CN110695311A - 一种变速箱壳体铸造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变速箱壳体铸造工艺，该工艺分别从铸件生产方式、造型与制芯材料选择、型砂与砂芯成分配比、涂料的选择、铸铁的熔炼等工艺分别进行了优化，本发明的工艺流程更加实用，成本低廉，而且工艺难度低，适用于工业化制作。

Description

一种变速箱壳体铸造工艺

技术领域

本发明涉及铸造领域，具体涉及一种变速箱壳体的铸造工艺。

背景技术

变速箱壳体用于各种汽车的变速装置上，用来安装固定零部件的承载装置；变速箱壳体结构复杂，如图1所示为变速箱壳体三维图，其轮廓尺寸为 441mm×405mm×383mm，最大壁厚为22mm，最小壁厚为5mm，主要壁厚为12mm，质量为75kg，现有的铸造有些工艺问题仍然很明显。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变速箱壳体铸造工艺，为变速箱铸造提供一种可行的工艺程序。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种变速箱壳体铸造工艺，该工艺包括以下步骤：

步骤一、铸造方法及铸造工艺参数；

1)、铸件生产方式；采用砂型铸造，用树脂粘结剂作为型砂和芯砂的粘结剂能够获得高强度的砂型和砂芯，自硬树脂砂的铸造性能良好，而且树脂砂拥有良好的流动性、易紧实和刚度高的特点，因此变速箱壳体的造型材料主要是采用自硬树脂砂作为砂型和砂芯；

2)、造型与制芯材料选择；采用砂芯形成铸件的内腔；选择碱性酚醛树脂自硬砂，其树脂中不含N、P、S元素，高温下有二次硬化现象，裂纹倾向比呋喃树脂砂小，无刺激性气体，生产环境好，落砂清理性能好；

3)、型砂与砂芯成分配比；树脂砂所用到的配方由都昌擦洗砂、固化剂、 FFD-131树脂组成；

各组分的配比为：都昌擦洗砂的化学成分：SiO₂>85％，粒度为55/100，含泥量<0.3％，含水量<0.3％，灼减量<0.55％；

固化剂FFD-G04甲醛磺酸成分：总酸以H2SO4计(％)，为18.5-22，游离硫酸(％)《3.0；

FFD-131树脂的成分质量指标：糖醇含量>50，含氮量《9.0，粘度《0.15，密度1.15-1.25，游离甲醛《1.0，PH值6-8；

4)涂料的选择；采用水石英粉涂料，其成分按质量份算包括：石英粉 90-110份，钠基膨润土1-3份，CMC0.3-0.5份，水溶性酚醛树脂4-6份，硅溶胶6-8份，氧化铁粉4-6份，然后与水混合即可；

5)、铸铁的熔炼；

(1)、选用合金元素，铜0.70％～0.75％、锰铁0.75％～0.80％、铬铁 0.25％～0.30％；

(2)、炉料配比的确定，炉料配比为生铁∶废钢∶回炉料＝2∶5∶3。在熔炼过程中添加增碳剂以提高铁液的碳含量；

(3)、孕育剂的选择，采用用福士科复合孕育剂与75硅铁的组合后进行孕育处理；

(4)、熔炼方式及工艺；使用碱性电弧炉进行熔炼，熔炼温度在1500℃～1550℃，等到高温把金属融化成铁水时，就往铁液加入孕育剂进行搅拌均匀，才能保证铸件组织一致。之后静置10～15min后用氢仪对铁液的含氢量进行检测，氢含量达到标准后方即可浇注，浇注温度在1420～1480℃之间

