CN110877095A - 一种工程机械端盖铸件的加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种工程机械端盖铸件的加工工艺，所述加工工艺依次包括型芯制作、熔炼、浇注、落砂、清理与检验工序，所述型芯制作工序中，砂芯采用分体式结构，其包括第一砂芯、第二砂芯；制造砂芯用的芯盒结构包括左芯盒、右芯盒、下抽芯、下抽板、抽芯驱动缸和弹性组件。本发明的优点在于：本发明工程机械端盖铸件的加工工艺中，砂芯采用分体式结构，且对形成工程机械端盖各流道的砂芯进行合理的划分，并结合抽芯芯盒来进行制作，无需复杂组芯，组芯累积误差小，且在芯盒内一次射砂即可完成砂芯的制作，生产效率高，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明属于铸造技术领域，特别涉及一种工程机械端盖铸件的加工工艺。
背景技术
工程机械端盖作为阀、泵或电机下的重要保护零件，其必须具有较强的机械性能与较高的耐腐蚀性能，这就对端盖的制造提出了较高的要求。
一般工程机械端盖采用浇铸的模式进行成型，浇铸砂芯其内腔较为复杂，其中包含了大量的凸起块体，多个与外界相通的大孔，砂箱壳体之间一般还有多个定位块将砂箱形成的腔体一分为二，除此之外还有砂芯，这些都给砂芯的设计增加了难度。
目前传统的工程机械端盖的砂芯组装工序较多，需要用到很多的活块与砂芯，这种传统的砂芯结构的缺点是：需要多个芯盒以及更多的活块，生产过程复杂，费时费；此外，传统制造砂芯用的芯盒都是水平或垂直分模，进行抽芯时，会出现下抽芯板歪斜的情况，造成砂芯损坏。
因此，研发一种用砂量少、生产过程简单、效率高且能够提高砂芯质量的工程机械端盖铸件的加工工艺是非常有必要的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用砂量少、生产过程简单、效率高且能够提高砂芯质量的工程机械端盖铸件的加工工艺。
为解决下述技术问题，本发明的技术方案为：一种工程机械端盖铸件的加工工艺，其创新点在于：
所述加工工艺依次包括型芯制作、熔炼、浇注、落砂、清理与检验工序，
所述型芯制作工序中，砂芯采用分体式结构，其包括第一砂芯、第二砂芯，
所述第一砂芯的主体为一轴线垂直设置的环形体，所述环形体的外圆周面顶部具有一个缺口，所述环形体的外圆周面顶部还连接有结构相同且沿水平面向外伸出的第一流道体、第二流道体以及结构相同且沿水平面向外伸出的第三流道体、第四流道体，所述第一流道体与第二流道体对称设置在所述缺口的两侧，所述第三流道体和第四流道体对称设置在所述缺口的两侧；所述第一、二、三、四流道体的外端均具有一个沿垂直方向向下伸出的造型定位凸起；
所述第二砂芯的主体为一轴线垂直设置的杆体以及并列设置在杆体一侧的第五流道体，第五流道体的顶部与杆体顶部连接，第五流道体的中部与杆体中部连接，第五流道体的下部与杆体下部之间留有间隙，且第五流道体的下部在水平面上的横截面为弧形结构；所述第五流道体远离杆体的一侧连接有沿水平面向外伸出的第六流道体，所述第六流道体的外端也具有一个造型定位凸起，杆体的下端具有一沿垂直方向向下伸出的造型定位锥体；
所述第二砂芯安装在第一砂芯上，第二砂芯的杆体以及第五流道体均内置于第一砂芯的环形体内，且环形体的轴线与杆体的轴线重合，第二砂芯的第六流道从第一砂芯的缺口处向外伸出；
制造砂芯用的芯盒结构包括左芯盒、右芯盒、下抽芯、下抽板、抽芯驱动缸和弹性组件，所述左、右芯盒的分型面为垂直方向，
