CN109382485A - 一种提高车用盘类件铸造精度的铸造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高车用盘类件铸造精度的铸造工艺，主要涉及铸造领域，应用于车用盘类件的铸造，解决了现有技术中盘类件铸造精度较低的问题，其技术要点是：一种砂型铸造模具；所述砂型铸造模具由聚苯乙烯材料和金属材料组成；其步骤是：1）制备模具；2）制备耐涂覆溶液；3）模具涂覆；5）造型；6）浇铸工件；7）清砂检测；本发明通过取消砂芯，采用消失模材料部分替换金属模具的方法浇铸盘类零件，提高不易铸造部位的精度，且相对于消失模的铸造工艺，节省了铸造成本。
Description
技术领域
本发明涉及铸造领域，具体是一种提高车用盘类件铸造精度的铸造工艺。
背景技术
汽车噪音是在汽车行驶或制动过程中发出的影响人类听觉感受的声音，引起汽车噪音的原因有很多种，其中汽车零部件的固有频率是影响汽车噪音的一个重要因素，如果汽车零部件的固有频率相同，在汽车行驶过程中会发生共振，直接影响了汽车的行驶安全和舒适度。
如何保证汽车制动盘的固有频率的合格是在汽车设计过程中需要考虑的问题，目前对制动盘固有频率的控制一般是设计阶段进行有限元分析，以保证制动盘的固有频率符合设计要求，但是，因为铸造误差，制动盘实际尺寸和有限元分析的尺寸存在误差，故使得制造过程中出现制动盘固有频率不合格的工件，目前解决铸件精度不足的方法是优化铸造工艺或者更换铸造方法，例如采用消失模铸造，但是消失模铸造相对于传统的砂型铸造成本太高，不满足精益化生产的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高车用盘类件铸造精度的铸造工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种砂型铸造模具，所述砂型铸造模具采用聚苯乙烯材料和金属材料制备而成；所述砂型铸造模具表面涂有耐火材料；所述耐火材料具有铸造过程中防粘砂，防气孔，防砂眼的作用。
作为本发明进一步的方案：所述耐火材料成分包括铝矾土、铝矾土、石英粉、酚醛树脂、白乳胶、钙膨润土、洗衣粉和异丙醇。
作为本发明再进一步的方案：所述耐火材料成分添加配比为90质量份铝矾土添加8-12份石英粉、1-2份酚醛树脂、1-2份白乳胶、2-4份钙膨润土、0.1-0.2份洗衣粉和0.3-0.4份异丙醇。
一种采用上述砂型铸造模具的提高车用盘类件铸造精度的铸造工艺，包括如下步骤：
1）制备模具：对客户工件数据进行分析，确定其分型面和模具形状，然后技术人员根据分析结果加工出砂型铸造模具；
2）制备耐涂覆溶液：取8-12质量份耐火材料、75-85质量份水基溶液和8-12质量份粘接剂添加至搅拌机中搅拌5-10min，制得涂覆溶液；
3）模具涂覆：将砂型铸造模具浸涂后凉挂在空气中风干一天，第二天再次浸涂后，用电烤炉烘干2-3h，烘干温度要严格控制在150℃～200℃；
4）型砂制备：取原砂、黏土、水按照比例混合均匀，制得型砂；
5）造型：将砂型铸造模具放入砂箱中在造型机上进行造型，加工出型腔、浇冒口、通气孔和浇铸系统，然后取出砂型铸造模具金属部分，将上下砂箱合箱；
6）浇铸工件：将合箱后的砂箱置入负压抽气设备中，然后通过浇冒口向砂箱中注入铁水，同时负压抽气设备抽取砂箱中产生的空气，直至砂箱中充满铁水，然后冷却；
7）清砂检测：待冷却完成后，打开砂箱，将其放入落砂设备中进行落砂处理，然后去除工件上多余的材料，最后检测工件铸造质量，将合格件存入仓库。
进一步的，步骤2）中，所述水基溶液中含有4%-6%的钠基膨润土和2%-6%的羧甲基纤维素。
