CN111349844B - 一种球墨铸铁轮毂的浇注方法 - Google Patents

一种球墨铸铁轮毂的浇注方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种球墨铸铁轮毂的浇注方法，包括以下步骤：(1)取浇注模具，模具外设有冷却腔；(2)首先将模具进行整体预热至200‑260℃；(3)铁水浇注前进行球化处理和孕育处理，孕育处理后进行扒渣，然后进行浇注；(4)将铁液温度控制在1430‑1500℃，将铁液浇注至模具内；静置20‑25min后，先于冷却腔中通入冷风进行冷却，25‑35min后，再于冷却腔中通入冷却水进行冷却，待铸件温度降至300‑350℃后，将铸件取出，空冷至室温。本发明得到的球墨铸铁轮毂铸件几乎无缩孔、缩松缺陷，铸件组织致密均匀，使后续制备得到的球墨铸铁轮毂综合性能优异。

Description

一种球墨铸铁轮毂的浇注方法
技术领域
本发明涉及球墨铸铁轮毂技术领域，具体涉及一种球墨铸铁轮毂的浇注方法。
背景技术
汽车工业是工业现代化发展的重要标志，汽车产业在中国的迅速发展及产量的大幅上升，使其成为经济的支柱产业。随着世界经济的发展，环保、能源、安全三大问题日益被人们关注，而这些问题与汽车工业的发展密切相关。为解决这些问题，现代世界汽车产业的核心问题是如何实现轻量化、低成本、安全性能高、能耗低、绿色环保等。近几年，汽车产业设计生产并鼓励使用电动汽车以达到降低能耗的目的。
轮毂是轮胎内廓轮钢通过立柱连接的轮芯旋转部分，即支撑轮胎的中心装在轴上的金属部件。又叫轮圈、钢圈、轱辘、胎铃。轮毂根据直径、宽度、成型方式、材料不同种类繁多。球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。其综合性能接近于钢，正是基于其优异的性能，已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。目前，使用球墨铸铁制备轮毂已越来越受关注。
在制备球墨铸铁轮毂时，其浇注方法对于球墨铸铁轮毂最终性能的体现十分重要。因此，对相应的浇注方法进行研究优化，有利于球墨铸铁轮毂性能的提升。
发明内容
本发明的目的在于提供一种球墨铸铁轮毂的浇注方法，得到的球墨铸铁轮毂铸件几乎无缩孔、缩松缺陷，铸件组织致密均匀，使后续制备得到的球墨铸铁轮毂综合性能优异。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种球墨铸铁轮毂的浇注方法，包括以下步骤：
(1)取浇注模具，模具外设有冷却腔；
(2)首先将模具进行整体预热至200-260℃；
(3)铁水浇注前进行球化处理和孕育处理，孕育处理后进行扒渣，然后进行浇注；
(4)将铁液温度控制在1430-1500℃，将铁液浇注至模具内；静置20-25min后，先于冷却腔中通入冷风对球墨铸铁轮毂铸件进行冷却，25-35min后，再于冷却腔中通入冷却水对球墨铸铁轮毂铸件进行冷却，待铸件温度降至300-350℃后，将铸件取出，空冷至室温。
优选地，步骤(1)中，对模具内侧壁进行喷砂处理，将除掉其表面的粘砂和锈蚀。
优选地，步骤(3)中，经过扒渣后的铁液中其各元素成分的质量百分比为：C：3.6-4.0％，Si：1.8-2.2％，Mn：0.5-0.7％，Ni：0.1-0.3％，Mg：0.08-0.13％，Cu：0.3-0.5％，Zr：0.05-0.15％，Ti：0.04-0.08％，P：≤0.04％，S：≤0.01％，余量为Fe。
优选地，步骤(4)中，冷风进风温度为10-15℃。