步骤二、砂芯的设计

1)、砂芯形状；对于铸件上无法直接成形部分，需要用砂芯来进行成形，变速箱壳体的砂芯是采用碱性酚醛树脂自硬砂制芯，采用组芯造型，型芯分为两个；

2)、芯头的设计；芯头是指砂芯凸出来并且起到固定和定位的地方，而且也要承担金属液的浮力；

3)、芯骨设计；在制芯的时候放置芯骨，本铸件芯骨材料采用圆钢和铸铁；

4)、砂芯排气；通常采用蜡线或尼龙管开设砂芯排气道；

步骤三、浇注系统的设计

1)、浇注系统类型的选择；选择中间注入式浇注系统中，对于内浇道以下的型腔来说，相当于顶注式浇注系统；对于内浇道以下的型腔而言，则相当于底注式浇注系统；

2)、浇口杯的设计；选择采用池型浇口杯，池型浇口杯的容量较大，并且可防止水平漩涡的产生而形成垂直旋涡，有利于分离熔渣和气泡；

3)、过滤网的设计；选取泡沫式陶瓷过滤器；

4)、冒口的设计；采用腰圆柱形明顶冒口；

5)、冷铁的设计；采用设置外冷铁，冷铁设计的位置主要为两处处：首先为箱底与箱壁配合处，该处在浇注时处于内交口附近，此处设置冷铁可以改善铸件件的凝固顺序，力求变速箱壳体的顺序凝固是从下到上的，即使铸件下部先凝固；

步骤四、铸造工艺装备；采用木模样制造模样，设置砂箱，采用自硬砂制芯制作芯盒；

步骤五、铸件落砂清理及后处理

1)、落砂处理；工艺流程为料→熔炼→精炼→转注→测氢→铸造→X检验(探伤)→毛坯尺寸、外观检查→去浇冒口→修毛边→T6热处理→抛丸→机加工；

2)、X射线探伤检测；用X射线对铸件进行探伤，根据射线透过铸件内部会出现不同的信号强度，因此能够看到内部不连续程度，显示出缺陷等级；

3)、24小时煤油渗漏检测；对箱体进行机油充满状态，再进行24小时煤油渗漏检测；

检测时，先对铸件进行清理，之后在内壁至少喷涂两次煤油(环境气温低时，允许事先将煤油加热至60℃～70℃后喷涂内壁)。每次间隔10min， 24h后，在涂白粉乳液的外壁上没有出现斑点即为合格；

4)、荧光探伤；检测过程严格按照QJ2286-1992中进行，主要过程为清洗、渗透、去除、干燥、显像与检测等6部分；

5)、HT250热处理；热处理方法主要有1高温石墨化退火，2低温退火。

详细的过程如下：

(1)、热处理前检测；

(2)、检测完成后就把温度调到900-950℃后保温3h；

(3)、使温度降到到500-550℃保温4h(低温退火),接下来实行空冷。这种热处理不仅可以降低铸件的90％-95％的内应力，并且铸件的组织不发生变化；

(4)、有需要。可进行铸件变形的矫正，矫正模具提前备好，矫正要在淬火后立刻进行；

6)、抛丸处理；采用粒度为1±0.2mm的铝合金丸进行抛丸处理。

与现有技术相比，本发明的工艺流程更加实用，成本低廉，而且工艺难度低，适用于工业化制作。

附图说明

图1为减速箱三维线框图；

图2为零件各部分组成示意图；

图3为减速箱各面的加工示意图；

图4为砂芯位置示意图；

图5为砂芯芯头位置示意图；

图6为芯骨结构示意图；

图7为排气示意图；

图8为过滤网结构示意图；

图9为铸件浇注系统、冒口及冷铁的设计示意图；

图10为模样的结构示意图；

图11为铸型的结构示意图；

图12为合箱的流程示意图；

图13为煤油渗漏检测示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅附图，本发明提供一种技术方案：一种变速箱壳体铸造工艺 1零件概述

1.1变速箱壳体结构分析

变速箱壳体用于各种汽车的变速装置上，用来安装固定零部件的承载装置。变速箱壳体结构复杂，如图1所示为变速箱壳体三维图，其轮廓尺寸为 441mm×405mm×383mm，最大壁厚为22mm，最小壁厚为5mm，主要壁厚为12mm，质量为75kg。