再进一步的，步骤2）中，所述粘接剂含有硅溶胶和聚乙烯醇；所述硅溶胶和聚乙烯醇的比例为4:3。
再进一步的，步骤4）中，所述型砂中原砂、黏土和水的混合比例为85:9:6。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过取消砂芯，采用消失模材料部分替换金属模具的方法浇铸盘类零件，提高不易铸造部位的精度，且相对于消失模的铸造工艺，节省了铸造成本。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明，下面所述的实施例中，以制动盘铸造作为具体形式说明本发明的方案，但本发明并不局限于制动盘的铸造。
实施例1
一种砂型铸造模具，所述砂型铸造模具采用聚苯乙烯材料和金属材料制备而成；所述砂型铸造模具表面涂有耐火材料；所述耐火材料具有铸造过程中防粘砂，防气孔，防砂眼的作用。所述耐火材料成分包括铝矾土、铝矾土、石英粉、酚醛树脂、白乳胶、钙膨润土、洗衣粉、异丙醇；所述耐火材料各成分添加配比为每90质量份铝矾土添加8份石英粉、1份酚醛树脂、1份白乳胶、2份钙膨润土、0.1份洗衣粉和0.3份异丙醇。
一种采用上述砂型铸造模具的提高车用盘类件铸造精度的铸造工艺，包括如下步骤：
1）制备模具：对客户制动盘数据进行分析，确定其分型面，以制动盘通风槽的一侧面作为分型面，然后将制动盘盘冒和一侧工作面作为上模具，制作成金属模具，将制动盘另一侧工作面作为下模具制作成金属模具，将制动盘通风槽加强筋作为中模具，制作成聚苯乙烯模具；所述上模具、中模具和下模具统称为砂型铸造模具；然后在加工时加工出浇注系统；
2）制备耐涂覆溶液：取8质量份耐火材料、75质量份水基溶液和8质量份粘接剂添加至搅拌机中搅拌5min，制得涂覆溶液；所述水基溶液中含有4%的钠基膨润土和2%的羧甲基纤维素，其余为水；所述粘接剂由质量配比为4:3的述硅溶胶和聚乙烯醇组成；所述耐火材料的添加比为每90质量份铝矾土添加8份石英粉、1份酚醛树脂、1份白乳胶、2份钙膨润土、0.1份洗衣粉和0.3份异丙醇。
3）模具涂覆：将砂型铸造模具浸涂后凉挂在空气中风干一天，第二天再次浸涂后，用电烤炉烘干2h，烘干温度要严格控制在150℃；
4）型砂制备：取原砂、黏土、水按照85:9:6质量比例混合均匀，制得型砂；
5）造型：将砂型铸造模具放入砂箱中在造型机上进行造型，并加工出型腔、浇冒口、通气孔和浇铸系统，然后取出上模具和下模具，将上中下三个砂箱合箱；
6）浇铸工件：将合箱后的砂箱置入负压抽气设备中，然后通过浇冒口向砂箱中注入铁水，同时负压抽气设备抽取砂箱中产生的空气，直至砂箱中充满铁水，然后冷却；
7）清砂检测：待冷却完成后，打开砂箱，将其放入落砂设备中进行落砂处理，然后去除工件上多余的材料，最后检测工件铸造质量，将合格件存入仓库。
实施例2
一种砂型铸造模具，所述砂型铸造模具采用聚苯乙烯材料和金属材料制备而成；所述砂型铸造模具表面涂有耐火材料；所述耐火材料具有铸造过程中防粘砂，防气孔，防砂眼的作用。所述耐火材料成分包括铝矾土、铝矾土、石英粉、酚醛树脂、白乳胶、钙膨润土、洗衣粉、异丙醇；所述耐火材料各成分添加配比为90质量份铝矾土添加12份石英粉、2份酚醛树脂、2份白乳胶、4份钙膨润土、0.2份洗衣粉和0.4份异丙醇。
一种采用上述砂型铸造模具的提高车用盘类件铸造精度的铸造工艺，包括如下步骤：
1）制备模具：对客户制动盘数据进行分析，确定其分型面，以制动盘通风槽的一侧面作为分型面，然后将制动盘盘冒和一侧工作面作为上模具，制作成金属模具，将制动盘另一侧工作面作为下模具制作成金属模具，将制动盘通风槽加强筋作为中模具，制作成聚苯乙烯模具；所述上模具、中模具和下模具统称为砂型铸造模具；然后在加工时加工出浇注系统；