所述左、右芯盒合模后具有第一型腔和第二型腔，
所述第一型腔的顶部具有两个射砂口，该第一型腔作为第一砂芯型腔；
所述第二型腔的顶部具有一个射砂口，第二型腔的底部具有一个抽芯口，所述下抽板设置在左、右芯盒下方，下抽板的上端面连接抽芯口的下抽芯，抽芯驱动缸的缸体固定在一支架上，抽芯驱动缸的驱动杆与下抽板的下端面中心连接，所述抽芯驱动缸可驱动下抽芯沿垂直方向伸入或抽出抽芯口，所述下抽板的下端面对称设置有与支架连接的弹性组件，所述第二型腔与从抽芯口伸入的下抽芯配合作为第二砂芯型腔。
进一步地，所述熔炼工序中，具体包括如下步骤：
步骤a.配料：原料中各成分的质量百分比为：生铁45±2% 、废钢30±2%、 回炉料25±2%；辅料用量：增碳剂为原料质量的0.2%，75硅铁为原料质量的0.5%，球化剂为出铁质量的1.2～1.25%和孕育剂为出铁质量的0.30～0.40%；所述球化剂包括粒度3-15mm的低稀土球化剂和粒度3-15mm的低镁球化剂；
步骤b.加料熔炼：按照废钢、回炉料和生铁的顺序进行加料，且增碳剂和废钢同时加入中频感应电炉，感应电炉中铁水熔炼到3/4时加入碳化硅，每批料加入不可过多，炉中的炉料保持在电炉感应线圈以下便可，待满炉铁水熔化升温到1420～1470℃，对铁水进行光谱取样分析，同时用碳硫仪测定炉中铁水C的含量；
步骤c.成分微调：依据步骤b中的光谱分析数据，加入75硅铁、锰铁和铜将Si、Mn、铜调至原铁水要求的范围，碳在预处理后调整；
步骤d.铁水预处理：从中频感应电炉中倒出1/3的铁水于铁水包中，向中频感应电炉中加入SiC，加入量为总铁水重量的0.2%，并向炉内加入所需补充的增碳剂，同时电炉升温，炉中铁水温度升至1500～1520℃，将感应电炉功率调至保温状态，铁水静置5～10分钟，同时对炉中铁水进行取样分析确保铁水化学成分符合原铁水标准，最后将倒出的1/3铁水回入电炉中；
步骤e. 铁水球化孕育处理：先将出铁重量0.6-0.625%的低稀土球化剂加入到球化反应包的球化室内，再将出铁重量0.6-0.625%的低镁球化剂加入到球化反应包的球化室内，然后将出铁重量0.15-0.2%的粒度3-8mm的孕育剂覆盖到球化剂上，接着将出铁重量0.5%的矽钢片覆盖到孕育剂上，再将Sb加入到球化反应包中；最后从电炉中出铁到球化包中，出铁温度控制在1470-1500 ℃ ，出铁时对铁水孕育，孕育剂加入量为出铁重量的0.15-0.2%，同时用秒表测量球化爆发时间，55秒到80秒钟之间说明球化反应过程控制合格。
进一步地，所述步骤e中Sb的用量为每吨铁水加入量25克。
进一步地，所述浇注工序中，铁液在温度为1340-1360℃条件下，加入随流孕育剂，浇注到型芯与浇注系统构成砂型中，浇注时间为18-25s，浇注完成后，自然降温后得到落砂、清理与检验工序后得到工程机械端盖铸件。
进一步地，所述浇注工序中，随流孕育剂的用量为出铁质量的0.12～0.18%。
本发明的优点在于：
（1）本发明工程机械端盖铸件的加工工艺中，砂芯采用分体式结构，且对形成工程机械端盖各流道的砂芯进行合理的划分，并结合抽芯芯盒来进行制作，无需复杂组芯，组芯累积误差小，且在芯盒内一次射砂即可完成砂芯的制作，生产效率高，降低生产成本；
（2）本发明工程机械端盖铸件的加工工艺中，砂芯制作时，下抽芯采用具有弹性组件配合的下抽板，在进行抽芯过程中，通过弹性组件在下抽板上的均压作用进行导向，既避免了抽芯时无导向造成的砂芯损坏，又解决了常规导向结构使用环境恶劣造成的影响；