1.2零件材质

变速箱壳体的材质为HT250，其化学元素成分：C为3.2～3.4％，Si为1.7～ 2.0％，Mn为0.7～0.9％，P≤0.25％，S≤0.12％；其力学性能：σb≥230MPa，σs＝300MPa，HBS＝209；HT250的力学性能优良、铸造性良好，同时具有较好充型和补缩的能力。本次的合金熔炼主要是用福士科复合孕育剂，然后再加上75硅铁来进行孕育处理,得到的材质性能良好，之后进行高温石墨化退火，以及低温退火热处理工艺，从而得到高性能的灰铸铁件。

1.3零件的用途

零件各部分组成及用途如下表1-1和图2所示。

表1-1零件各部分组成及用途

名称	位置	作用	加工方法
				主轴	1	与传动轴配合，承受载荷	铸造，机加工及热处理
轮轴	2	与轴承配合，承受载荷	铸造，机加工及热处理
				油槽	3	装机油，起到润滑与冷却	热处理，喷丸处理

2铸造方法及铸造工艺参数

2.1铸造工艺分析

铸件壁厚小，且结构复杂，这会导致充型阻力加大；另外铸件壁厚处容易出现缩孔缩松，所以需要控制铸件的凝固顺序，即通过合理的放置冷铁，以及用冒口进行补缩。铸件上有很多深而窄的空腔，造型时砂型必须有一定强度，以防止充型时塌箱。箱体内腔主要分为两部分，即有两个油槽，应保证油槽底部光滑没有阻碍。

2.2铸件生产方式

变速箱壳体零件净重达75kg，其轮廓尺寸为441mm×405mm×383mm，属于中型零件。本次生产方式采用砂型铸造。变速箱壳体的材质为HT250， HT250金属液会在凝固阶段发生石墨偏析，后果很可能会导致铸件发生体积膨胀，导致型腔的尺寸扩大，最终会影响铸件的尺寸精度，所以在选择铸型时一定要有足够的强度即硬度。用树脂粘结剂作为型砂和芯砂的粘结剂能够获得高强度的砂型和砂芯，自硬树脂砂的铸造性能良好，而且树脂砂拥有良好的流动性、易紧实和刚度高的特点，因此变速箱壳体的造型材料主要是采用自硬树脂砂作为砂型和砂芯。

2.3造型与制芯材料选择

变速箱壳体的内腔、孔无法由外型铸时，只能做成砂芯，使其能够形成铸件的内腔，另外铸件的一些复杂的地方，必须使用砂芯才能成型，因此砂芯必须保证足够的精确尺寸及光滑度。变速箱壳体铸件所用的HT250材质，拥有良好的流动性、以及较小的热膨胀系数和收缩率。

树脂砂比其它的砂的流动性好很多，而且也很容易造型，得到的强度好，且易溃散。本次选择碱性酚醛树脂自硬砂，其树脂中不含N、P、S元素，高温下有二次硬化现象，裂纹倾向比呋喃树脂砂小，无刺激性气体，生产环境好，落砂清理性能好。

2.4型砂与砂芯成分配比

树脂砂所用到的配方如下：主要由都昌擦洗砂、固化剂、FFD-131树脂组成，各组分的配比分别如下表所示：

都昌擦洗砂的化学成分：SiO2>85％，粒度为55/100，含泥量<0.3％，含水量<0.3％，灼减量<0.55％；

表2.1选用都昌擦洗砂的化学成分

选用都昌擦洗砂用于配制树脂砂的优点：SiO2在原砂的含量较高，可减少树脂用量，提高强度，含泥地，不仅可以控制树脂及固化剂的用量，并能防止粘土与碱性氧化物结合，并且可以避免透气性及强度所带来的影响。