2）制备耐涂覆溶液：取12质量份耐火材料、85质量份水基溶液和12质量份粘接剂添加至搅拌机中搅拌10min，制得涂覆溶液；所述水基溶液中含有6%的钠基膨润土和6%的羧甲基纤维素，其余为水；所述粘接剂由质量配比为4:3的述硅溶胶和聚乙烯醇组成；所述耐火材料中成分配比为每90质量份铝矾土添加12份石英粉、2份酚醛树脂、2份白乳胶、4份钙膨润土、0.2份洗衣粉和0.4份异丙醇。
3）模具涂覆：将砂型铸造模具浸涂后凉挂在空气中风干一天，第二天再次浸涂后，用电烤炉烘干3h，烘干温度要严格控制在200℃；
4）型砂制备：取原砂、黏土、水按照85:9:6质量比例混合均匀，制得型砂；
5）造型：将砂型铸造模具放入砂箱中在造型机上进行造型，并加工出型腔、浇冒口、通气孔和浇铸系统，然后取出上模具和下模具，将上中下三个砂箱合箱；
6）浇铸工件：将合箱后的砂箱置入负压抽气设备中，然后通过浇冒口向砂箱中注入铁水，同时负压抽气设备抽取砂箱中产生的空气，直至砂箱中充满铁水，然后冷却；
7）清砂检测：待冷却完成后，打开砂箱，将其放入落砂设备中进行落砂处理，然后去除工件上多余的材料，最后检测工件铸造质量，将合格件存入仓库。
实施例3
一种砂型铸造模具，所述砂型铸造模具采用聚苯乙烯材料和金属材料制备而成；所述砂型铸造模具表面涂有耐火材料；所述耐火材料具有铸造过程中防粘砂，防气孔，防砂眼的作用。所述耐火材料成分包括铝矾土、铝矾土、石英粉、酚醛树脂、白乳胶、钙膨润土、洗衣粉、异丙醇；所述耐火材料各成分添加配比为90质量份铝矾土添加10份石英粉、2份酚醛树脂、2份白乳胶、3份钙膨润土、0.1份洗衣粉和0.3份异丙醇。
一种采用上述砂型铸造模具的提高车用盘类件铸造精度的铸造工艺，包括如下步骤：
1）制备模具：对客户制动盘数据进行分析，确定其分型面，以制动盘通风槽的一侧面作为分型面，然后将制动盘盘冒和一侧工作面作为上模具，制作成金属模具，将制动盘另一侧工作面作为下模具制作成金属模具，将制动盘通风槽加强筋作为中模具，制作成聚苯乙烯模具；所述上模具、中模具和下模具统称为砂型铸造模具；然后在加工时加工出浇注系统；
2）制备耐涂覆溶液：取10质量份耐火材料、80质量份水基溶液和10质量份粘接剂添加至搅拌机中搅拌8min，制得涂覆溶液；所述水基溶液中含有5%的钠基膨润土和4%的羧甲基纤维素，其余为水；所述粘接剂由质量配比为4:3的述硅溶胶和聚乙烯醇组成；所述耐火材料成分配比为90质量份铝矾土添加10份石英粉、2份酚醛树脂、2份白乳胶、3份钙膨润土、0.1份洗衣粉和0.3份异丙醇。
3）模具涂覆：将砂型铸造模具浸涂后凉挂在空气中风干一天，第二天再次浸涂后，用电烤炉烘干3h，烘干温度要严格控制在180℃；
4）型砂制备：取原砂、黏土、水按照85:9:6质量比例混合均匀，制得型砂；
5）造型：将砂型铸造模具放入砂箱中在造型机上进行造型，并加工出型腔、浇冒口、通气孔和浇铸系统，然后取出上模具和下模具，将上中下三个砂箱合箱；
6）浇铸工件：将合箱后的砂箱置入负压抽气设备中，然后通过浇冒口向砂箱中注入铁水，同时负压抽气设备抽取砂箱中产生的空气，直至砂箱中充满铁水，然后冷却；
7）清砂检测：待冷却完成后，打开砂箱，将其放入落砂设备中进行落砂处理，然后去除工件上多余的材料，最后检测工件铸造质量，将合格件存入仓库。
对比例1
本对比例与实施例3相比，所述砂型铸造模具为全金属模具，其他的和实施例3相同。
对比例2
本对比例与实施例3相比，浇铸过程中不使用负压抽气设备，其他的和实施例3相同。
