定状态；
进一步，所述含合金材料的电炉丝包括高铬型、铬镍型电炉丝，电炉丝中铬的含有量在20%～35%，电炉丝的直径在1mm-2mm之间。
本发明具有的积极效果是：通过砂芯的外表面或型腔内表面分布设置含合金材料的电炉丝，能够使电炉丝在熔化的金属液体作用下，达到全熔化或部分熔化，从而在金属液体中分散熔化的合金材料或将部分未熔化的合金电炉丝与周围金属基体冶金结合，特别是在激冷条件作用下，能够在电炉丝设置附近位置上分散耐磨合金元素，能够达到提高局部铸件硬度的目的，另外，由于对铸件硬度要求的不同，可采用不同合金含量的电炉丝、采用电炉丝的不同分布密度、调整金属液的熔化温度、选择不同直径的电炉丝等方法来实现，也可采用不同化学成分含量的合金电炉丝实现不同的铸件局部硬度。利用这种方法提高铸件局部硬度，可丰富提高铸件硬度的方法，打破传统提高铸件硬度中各种条件的限制，可实现所需部位的硬度提高，满足铸件产品在实际使用中的硬度要求，保证产品的耐磨度，延长铸件产品的使用寿命。
附图说明
图1砂芯外表面缠绕电炉丝的示意图。
图2 利用本发明提高铸件轴孔硬度的产品立体图。
图3 利用本发明提高铸件轴孔硬度的产品侧面图。
图4 利用本发明提高铸件轴孔硬度的产品下端端面图。
标号说明：10-型芯、11-电炉丝、20-实锥、21-轴孔。
具体实施方式
以下参照附图就本发明的具体技术方案进行说明。
本发明的技术方案是一种铸件局部提高硬度的方法，包括铸造砂芯10和型腔，铸造前，在砂芯10的外表面或型腔内表面分布设置含有含合金材料的电炉丝11，金属液浇入型腔内部以后，电炉丝11被熔化或电炉丝11部分熔化，在电炉丝的激冷作用下，电炉丝11中合金元素只能扩散在设置位置附近的金属中，如果电炉丝未熔化，电炉丝11就会与周围金属冶金结合形成一体。
所述电炉丝11被熔化的方法包括提高铸件金属液体温度和/或降低电炉丝11直径，电炉丝部分熔化方法包括提高电炉丝11的直径和/或降低铸件金属液温度。
局部提高硬度的方法包括提高电炉丝11分布密度或采用高合金材料含量的电炉丝方法。
所述型芯10外表面或型腔内表面分布设置的含有含合金材料的电炉丝11的状态，包括螺旋状缠绕状态、直线状或曲线状固定状态。
所述含合金材料的电炉丝11包括高铬型、铬镍型等种类的电炉丝，电炉丝11中铬的含有量在20%～35%，电炉丝11的直径在1mm-2mm之间，螺旋直径可按需定制。
实施例1
本实施例是针对实锥20产品制造过程中采用提高铸件局部硬度的方法。
图1是型芯10外周缠绕电炉丝11的示意图、利用本发明提高铸造轴孔硬度的产品立体图、图3 是 利用本发明提高铸造轴孔硬度的产品侧面图、图4 是 利用本发明提高铸件轴孔硬度的产品下端端面图。
实锥20是路桥桩孔打孔设备上的主要工作零件，在地下岩石中冲击打孔，工作环境恶劣，磨损较快，从1吨至7吨是一个系列产品，其代表种类之一材质是低合金铸钢件，工作时轴孔21内部磨损很快，实锥20的轴孔21内部需要提高硬度，延长产品寿命。
没有采用本发明中的技术方案前，实锥20使用到160小时左右就需要停工把磨损变大的轴孔21补焊到合适的直径，补焊后的轴孔21内壁不光滑，同轴度误差较大，野外作业又没有机床加工轴孔21，再者实锥20外形尺寸较大，重量6.5吨、直径1.5m，轴孔21在施工现场没有加工条件，焊接后的轴孔会出现工作时实锥20摆动较大，地下打的桩孔直径就会随之变大，工程成本增加。如果轴孔21不补焊，实锥20工作时摆动更大，地下打的桩孔直径更大，工程成本也更大。