（3）本发明工程机械端盖铸件的加工工艺，其中，熔炼工艺通过对生铁、球化剂、孕育剂的选用和微量元素的添加，及对铁水化学成分的控制，能够有效消除铁件中的碎块状石墨，大大保证成品工程机械端盖铸件的质量。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明工程机械端盖铸件的加工工艺中砂芯的结构示意图。
图2为图1中第一砂芯的结构示意图。
图3为图1中第二砂芯的主视图。
图4为图1中第二砂芯的仰视图。
图5为本发明工程机械端盖铸件的加工工艺中制造砂芯用的芯盒结构示意图。
具体实施方式
下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例
本实施例工程机械端盖铸件的加工工艺，该加工工艺依次包括型芯制作、熔炼、浇注、落砂、清理与检验工序。
型芯制作工序中，砂芯采用分体式结构，如图1所示，其包括第一砂芯1、第二砂芯2。
第一砂芯1的具体结构，如图2所示，第一砂芯1的主体为一轴线垂直设置的环形体11，环形体11的外圆周面顶部具有一个缺口12，环形体11的外圆周面顶部还连接有结构相同且沿水平面向外伸出的第一流道体13、第二流道体14以及结构相同且沿水平面向外伸出的第三流道体15、第四流道体16，第一流道体13与第二流道体14对称设置在缺口12的两侧，第三流道体15和第四流道体16对称设置在缺口12的两侧；第一、二、三、四流道体的外端均具有一个沿垂直方向向下伸出的造型定位凸起17。
第二砂芯2的具体结构，如图3和图4所示，第二砂芯2的主体为一轴线垂直设置的杆体21以及并列设置在杆体21一侧的第五流道体22，第五流道体22的顶部与杆体21顶部连接，第五流道体22的中部与杆体21中部连接，第五流道体22的下部与杆体21下部之间留有间隙，且第五流道体22的下部在水平面上的横截面为弧形结构；第五流道体22远离杆体21的一侧连接有沿水平面向外伸出的第六流道体23，第六流道体23的外端也具有一个造型定位凸起24，杆体21的下端具有一沿垂直方向向下伸出的造型定位锥体25。
如图1所示，第二砂芯2安装在第一砂芯1上，第二砂芯2的杆体21以及第五流道体22均内置于第一砂芯1的环形体11内，且环形体11的轴线与杆体21的轴线重合，第二砂芯2的第六流道24从第一砂芯1的缺口12处向外伸出。
制造砂芯用的芯盒结构，如图5所示，包括左芯盒3、右芯盒、下抽芯4、下抽板5、抽芯驱动缸6和弹性组件7，左、右芯盒的分型面为垂直方向。
左、右芯盒合模后具有第一型腔31和第二型腔32，第一型腔31的顶部具有两个射砂口33，该第一型腔31作为第一砂芯型腔。
第二型腔32的顶部具有一个射砂口33，第二型腔32的底部具有一个抽芯口34，下抽板5设置在左、右芯盒下方，下抽板5的上端面连接抽芯口34的下抽芯4，抽芯驱动缸6的缸体61固定在一支架8上，抽芯驱动缸6的驱动杆62与下抽板5的下端面中心连接，抽芯驱动缸6可驱动下抽芯4沿垂直方向伸入或抽出抽芯口34，下抽板5的下端面对称设置有与支架8连接的弹性组件7，第二型腔32与从抽芯口34伸入的下抽芯4配合作为第二砂芯型腔，增加了弹簧下抽芯4，使排气孔可以在起砂芯模时，利用弹簧顶出，自动形成通孔。
熔炼工序中，具体包括如下步骤：
步骤a.配料：原料中各成分的质量百分比为：生铁45±2% 、废钢30±2%、 回炉料25±2%；辅料用量：增碳剂为原料质量的0.2%，75硅铁为原料质量的0.5%，球化剂为出铁质量的1.2～1.25%和孕育剂为出铁质量的0.30～0.40%；所述球化剂包括粒度3-15mm的低稀土球化剂和粒度3-15mm的低镁球化剂；