对比例3
本对比例与实施例3相比，所述砂型铸造模具为全金属模具，且浇铸过程中不使用负压抽气设备，即采用传统砂型铸造方法铸造。
性能试验
通过对实施例1-3和对比例1-3制得的铸造工件，检测工件的尺寸精度，具体方法是：
采用实施例1-3和对比例1-3的方法分别铸造30件制动盘毛坯，检测通风道加强筋尺寸和毛坯表面铸造缺陷，通过和图纸上的公称尺寸对比，得出其最大偏差。
经过试验得出一下结果：
表1实验结果
| 序号 | 数量 | 最大公差范围 | 单件铸造缺陷（处） |
| 实施例1 | 30 | ±0.25 | 1 |
| 实施例2 | 30 | ±0.3 | 1 |
| 实施例3 | 30 | ±0.25 | 0 |
| 对比例1 | 30 | ±0.5 | 1 |
| 对比例2 | 30 | ±0.4 | 4 |
| 对比例3 | 30 | ±0.6 | 2 |
由上述实验结果可知，采用实施例1-3的工艺铸造的制动盘零件，其铸造精度高于传统方法的铸造精度，且铸造缺陷少于传统方法。
上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (7)
1.一种砂型铸造模具，其特征在于，所述砂型铸造模具由聚苯乙烯材料和金属材料组成；所述砂型铸造模具表面涂有耐火材料。
2.根据权利要求1所述的砂型铸造模具，其特征在于，所述耐火材料成分包括铝矾土、铝矾土、石英粉、酚醛树脂、白乳胶、钙膨润土、洗衣粉和异丙醇。
3.根据权利要求2所述的砂型铸造模具，其特征在于，所述耐火材料成分添加配比为90质量份铝矾土添加8-12份石英粉、1-2份酚醛树脂、1-2份白乳胶、2-4份钙膨润土、0.1-0.2份洗衣粉和0.3-0.4份异丙醇。
4.一种采用权利要求1-3任一所述砂型铸造模具的提高车用盘类件铸造精度的铸造工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1）制备模具：对客户工件数据进行分析，确定其分型面和模具形状，然后技术人员根据分析结果加工出砂型铸造模具；
2）制备耐涂覆溶液：取8-12质量份耐火材料、75-85质量份水基溶液和8-12质量份粘接剂添加至搅拌机中搅拌5-10min，制得涂覆溶液；
3）模具涂覆：将砂型铸造模具浸涂后凉挂在空气中风干一天，第二天再次浸涂后，用电烤炉烘干2-3h，烘干温度要严格控制在150℃～200℃；
4）型砂制备：取原砂、黏土、水按照比例混合均匀，制得型砂；
5）造型：将铸造模具放入砂箱中在造型机上进行造型，加工出型腔、浇冒口、通气孔和浇铸系统，然后取出砂型铸造模具金属部分，将上下砂箱合箱；
6）浇铸工件：将合箱后的砂箱置入负压抽气设备中，然后通过浇冒口向砂箱中注入铁水，同时负压抽气设备抽取砂箱中产生的空气，直至砂箱中充满铁水，然后冷却；
7）清砂检测：待冷却完成后，打开砂箱，将其放入落砂设备中进行落砂处理，然后去除工件上多余的材料，最后检测工件铸造质量，将合格件存入仓库。
5.根据权利要求4所述的提高车用盘类件铸造精度的铸造工艺，其特征在于，步骤2）中，所述水基溶液中含有4%-6%的钠基膨润土和2%-6%的羧甲基纤维素。
6.根据权利要求5所述的提高车用盘类件铸造精度的铸造工艺，其特征在于，步骤2）中，所述粘接剂含有硅溶胶和聚乙烯醇；所述硅溶胶和聚乙烯醇的比例为4:3。
7.根据权利要求6所述的提高车用盘类件铸造精度的铸造工艺，其特征在于，步骤4）中，所述型砂中原砂、黏土和水的混合比例为85:9:6。
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