固化剂FFD-G04甲醛磺酸成分：总酸以H2SO4计(％)，为18.5-22，游离硫酸(％)《3.0，

表2.2选用固化剂FFD-G04甲醛磺酸成分

FFD-G04甲醛磺酸的硬化速度比较缓慢，型砂用得比较久，硬化之后强度高。

FFD-131树脂的成分质量指标：糖醇含量>50，含氮量《9.0，粘度《0.15，密度1.15-1.25，游离甲醛《1.0，PH值6-8；

表2.3选用的FFD-131树脂的成分质量指标

表2.4最终树脂砂使用材料及配制成分概况(w％)

表2.5树脂砂工艺使用性能数据

根据所选用的配制，制作出来的型芯以及砂芯脱模方便，还能降低铸型 (型芯)的破损率，减少铸型(型芯)的修补工作量，同时还保持铸型(型芯)的几何尺寸准确性。

2.5涂料的选择

当液态金属浸入砂粒间隙时会产生粘砂。树脂砂的循环利用率较高，使其留下许多的残留树脂，所以在浇注时会产生许多气孔，造成了金属容易渗透。并且温度越高就越会导致铸型膨胀扩大，使得砂粒之间的距离变大，从而导致裂缝产生，最后会使得金属进入裂缝。

涂料可以减少沾砂，并且让铸件的表面质量可以得到很大的改善，因此选取涂料配方与性能分别如表2.6、表2.7所示：

表2.6树脂砂用水石英粉涂料

表2.7涂料的性能指标

2.6铸铁的熔炼

2.6.1合金元素的选用

合金元素的作用如下:①细化石墨和共晶团；②增加基体中珠光体的含量,使珠光体的片间距细化；③提高渗碳体的热稳定性；④形成碳化物或含有合金元素的磷共晶等硬化相。本次设计所选的合金元素是铜0.70％～0.75％、锰铁0.75％～0.80％、铬铁0.25％～0.30％。

2.6.2炉料配比的确定

用增碳剂来提高铁液的碳含量，不仅能够提高铸件的质量而且还能降低成本的消耗。故本次炉料配比为生铁∶废钢∶回炉料＝2∶5∶3。在熔炼过程中添加增碳剂以提高铁液的碳含量。

2.6.3孕育剂的选择

孕育处理可以细化基体组织,让石墨形态发生变化,这不仅可以降低白口倾向,而且还可以提高加工性能。本设计采用用福士科复合孕育剂与75硅铁的组合后进行孕育处理。

2.6.4熔炼方式及工艺

使用碱性电弧炉进行熔炼，熔炼温度在1500℃～1550℃，等到高温把金属融化成铁水时，就往铁液加入孕育剂进行搅拌均匀，才能保证铸件组织一致。之后静置10～15min后用氢仪对铁液的含氢量进行检测，氢含量达到标准后方即可浇注，浇注温度在1420～1480℃之间。

2.7铸造工艺参数的确定

本设计铸造公差等级取CT13级，壳体铸件的尺寸公差数值为16mm，取壳体重量公差数值为14％。

2.7.3机械加工余量

本变速箱壳体铸件的材质主要为HT250，根据铸件外形尺寸的大小来设置加工余量，因此在同一铸件中会有不同的加工余量等级。本次变速箱的机械加工包含侧面加工，内腔(孔)加工，铸件顶部加工，局部小孔加工，铸件底部加工。各面的加工余量计算结果如表2-8和图3所示：

表2-8各面的加工余量计算结果(单位:mm)

2.7.4灰铸铁件线收缩率

金属由液态转变为固态时会产生收缩；收缩率会因为元素的差异以及含量而不同，这是铸造合金的特性。另外还有结构阻碍收缩，若是铸件结构的非常复杂，且造型材料的退让性不好，就会阻碍铸件的收缩。查阅手册可知灰铸铁件线收缩率数值如下表：