步骤b.加料熔炼：按照废钢、回炉料和生铁的顺序进行加料，且增碳剂和废钢同时加入中频感应电炉，感应电炉中铁水熔炼到3/4时加入碳化硅，每批料加入不可过多，炉中的炉料保持在电炉感应线圈以下便可，待满炉铁水熔化升温到1420～1470℃，对铁水进行光谱取样分析，同时用碳硫仪测定炉中铁水C的含量；
步骤c.成分微调：依据步骤b中的光谱分析数据，加入75硅铁、锰铁和铜将Si、Mn、铜调至原铁水要求的范围，碳在预处理后调整；
步骤d.铁水预处理：从中频感应电炉中倒出1/3的铁水于铁水包中，向中频感应电炉中加入SiC，加入量为总铁水重量的0.2%，并向炉内加入所需补充的增碳剂，同时电炉升温，炉中铁水温度升至1500～1520℃，将感应电炉功率调至保温状态，铁水静置5～10分钟，同时对炉中铁水进行取样分析确保铁水化学成分符合原铁水标准，最后将倒出的1/3铁水回入电炉中；
步骤e. 铁水球化孕育处理：先将出铁重量0.6-0.625%的低稀土球化剂加入到球化反应包的球化室内，再将出铁重量0.6-0.625%的低镁球化剂加入到球化反应包的球化室内，然后将出铁重量0.15-0.2%的粒度3-8mm的孕育剂覆盖到球化剂上，接着将出铁重量0.5%的矽钢片覆盖到孕育剂上，再将Sb加入到球化反应包中，Sb的用量为每吨铁水加入量25克；最后从电炉中出铁到球化包中，出铁温度控制在1470-1500 ℃ ，出铁时对铁水孕育，孕育剂加入量为出铁重量的0.15-0.2%，同时用秒表测量球化爆发时间，55秒到80秒钟之间说明球化反应过程控制合格。
浇注工序中，铁液在温度为1340-1360℃条件下，加入随流孕育剂，随流孕育剂的用量为出铁质量的0.12～0.18%，浇注到型芯与浇注系统构成砂型中，浇注时间为18-25s，浇注完成后，自然降温后得到落砂、清理与检验工序后得到工程机械端盖铸件。
以下显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受下述实施例的限制，下述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种工程机械端盖铸件的加工工艺，其特征在于：
所述加工工艺依次包括型芯制作、熔炼、浇注、落砂、清理与检验工序，
所述型芯制作工序中，砂芯采用分体式结构，其包括第一砂芯、第二砂芯，
所述第一砂芯的主体为一轴线垂直设置的环形体，所述环形体的外圆周面顶部具有一个缺口，所述环形体的外圆周面顶部还连接有结构相同且沿水平面向外伸出的第一流道体、第二流道体以及结构相同且沿水平面向外伸出的第三流道体、第四流道体，所述第一流道体与第二流道体对称设置在所述缺口的两侧，所述第三流道体和第四流道体对称设置在所述缺口的两侧；所述第一、二、三、四流道体的外端均具有一个沿垂直方向向下伸出的造型定位凸起；
所述第二砂芯的主体为一轴线垂直设置的杆体以及并列设置在杆体一侧的第五流道体，第五流道体的顶部与杆体顶部连接，第五流道体的中部与杆体中部连接，第五流道体的下部与杆体下部之间留有间隙，且第五流道体的下部在水平面上的横截面为弧形结构；所述第五流道体远离杆体的一侧连接有沿水平面向外伸出的第六流道体，所述第六流道体的外端也具有一个造型定位凸起，杆体的下端具有一沿垂直方向向下伸出的造型定位锥体；
所述第二砂芯安装在第一砂芯上，第二砂芯的杆体以及第五流道体均内置于第一砂芯的环形体内，且环形体的轴线与杆体的轴线重合，第二砂芯的第六流道从第一砂芯的缺口处向外伸出；
