CN113967722A - 液压铸件的铸造方法 - Google Patents

Abstract

一种液压铸件的铸造方法，步骤包括：(1)砂型制造：采用型砂铸造出液压铸件的铸造系统，该铸造系统包括铸件型腔和浇注系统，所述的铸件型腔内设置砂芯以形成铸件的液压腔和阀体安装孔；(2)配料工序，(3)熔炼工序；(4)球化工序；(5)孕育工序；(6)浇注工序：温度降至1280℃‑1330℃时将铁液浇注至铸造系统以形成铸件；浇注同时用孕育粉进行随流孕育，加入量为原铁液总量的0.08％‑0.10％，孕育粉为硅钡孕育剂，硅钡孕育剂的组成元素质量百分比为Si 69％～74％，Ca 0.5％～2.0％，Ba 1.5％～2.5％，Al.2％～2.5％，S≤0.02％，余量为铁；待铸件冷却后，得到液压铸件。本申请的方案具有能够有效的改善液压铸件的圈气、夹渣缺陷，而且在浇注过程不会出现表面组织掉砂等现象的优点。

Description

液压铸件的铸造方法

技术领域

本申请涉及铸件铸造技术领域，具体的涉及一种液压铸件的铸造方法。

技术背景

压铸机是一种用于压力铸造的机器，压铸机在压力作用下把熔融金属液压射到模具中冷却成型，开模后可以得到固体金属铸件，最初用于压铸铅字等；其中给压铸机提供压力的主要是液压系统，其中需要使用液压铸件，在压铸机中液压铸件的使用条件要求很高，如较高的机械性能，以及不允许出现裂纹、冷隔、缩孔、疏松、夹渣等缺陷，因而对于液压铸件的铸造工艺要求非常高。如附图1-3所示的结构即为一种典型的应用于压铸机液压系统是液压铸件，该铸件油压腔部位的壁厚较厚，因而热节的分布都在液压腔以外的断面较厚处，通常在热节处加冷铁以使腔体铁水相对均匀冷却，同时必须结合采用大冒口或发热冒口方式，减少热节处疏松缩孔等缺陷的产生。虽然经过上述努力，一定程度上可以生产出该液压铸件，但完全合格的成品率较低，即使合格的产品，也需要经切除去大冒口或发热冒口，生产成本高。另一方面，在铸造工艺上，浇道的结构、砂芯的结构或砂芯材料的设计不合理，以及铁水进入型腔不均匀，温度差较大，都会在一定程度上影响了铸件的铸造质量，导致铸件易产生缩孔疏松等缺陷，从而影响其使用效果。

此外，上述的液压铸件，其结构包括了铸件本体a，铸件本体a的内部设置了的阀体安装孔a1和油压腔a2，铸件材料为球墨铸铁QT500-7，重量140kg，最厚部位厚度135mm，产品属于厚大断面球墨铸铁。铸件阀体安装面的加工粗糙度为Ra1.6μm，要求极高，同时还要满足40Mpa的液压要求，铸件不得出现漏液、渗液现象，常规铸造方法无法实现；上述液压铸件的液压腔和阀体安装孔是通过砂芯成形而成，具体的是砂芯直接采用铬铁矿砂通过粘接剂构成，这种结构在浇注过程会存在砂型强度不够、冷却不均的问题，在铁液浇注过程可能会出现表面组织掉砂等现象，从而影响液压腔和阀体安装孔的组织不够致密或出现气孔、夹渣等铸造缺陷，从而出现加工粗糙度达不到Ra1.6μm和漏液、渗液的问题。

此外，上述铸件的现有铸造工艺，由于浇注系统的进料口，以及整个铸造工艺步骤和参数控制的不理想，容易导致铸件的圈气、夹渣缺陷等的出现。

发明内容

本申请针对现有技术的上述不足，提供一种能够有效的改善液压铸件的圈气、夹渣缺陷，而且在浇注过程不会出现表面组织掉砂等现象的液压铸件的铸造方法。

为了解决上述技术问题，本申请采用的技术方案为：一种液压铸件的铸造方法，

(1)砂型制造(砂型铸造)：首先，采用型砂铸造出液压铸件的铸造系统，该铸造系统包括铸件型腔和浇注系统，所述的铸件型腔内设置砂芯以形成铸件的液压腔和阀体安装孔；所述的铸件型腔上还设置有与外部液道管连通的平台；所述的浇注系统包括直浇口、横浇道和内浇口；所述的直浇口与横浇道垂直连通，所述的横浇道与内浇口的一端横向连通，内浇口的另一端与铸件型腔的平台连通、以使得浇注液自铸件型腔的平台沿着铸件型腔的厚度方向向上延伸；所述的横浇道上还设置有过滤平板；