表2-15灰铸铁件线收缩率数

本铸件属于薄壁灰铸铁件，故取铸铁的铸造收缩率0.9％。

2.7.5起模斜度

为了使铸件能够顺利脱模，所以铸件本身的外形需要设计结构斜度，本次设计的拔模斜度为1.8°。

3砂芯的设计

3.1砂芯形状

对于铸件上无法直接成形部分，需要用砂芯来进行成形。变速箱壳体的砂芯是采用碱性酚醛树脂自硬砂制芯，本次变速箱壳体的型芯较为复杂。所以考虑采用组芯造型。型芯分为两个，编号如图所示，1#芯主要是形成变速箱壳体的左边内腔，2#是形成壳体右边内腔(见图4)。

3.2芯头的设计

芯头是指砂芯凸出来并且起到固定和定位的地方，而且也要承担金属液一定的浮力，因此需要合理的设计芯头，根据铸造工艺学所设计的芯头如下 (见图5)：

3.3芯骨设计

对于大型砂芯，如果没有芯骨的支称，那么砂芯的强度就达不到要求，就会在运输、装配和浇注过程中产生变形、开裂或折断，所以为了使砂芯具有足够的刚度与强度。因此应在制芯的时候放置芯骨，本铸件芯骨材料采用圆钢和铸铁。其形状与如图6所示：

3.4砂芯排气

树脂自硬砂制芯在浇注时会受到金属液的高温作用，就会导致气体的产生。且其它容易扩散至金属液的内部就会形成气孔。因此，在制芯时不仅要着重考虑砂芯的透气性、而且还要使砂芯中产生的气体能够及时的排出。通常采用蜡线或尼龙管开设砂芯排气道。本铸件排气示意图如图7所示：

4浇注系统的设计

4.1浇注系统的作用

浇注系统是运输液态金属流入型腔的通道，浇注系统的组成包括浇口杯、直浇道、横浇道、和内浇道。根据铸件形状、元素种类、零件所需要的技术要求科学的设计浇注系统。浇注系统应遵守以下原则：

1)金属液充型要平稳，不间断地充满型腔。

2)时间要科学的充满型腔。

3)使铸件的凝固过程要从下到上。

4)浇注系统要起到挡渣、滤掉杂质的能力；

4.2浇注系统类型的选择

本次选择中间注入式浇注系统中，对于内浇道以下的型腔来说，相当于顶注式浇注系统；对于内浇道以下的型腔而言，则相当于底注式浇注系统。

4.3浇口杯的设计

浇口杯是用来装金属液，使得金属液能够顺利的进入型腔，合理科学的浇口杯的设计即能够保证防止金属液飞溅和溢出，并且在浇注时更加的平稳；并且能够过滤掉一些砂渣；还能顺利的让气体充浇注系统溢出，阻止其进入型腔，还能给铸件的型腔一定的压力，使其冲型更加的完美。本次设计选择采用池型浇口杯，池型浇口杯的容量较大，并且可防止水平漩涡的产生而形成垂直旋涡，有利于分离熔渣和气泡。

4.4过滤网的设计

铸件工艺要求中对铸件夹渣缺陷有严格要求，因此在浇注过程中应该对金属液进行过滤处理，在工厂实际生产中，主要使用的为纤维过滤网，与陶瓷过滤器(网格式与泡沫式)，可达92％，去除夹渣及非金属杂质的能力远强于纤维过滤网。泡沫过滤器主要是安置在浇口杯与直浇道的，它主要是把陶瓷当作网架，网架之间有许多互相连通的管道，浇注时，大的杂质将在过滤器外表面被截留，微小杂质将吸附在通道的壁面上。且使金属液的流动方式有湍流变为层流，减少过滤后金属进一步氧化的可能，因此工艺中选取泡沫式陶瓷过滤器(见图8)。