制造砂芯用的芯盒结构包括左芯盒、右芯盒、下抽芯、下抽板、抽芯驱动缸和弹性组件，所述左、右芯盒的分型面为垂直方向，
所述左、右芯盒合模后具有第一型腔和第二型腔，
所述第一型腔的顶部具有两个射砂口，该第一型腔作为第一砂芯型腔；
所述第二型腔的顶部具有一个射砂口，第二型腔的底部具有一个抽芯口，所述下抽板设置在左、右芯盒下方，下抽板的上端面连接抽芯口的下抽芯，抽芯驱动缸的缸体固定在一支架上，抽芯驱动缸的驱动杆与下抽板的下端面中心连接，所述抽芯驱动缸可驱动下抽芯沿垂直方向伸入或抽出抽芯口，所述下抽板的下端面对称设置有与支架连接的弹性组件，所述第二型腔与从抽芯口伸入的下抽芯配合作为第二砂芯型腔。
2.根据权利要求1所述的工程机械端盖铸件的加工工艺，其特征在于：所述熔炼工序中，具体包括如下步骤：
步骤a.配料：原料中各成分的质量百分比为：生铁45±2% 、废钢30±2%、 回炉料25±2%；辅料用量：增碳剂为原料质量的0.2%，75硅铁为原料质量的0.5%，球化剂为出铁质量的1.2～1.25%和孕育剂为出铁质量的0.30～0.40%；所述球化剂包括粒度3-15mm的低稀土球化剂和粒度3-15mm的低镁球化剂；
步骤b.加料熔炼：按照废钢、回炉料和生铁的顺序进行加料，且增碳剂和废钢同时加入中频感应电炉，感应电炉中铁水熔炼到3/4时加入碳化硅，每批料加入不可过多，炉中的炉料保持在电炉感应线圈以下便可，待满炉铁水熔化升温到1420～1470℃，对铁水进行光谱取样分析，同时用碳硫仪测定炉中铁水C的含量；
步骤c.成分微调：依据步骤b中的光谱分析数据，加入75硅铁、锰铁和铜将Si、Mn、铜调至原铁水要求的范围，碳在预处理后调整；
步骤d.铁水预处理：从中频感应电炉中倒出1/3的铁水于铁水包中，向中频感应电炉中加入SiC，加入量为总铁水重量的0.2%，并向炉内加入所需补充的增碳剂，同时电炉升温，炉中铁水温度升至1500～1520℃，将感应电炉功率调至保温状态，铁水静置5～10分钟，同时对炉中铁水进行取样分析确保铁水化学成分符合原铁水标准，最后将倒出的1/3铁水回入电炉中；
步骤e. 铁水球化孕育处理：先将出铁重量0.6-0.625%的低稀土球化剂加入到球化反应包的球化室内，再将出铁重量0.6-0.625%的低镁球化剂加入到球化反应包的球化室内，然后将出铁重量0.15-0.2%的粒度3-8mm的孕育剂覆盖到球化剂上，接着将出铁重量0.5%的矽钢片覆盖到孕育剂上，再将Sb加入到球化反应包中；最后从电炉中出铁到球化包中，出铁温度控制在1470-1500 ℃ ，出铁时对铁水孕育，孕育剂加入量为出铁重量的0.15-0.2%，同时用秒表测量球化爆发时间，55秒到80秒钟之间说明球化反应过程控制合格。
3.根据权利要求2所述的工程机械端盖铸件的加工工艺，其特征在于：所述步骤e中Sb的用量为每吨铁水加入量25克。
4.根据权利要求1所述的工程机械端盖铸件的加工工艺，其特征在于：所述浇注工序中，铁液在温度为1340-1360℃条件下，加入随流孕育剂，浇注到型芯与浇注系统构成砂型中，浇注时间为18-25s，浇注完成后，自然降温后得到落砂、清理与检验工序后得到工程机械端盖铸件。
5.根据权利要求4所述的工程机械端盖铸件的加工工艺，其特征在于：所述浇注工序中，随流孕育剂的用量为出铁质量的0.12～0.18%。
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