优选地，步骤(4)中，冷却水进水温度为4-8℃。
优选地，将冷却至室温的铸件加热至930-960℃，保温3-4.5h后，先降温至750-780℃，保温30-60min后，降温至360-410℃，保温1-2h，空冷至室温，再进行消除应力退火，制备得到球墨铸铁轮毂。
优选地，以3-6℃/min的速度降温至750-780℃；以16-21℃/min的速度降温至360-410℃。
本发明的有益效果为：
1、本发明在浇注时，先将模具整体预热至200-260℃，浇注后依次通过静置、冷风冷却、冷却水冷却，且合理控制静置、冷风冷却、冷却水冷却的时间以及冷风冷却、冷却水冷却的温度，可使浇注得到的球墨铸铁轮毂铸件几乎无缩孔、缩松缺陷，使铸件组织致密均匀。
2、本发明中，对制备球墨铸铁轮毂中浇注的铁液的化学成分进行限定，各化学成分配合合理，解释优化的浇注方法，同时配合适宜的热处理工艺，使制备得到的球墨铸铁轮毂强度高、韧性高，耐磨性好，承载能力强，同时具有优异的耐低温性能。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，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作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。
实施例1：
一种球墨铸铁轮毂的浇注方法，包括以下步骤：
(1)取浇注模具，模具外设有冷却腔，对模具内侧壁进行喷砂处理，将除掉其表面的粘砂和锈蚀。
(2)首先将模具进行整体预热至230℃。
(3)铁水浇注前进行球化处理和孕育处理，孕育处理后进行扒渣，然后进行浇注；其中经过扒渣后的铁液中其各元素成分的质量百分比为：C：3.8％，Si：2％，Mn：0.5％，Ni：0.2％，Mg：0.13％，Cu：0.35％，Zr：0.08％，Ti：0.05％，P：≤0.04％，S：≤0.01％，余量为Fe。
(4)将铁液温度控制在1480℃，将铁液浇注至模具内；静置25min后，先于冷却腔中通入冷风对球墨铸铁轮毂铸件进行冷却，冷风进风温度为11℃；30min后，再于冷却腔中通入冷却水对球墨铸铁轮毂铸件进行冷却，冷却水进水温度为5℃；待铸件温度降至320℃后，将铸件取出，空冷至室温；
然后将冷却至室温的铸件加热至950℃，保温4h后，先以5℃/min的速度降温至760℃，保温50min后，以20℃/min的速度降温至390℃，保温1.5h，空冷至室温，再进行消除应力退火，制备得到球墨铸铁轮毂。
实施例2：
一种球墨铸铁轮毂的浇注方法，包括以下步骤：
(1)取浇注模具，模具外设有冷却腔，对模具内侧壁进行喷砂处理，将除掉其表面的粘砂和锈蚀。
(2)首先将模具进行整体预热至230℃。
(3)铁水浇注前进行球化处理和孕育处理，孕育处理后进行扒渣，然后进行浇注；其中经过扒渣后的铁液中其各元素成分的质量百分比为：C：3.8％，Si：2％，Mn：0.5％，Ni：0.2％，Mg：0.13％，Cu：0.35％，Zr：0.08％，Ti：0.05％，P：≤0.04％，S：≤0.01％，余量为Fe。
(4)将铁液温度控制在1430℃，将铁液浇注至模具内；静置20min后，先于冷却腔中通入冷风对球墨铸铁轮毂铸件进行冷却，冷风进风温度为12℃；28min后，再于冷却腔中通入冷却水对球墨铸铁轮毂铸件进行冷却，冷却水进水温度为8℃；待铸件温度降至330℃后，将铸件取出，空冷至室温；
然后将冷却至室温的铸件加热至940℃，保温4h后，先以6℃/min的速度降温至770℃，保温50min后，以19℃/min的速度降温至380℃，保温1.5h，空冷至室温，再进行消除应力退火，制备得到球墨铸铁轮毂。