(2)配料工序：称取以下质量百分比的原料：生铁35～45％，废钢30～35％，回炉料20～35％，增碳剂：生铁、废钢、回炉料总重量的0.65～1.1％；

(3)熔炼工序：将全部的生铁、废钢放入熔炼炉内，然后加入配方总量0.65～1.1％的增碳剂；加热使得炉料熔化，待炉料熔清后加入FeMn65锰铁和FeSi75硅铁，锰铁的加入量为生铁、废钢及回炉料总质量的0.1～0.3％，硅铁的加入量为生铁、废钢及回炉料总质量的0.5～0.8％，得到原铁液，将原铁液继续加热到1440～1480℃；获得的该原铁液的成分及质量百分比为C3.45％～3.55％，Si1.40％～1.55％，Mn0.25％～0.50％，P≤0.04％，S≤0.022％，其余为铁。

(4)球化工序：采用冲入法进行球化，球化包一侧的球化堤坝内先加球化剂并紧实，再加粒径为3-8mm的孕育剂并紧实，球化包另一侧加入出铁量(原铁液重量)的0.25％～0.35％电解铜；

(5)孕育工序：向反应体系中添加孕育剂，孕育剂的加入量为原铁液质量的0.5～0.8％；得到铁液的成分及质量百分比为C3.40％～3.50％，Si2.35％～2.55％，Mn0.25％～0.50％，Cu0.23％～0.35％，P≤0.04％，S0.008～0.012％，CE＝4.20～4.35，其余为铁；

(6)浇注工序：将铁液扒渣、静置，当温度降至1280℃-1330℃时将铁液浇注至铸造系统以形成铸件；浇注同时用孕育粉进行随流孕育，加入量为原铁液总量的0.08％-0.10％；待铸件冷却后，得到本申请的液压铸件。

采用上述结构，整个浇注结构的布置和进入型腔的位置都有特定的设置，内浇口与铸件型腔的平台连通，因为此处的铸件的壁厚较厚，直接从此处进入铁液可以有效实现铁水平稳进入铸件型腔，从而有效避免了圈气、夹渣缺陷的出现；此外，在横浇道和内浇口之间设置有过滤平板，能够进一步的防止圈气、夹渣缺陷的出现，确保铁水的质量。

优选的，所述的砂芯包括砂芯本体，所述的砂芯本体通过芯砂包覆于砂芯骨架的外周；所述的砂芯骨架包括第一骨架、第二骨架和连接铅丝；所述的连接铅丝具有第一弯折部和第二弯折部，所述的第一弯折部的一端套合于第一骨架上，所述的第二弯折部左侧设置所述的第二骨架，所述的第一骨架、第二骨架和连接铅丝通过外周包覆的芯砂彼此连接、以形成填充液压腔和阀体安装孔的砂芯本体；所述的第一骨架和第二骨架呈圆柱状，且呈圆柱状的骨架的外表面设置有多个环形凹槽。采用上述结构，通过第一骨架和第二骨架，以及其上小凹槽、铅丝构成的砂芯骨架和包覆填充在砂芯骨架芯砂的砂芯，可以为液压腔和阀体安装孔提供冷却介质，有效地解决了球墨铸铁件易出现的疏松、石墨粗大的缺陷，满足液压工作面加工粗糙度Ra1.6μm的要求，极大地提高铸件成品率；该砂芯结构将原来全部是芯砂的结构中设置了作为支撑和加固、增强作用的砂芯骨架，这样可以有效保证砂芯本体的强度，在铁液浇注填充型腔的过程中，不会造成掉砂、夹渣和气孔出现，从而保证了液压腔和阀体安装孔组织的平滑性能，使得液压铸件在液压40Mpa下使用时，仍然不会出现渗液现象。