实施本技术方案时，参照图1在型芯10的外周缠绕含铬量在30%的电炉丝11，电炉丝11的线径是2mm，螺旋直径是15mm，实锥20的规格为1.5m，轴孔21尺寸Ø126×110，硬化层深度20mm，被硬化的铸钢基体重量是8kg，加入电炉丝11合金10%，即给圆柱砂芯外表面绕电炉丝0.8kg，用铁钉固定好，在型腔内下好缠绕电炉丝11的砂芯10、经合箱、浇注熔炼好的钢水，浇注温度为1560℃，冷却清砂后成型。
利用上述工艺制造出的实锥20在实际工作中的使用时间提高到大于1350小时，使用寿命得到了大幅度的提高，再经过焊补轴孔21，仍然能够延长实锥的使用时间。利用本发明的工艺后，即使是长时间工作其磨损量也很小，基本保持轴孔21原设计直径，最大的优点是向地下岩石里面打孔时，打出的孔径能够达到设计要求，不但保证工程质量，而且避免浪费，降低成本。
上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明的实施范围，它可以应用到所有需要局部提高耐磨性铸件的生产中，电炉丝11的成分也不仅限于以上所述，只要含有能够提高铸造金属耐磨性的合金均可使用，也是本发明权利要求范围。
本发明通过型芯10的外表面或模型的型腔内表面分布设置含高合金材料的电炉丝11，能够使高铬型电炉丝11在熔化的金属液体作用下，达到全熔化或部分熔化，从而在金属液体中分散熔化的合金材料或将部分未熔化的合金电炉丝11与周围金属基体冶金结合由于电炉丝的激冷作用，合金元素能够在电炉丝11设置附近位置上分散而不会扩散太远，能够达到提高局部铸件硬度的目的；另外，由于对铸件硬度要求的不同，可采用不同合金含量的电炉丝11、采用电炉丝11的不同分布密度、调节金属液的熔化温度、选择不同直径的电炉丝11等方法来实现，也可采用不同化学成分的合金电炉丝11实现铸件局部硬度。利用这种方法可提高铸件局部硬度，可丰富提高铸件硬度的方法，打破传统提高铸件硬度中各种条件的限制，可实现所需部位的硬度提高，满足铸件产品在实际使用中的硬度要求，保证产品的耐磨度，延长铸件产品的使用寿命。

Claims (5)

1.一种铸件局部提高硬度的方法，包括铸造型芯和模型，其特征在于：铸造前，在型芯的外表面或模型的型腔内表面分布设置含有高合金材料的电炉丝，金属液浇入型腔内以后，电炉丝被全部熔化或部分熔化，在电炉丝的激冷作用下，电炉丝中合金元素扩散在设置位置附近的金属液中，如果电炉丝未熔化，电炉丝与铸件形成一体。
2.根据权利要求1所述的一种铸件局部提高硬度的方法，其特征在于：所述电炉丝被熔化的方法包括提高铸件金属液体温度和/或降低电炉丝直径，电炉丝部分熔化方法包括提高电炉丝直径和/或降低铸件金属液温度。
3.根据权利要求1所述的一种铸件局部提高硬度的方法，其特征在于：局部提高硬度的方法包括提高电炉丝分布密度或采用高合金材料含量的电炉丝方法。
4.根据权利要求1所述的一种铸件局部提高硬度的方法，其特征在于：所述型芯外表面或型腔内表面分布设置的含有高合金材料的电炉丝的状态，包括螺旋状缠绕状态、直线状或曲线状固定状态。
5.根据权利要求1或3所述的一种铸件局部提高硬度的方法，其特征在于：所述含合金材料的电炉丝包括高铬型、铬镍型电炉丝，电炉丝中铬的含有量在20%～35%，电炉丝的直径在1mm-2mm之间。
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