4.5冒口的设计

在铸件的厚大部位，会让该处的凝固最慢，从而使该处形成孤岛，进而形成缩孔缩松，所以应铸件壁厚处设置冒口。本设计采用腰圆柱形明顶冒口。

4.6冷铁的设计(见图9)

1)冷铁的选择

冷铁的作用主要是用来让铸件的厚大部位先行凝固，使得铸件能够形成一个顺序凝固的过程。初步设计冷铁仅设置外冷铁。

2)冷铁位置的设计

冷铁设计的位置主要为两处处：首先为箱底与箱壁配合处，该处在浇注时处于内交口附近，此处设置冷铁可以改善铸件件的凝固顺序，力求变速箱壳体的顺序凝固是从下到上的，即使铸件下部先凝固，在重力的作用下就可以得到补缩，这样形成的组织会更加致密，保证铸件探伤部位的质量；其次，使得该处金属液受到激冷作用，减少缺陷形成，且细化该处晶粒，优化机械性能。

3)冷铁的尺寸计算

在铸件的厚大部位放置冷铁，根据铸件的壁厚来确定冷铁的厚度，从而确定出冷铁的长度、宽度及厚度，本次放置冷铁部位的壁厚为30mm，本设计冷铁长度为30mm，宽为30mm，厚度为15mm。

5铸造工艺装备

5.1模样

铸造工艺装备是造型、制芯、合箱及浇注过程中使用的模具和装置的总称，铸造工装设计对于保证铸件质量，提高劳动生产效率，减轻劳动轻度起很大作用。设计工装设备既要满足工艺要求，又要便于加工制造。

本次工艺中设计模样形状如图10所示:

根据铸件的外形尺寸、质量的要求及生产规模的差异，都会影响模样的材料。因此，本次工艺采用易加工、价格低的木模样制造。

5.2砂箱的设计(见图11)

砂箱是用来装填砂子的，砂箱的外形优良对于保证铸件的质量，提高生产效率。因此在砂箱的设计应遵循以下原则：

1)砂箱要符合铸造方案；

2)砂箱应有足够的强度和刚度；

3)砂箱定位装置应保证铸件精度要求，并持久耐用；

4)砂箱材料应来源广泛、价格低廉。

照砂箱要选择价格低同时强度良好的材质。根据铸件的尺寸后确定了砂箱的大小，因此上箱为1300mm(长)×700mm(宽)×230mm(高)。下箱为 1300mm×700mm×300mm。

5.3芯盒的设计

芯盒的质量如何将会直接影响到铸件的质量还有铸件的尺寸精度。按制芯方法，芯盒可分为震动制芯、挤压制芯、射砂制芯、热芯盒制芯、冷芯盒制芯以及自硬砂制芯等，本次采用自硬砂制芯。

5.4下芯顺序及合箱

合理的下芯顺序能够降低工人劳动轻度，保证铸造过程顺利进行。如图所示为下芯及合箱流程图12。

6铸件落砂清理及后处理

6.1落砂处理

综合铸件的技术要求，对于本次铸件生产的工艺流程为称料→熔炼→精炼→转注→测氢→铸造→X检验(探伤)→毛坯尺寸、外观检查→去浇冒口→修毛边→T6热处理(固溶处理+时效处理)→抛丸→机加工。本节重点说明铸造结束后对铸件质量的检测与使用的热处理工艺等环节。

混砂机的型号：KW公司的WM混砂机

砂处理工艺：旧砂破碎、筛分后加湿、预混、冷却处理

落纱过程：落砂后的回收旧砂，经皮带、斗提等运输设备送到混砂机上方的旧砂斗，以备混砂使用。这个过程中，旧砂须经磁选、破碎、筛分、预混、冷却等环节。

6.2 X射线探伤检测

用X射线对铸件进行探伤，根据射线透过铸件内部会出现不同的信号强度，因此能够看到内部不连续程度，显示出缺陷等级。

6.3 24小时煤油渗漏检测

在变速箱壳体工作时，图13所示箱体是处于充满机油的状态，因此应对其进行24小时煤油渗漏检测。

检测时，先对铸件进行清理，之后在内壁至少喷涂两次煤油(环境气温低时，允许事先将煤油加热至60℃～70℃后喷涂内壁)。每次间隔10min，24h后，在涂白粉乳液的外壁上没有出现斑点即为合格。