实施例3：
一种球墨铸铁轮毂的浇注方法，包括以下步骤：
(1)取浇注模具，模具外设有冷却腔，对模具内侧壁进行喷砂处理，将除掉其表面的粘砂和锈蚀。
(2)首先将模具进行整体预热至260℃。
(3)铁水浇注前进行球化处理和孕育处理，孕育处理后进行扒渣，然后进行浇注；其中经过扒渣后的铁液中其各元素成分的质量百分比为：C：4.0％，Si：2.0％，Mn：0.5％，Ni：0.1％，Mg：0.1％，Cu：0.3％，Zr：0.08％，Ti：0.04％，P：≤0.04％，S：≤0.01％，余量为Fe。
(4)将铁液温度控制在1500℃，将铁液浇注至模具内；静置20min后，先于冷却腔中通入冷风对球墨铸铁轮毂铸件进行冷却，冷风进风温度为10℃；35min后，再于冷却腔中通入冷却水对球墨铸铁轮毂铸件进行冷却，冷却水进水温度为5℃；待铸件温度降至320℃后，将铸件取出，空冷至室温；
然后将冷却至室温的铸件加热至960℃，保温4h后，先以6℃/min的速度降温至750℃，保温50min后，以18℃/min的速度降温至400℃，保温2h，空冷至室温，再进行消除应力退火，制备得到球墨铸铁轮毂。
实施例4：
一种球墨铸铁轮毂的浇注方法，包括以下步骤：
(1)取浇注模具，模具外设有冷却腔，对模具内侧壁进行喷砂处理，将除掉其表面的粘砂和锈蚀。
(2)首先将模具进行整体预热至200℃。
(3)铁水浇注前进行球化处理和孕育处理，孕育处理后进行扒渣，然后进行浇注；其中经过扒渣后的铁液中其各元素成分的质量百分比为：C：3.6％，Si：1.8％，Mn：0.7％，Ni：0.2％，Mg：0.08％，Cu：0.5％，Zr：0.05％，Ti：0.06％，P：≤0.04％，S：≤0.01％，余量为Fe。
(4)将铁液温度控制在1450℃，将铁液浇注至模具内；静置25min后，先于冷却腔中通入冷风对球墨铸铁轮毂铸件进行冷却，冷风进风温度为15℃；25min后，再于冷却腔中通入冷却水对球墨铸铁轮毂铸件进行冷却，冷却水进水温度为8℃；待铸件温度降至300℃后，将铸件取出，空冷至室温；
然后将冷却至室温的铸件加热至930℃，保温3h后，先以3℃/min的速度降温至780℃，保温60min后，以16℃/min的速度降温至360℃，保温1h，空冷至室温，再进行消除应力退火，制备得到球墨铸铁轮毂。
实施例5：
一种球墨铸铁轮毂的浇注方法，包括以下步骤：
(1)取浇注模具，模具外设有冷却腔，对模具内侧壁进行喷砂处理，将除掉其表面的粘砂和锈蚀。
(2)首先将模具进行整体预热至220℃。
(3)铁水浇注前进行球化处理和孕育处理，孕育处理后进行扒渣，然后进行浇注；其中经过扒渣后的铁液中其各元素成分的质量百分比为：C：3.8％，Si：2.2％，Mn：0.6％，Ni：0.3％，Mg：0.13％，Cu：0.4％，Zr：0.15％，Ti：0.08％，P：≤0.04％，S：≤0.01％，余量为Fe。
(4)将铁液温度控制在1430-℃，将铁液浇注至模具内；静置20min后，先于冷却腔中通入冷风对球墨铸铁轮毂铸件进行冷却，冷风进风温度为11℃；30min后，再于冷却腔中通入冷却水对球墨铸铁轮毂铸件进行冷却，冷却水进水温度为4-℃；待铸件温度降至350℃后，将铸件取出，空冷至室温；
然后将冷却至室温的铸件加热至950℃，保温4.5h后，先以5℃/min的速度降温至760℃，保温30min后，以21℃/min的速度降温至410℃，保温1.5h，空冷至室温，再进行消除应力退火，制备得到球墨铸铁轮毂。
实施例6：
一种球墨铸铁轮毂的浇注方法，包括以下步骤：