由于箱体该部分结构中通孔类结构，此类部位应在加工后进行检测。

6.4荧光探伤

本次变速箱壳体铸件的探伤重点是对铸件的裂缝、冷隔、夹杂的沙粒、疏孔、折叠、气孔等表面缺陷进行检测。检测过程严格按照QJ2286-1992中进行，主要过程为清洗、渗透、去除、干燥、显像与检测等6部分。

6.5 HT250热处理

因为变速箱壳体铸件的壁厚大小不均匀，因此在高温，降温及变相的期间会产生内应力与组织应力，另外为了能够提高变速箱壳体铸件的机械加工的能力，根据《铸造合金及熔炼》本次铸件的热处理和上网查阅资料可知，实行的热处理方法主要有1高温石墨化退火，2低温退火。详细的过程如下：

(1)热处理前检测。

(2)检测完成后就把温度调到900-950℃后保温3h(高温石墨化退火)。

(3)使温度降到到500-550℃保温4h(低温退火),接下来实行空冷。这种热处理不仅可以降低铸件的90％-95％的内应力，并且铸件的组织不发生变化。

4)如有需要。可进行铸件变形的矫正，矫正模具提前备好，矫正要在淬火后立刻进行。

6.6抛丸处理

抛丸处理可改善表面组织结构，消除表面应力，提高疲劳强度，并使表面硬度略有提高，而且有助于表面喷漆。由于变速箱壳体的材质为HT250，因此在抛丸中适合使用钢丸，或不锈钢丸，但不锈钢丸价格昂贵，因此，铸件采用粒度为1±0.2mm的铝合金丸。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种变速箱壳体铸造工艺，其特征在于：该工艺包括以下步骤：

步骤一、铸造方法及铸造工艺参数；

1)、铸件生产方式；采用砂型铸造，用树脂粘结剂作为型砂和芯砂的粘结剂能够获得高强度的砂型和砂芯，自硬树脂砂的铸造性能良好，而且树脂砂拥有良好的流动性、易紧实和刚度高的特点，因此变速箱壳体的造型材料主要是采用自硬树脂砂作为砂型和砂芯；

2)、造型与制芯材料选择；采用砂芯形成铸件的内腔；选择碱性酚醛树脂自硬砂，其树脂中不含N、P、S元素，高温下有二次硬化现象，裂纹倾向比呋喃树脂砂小，无刺激性气体，生产环境好，落砂清理性能好；

3)、型砂与砂芯成分配比；树脂砂所用到的配方由都昌擦洗砂、固化剂、FFD-131树脂组成；

各组分的配比为：都昌擦洗砂的化学成分：SiO₂>85％，粒度为55/100，含泥量<0.3％，含水量<0.3％，灼减量<0.55％；

固化剂FFD-G04甲醛磺酸成分：总酸以H2SO4计(％)，为18.5-22，游离硫酸(％)《3.0；

FFD-131树脂的成分质量指标：糖醇含量>50，含氮量《9.0，粘度《0.15，密度1.15-1.25，游离甲醛《1.0，PH值6-8；

4)涂料的选择；采用水石英粉涂料，其成分按质量份算包括：石英粉90-110份，钠基膨润土1-3份，CMC0.3-0.5份，水溶性酚醛树脂4-6份，硅溶胶6-8份，氧化铁粉4-6份，然后与水混合即可；