(1)取浇注模具，模具外设有冷却腔，对模具内侧壁进行喷砂处理，将除掉其表面的粘砂和锈蚀。
(2)首先将模具进行整体预热至220℃。
(3)铁水浇注前进行球化处理和孕育处理，孕育处理后进行扒渣，然后进行浇注；其中经过扒渣后的铁液中其各元素成分的质量百分比为：C：3.8％，Si：2.2％，Mn：0.6％，Ni：0.3％，Mg：0.13％，Cu：0.4％，Zr：0.15％，Ti：0.08％，P：≤0.04％，S：≤0.01％，余量为Fe。
(4)将铁液温度控制在1480℃，将铁液浇注至模具内；静置20min后，先于冷却腔中通入冷风对球墨铸铁轮毂铸件进行冷却，冷风进风温度为12℃；30min后，再于冷却腔中通入冷却水对球墨铸铁轮毂铸件进行冷却，冷却水进水温度为8℃；待铸件温度降至320℃后，将铸件取出，空冷至室温；
然后将冷却至室温的铸件加热至950℃，保温4h后，先以6℃/min的速度降温至760℃，保温50min后，以20℃/min的速度降温至380℃，保温1.5h，空冷至室温，再进行消除应力退火，制备得到球墨铸铁轮毂。
性能测试：
对实施例1-6中制备得到的球墨铸铁轮毂进行性能测试，具体结果如表1所示。
表1球墨铸铁轮毂的性能
Figure BDA0002473520450000081
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种球墨铸铁轮毂的浇注方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取浇注模具，模具外设有冷却腔；
(2)首先将模具进行整体预热至200-260℃；
(3)铁水浇注前进行球化处理和孕育处理，孕育处理后进行扒渣，然后进行浇注；
(4)将铁水温度控制在1430-1500℃，将铁水浇注至模具内；静置20-25min后，先于冷却腔中通入冷风对球墨铸铁轮毂铸件进行冷却，25-35min后，再于冷却腔中通入冷却水对球墨铸铁轮毂铸件进行冷却，待铸件温度降至300-350℃后，将铸件取出，空冷至室温。
2.根据权利要求1所述的球墨铸铁轮毂的浇注方法，其特征在于，步骤(1)中，对模具内侧壁进行喷砂处理，将除掉其表面的粘砂和锈蚀。
3.根据权利要求1所述的球墨铸铁轮毂的浇注方法，其特征在于，步骤(3)中，经过扒渣后的铁水中其各元素成分的质量百分比为：C：3.6-4.0％，Si：1.8-2.2％，Mn：0.5-0.7％，Ni：0.1-0.3％，Mg：0.08-0.13％，Cu：0.3-0.5％，Zr：0.05-0.15％，Ti：0.04-0.08％，P：≤0.04％，S：≤0.01％，余量为Fe。
4.根据权利要求1所述的球墨铸铁轮毂的浇注方法，其特征在于，步骤(4)中，冷风进风温度为10-15℃。
5.根据权利要求1所述的球墨铸铁轮毂的浇注方法，其特征在于，步骤(4)中，冷却水进水温度为4-8℃。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的球墨铸铁轮毂的浇注方法，其特征在于，将冷却至室温的铸件加热至930-960℃，保温3-4.5h后，先降温至750-780℃，保温30-60min后，降温至360-410℃，保温1-2h，空冷至室温，再进行消除应力退火，制备得到球墨铸铁轮毂。
7.根据权利要求6所述的球墨铸铁轮毂的浇注方法，其特征在于，以3-6℃/min的速度降温至750-780℃；以16-21℃/min的速度降温至360-410℃。
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