5)、铸铁的熔炼；

(1)、选用合金元素，铜0.70％～0.75％、锰铁0.75％～0.80％、铬铁0.25％～0.30％；

(2)、炉料配比的确定，炉料配比为生铁∶废钢∶回炉料＝2∶5∶3。在熔炼过程中添加增碳剂以提高铁液的碳含量；

(3)、孕育剂的选择，采用用福士科复合孕育剂与75硅铁的组合后进行孕育处理；

(4)、熔炼方式及工艺；使用碱性电弧炉进行熔炼，熔炼温度在1500℃～1550℃，等到高温把金属融化成铁水时，就往铁液加入孕育剂进行搅拌均匀，才能保证铸件组织一致。之后静置10～15min后用氢仪对铁液的含氢量进行检测，氢含量达到标准后方即可浇注，浇注温度在1420～1480℃之间

步骤二、砂芯的设计

1)、砂芯形状；对于铸件上无法直接成形部分，需要用砂芯来进行成形，变速箱壳体的砂芯是采用碱性酚醛树脂自硬砂制芯，采用组芯造型，型芯分为两个；

2)、芯头的设计；芯头是指砂芯凸出来并且起到固定和定位的地方，而且也要承担金属液的浮力；

3)、芯骨设计；在制芯的时候放置芯骨，本铸件芯骨材料采用圆钢和铸铁；

4)、砂芯排气；通常采用蜡线或尼龙管开设砂芯排气道；

步骤三、浇注系统的设计

1)、浇注系统类型的选择；选择中间注入式浇注系统中，对于内浇道以下的型腔来说，相当于顶注式浇注系统；对于内浇道以下的型腔而言，则相当于底注式浇注系统；

2)、浇口杯的设计；选择采用池型浇口杯，池型浇口杯的容量较大，并且可防止水平漩涡的产生而形成垂直旋涡，有利于分离熔渣和气泡；

3)、过滤网的设计；选取泡沫式陶瓷过滤器；

4)、冒口的设计；采用腰圆柱形明顶冒口；

5)、冷铁的设计；采用设置外冷铁，冷铁设计的位置主要为两处处：首先为箱底与箱壁配合处，该处在浇注时处于内交口附近，此处设置冷铁可以改善铸件件的凝固顺序，力求变速箱壳体的顺序凝固是从下到上的，即使铸件下部先凝固；

步骤四、铸造工艺装备；采用木模样制造模样，设置砂箱，采用自硬砂制芯制作芯盒；

步骤五、铸件落砂清理及后处理

1)、落砂处理；工艺流程为料→熔炼→精炼→转注→测氢→铸造→X检验(探伤)→毛坯尺寸、外观检查→去浇冒口→修毛边→T6热处理→抛丸→机加工；

2)、X射线探伤检测；用X射线对铸件进行探伤，根据射线透过铸件内部会出现不同的信号强度，因此能够看到内部不连续程度，显示出缺陷等级；

3)、24小时煤油渗漏检测；对箱体进行机油充满状态，再进行24小时煤油渗漏检测；

检测时，先对铸件进行清理，之后在内壁至少喷涂两次煤油(环境气温低时，允许事先将煤油加热至60℃～70℃后喷涂内壁)。每次间隔10min，24h后，在涂白粉乳液的外壁上没有出现斑点即为合格；

4)、荧光探伤；检测过程严格按照QJ2286-1992中进行，主要过程为清洗、渗透、去除、干燥、显像与检测等6部分；

5)、HT250热处理；热处理方法主要有1高温石墨化退火，2低温退火。详细的过程如下：

(1)、热处理前检测；

(2)、检测完成后就把温度调到900-950℃后保温3h；

(3)、使温度降到到500-550℃保温4h(低温退火),接下来实行空冷。这种热处理不仅可以降低铸件的90％-95％的内应力，并且铸件的组织不发生变化；

(4)、有需要。可进行铸件变形的矫正，矫正模具提前备好，矫正要在淬火后立刻进行；

6)、抛丸处理；采用粒度为1±0.2mm的铝合金丸进行抛丸处理。

Images