优选的，所述的第一骨架和第二骨架分别位于阀体安装孔所在位置的砂芯本体内，所述的连接铅丝位于液压腔所在位置的砂芯本体内；采用该结构，能够兼顾液压腔和阀体安装孔位置的砂芯本体的强度要求，既能有效的提高整体砂芯本体的牢固度，进一步改善表面组织掉砂等现象，同时还能够节省材料实现资源利用的优化。

优选的，所述的第一弯折部的一端套合于第一骨架的非环形凹槽位置，所述的第二骨架靠近连接铅丝的第二弯折部，所述的连接铅丝为双股铅丝；采用该结构，增加了第一、第二骨架、连接铅丝与液压腔、阀体安装孔间的芯砂填充空间，该空间的设置可以保证芯砂完全的包覆填充于第一、第二骨架、连接铅丝的外周以构成砂芯本体，且该空间的设置使得位于砂芯骨架外周的芯砂实现更好的黏连作用，提高整个砂芯本体的强度，也更加方便液压腔和阀体安装孔内芯砂的清理和芯骨的取出、去除。

优选的，所述的环形凹槽为沿着骨架径向向内延伸的环形凹槽，且环形凹槽的径向深度为3～5mm，相邻环形凹槽之间的距离为20～40mm；第一骨架和第二骨架外周所包覆填充的芯砂的厚度为20～30mm；采用该结构可以保证砂子与圆柱体、铅丝连接紧密，且力量均衡。

本申请所述的芯砂为包括50％铬铁矿砂+30％～35％普通硅砂+20％～15％再生砂混合构成芯砂；骨架为铸铁，提供砂芯支撑作用，同时兼有加速铸件在浇注过程中的冷却速度作用；这种砂芯制作方法摒弃了传统单一的铬铁矿砂，使得铁液冷却速度适中，砂芯发气量少，确保了液压铸件不渗液，减少铬铁矿砂的用，降低生产成本。

本发明在填充砂芯骨架周边形成砂芯本体的材料，除了芯砂之外，还添加适当的型砂粘结剂等材料，均为行业制备砂芯或者铸件砂型常用的材料即可，即都是由铸造砂(型砂)、型砂粘结剂等组成；优选的，其中的芯砂采用上述提及的50％铬铁矿砂+30％～35％普通硅砂+20％～15％再生砂混合构成型砂。

优选的，所述的横浇道包括第一横浇道和第二横浇道，所述的第二横浇道上设置有第一过滤平板和第二过滤平板；所述的第一横浇道的一端与直浇口连通，第一横浇道的另一端与第一过滤平板连通；所述的内浇口与第二过滤平板连通；采用上述结构，设置两个过滤平板，其中一个与第一横浇道连通用于铁液进料端的过滤，另一个与内浇口连通则用于铁液出料端然后进入铸件型腔前的过滤，从而提高铁液的质量，防止夹渣对铸件性能的影响。

进一步的，所述的第二横浇道设置第一过滤平板和第二过滤平板的位置上均对应设置有第一过渡方块和第二过渡方块，且所述的第一过滤平板为直孔陶瓷耐火平板(如生产商：长兴里塘耐火材料公司)、第二过滤平板为泡沫过滤器(如生产商：济南圣泉集团股份有限公司)；采用该结构，第一过渡方块和第二过渡方块的设置，有利于铁液平稳的进入型腔，也有利于熔渣的上浮，减少铸件的夹渣现象。

更进一步的，所述的第一过滤平板和第二过滤平板为长×宽×高100mm×100mm×20mm的长方体形；所述的第一过渡方块和第二过渡方块均是由上、下一对梯形体构成，所述的第一过渡方块和第二过渡方块中下部的过渡方块中的一个与第一横浇道连通、另一个与内浇口连通，且下部的过渡方块的尺寸为80mm(长)×80mm(宽)×30mm(高)；上部的过渡方块与第二横浇道连通并与第二横浇道等高，且第一过渡方块和第二过渡方块与第一过滤平板和第二过滤平板相互间连接的尺寸为80mm×80mm，且第一过渡方块和第二过渡方块与第一过滤平板和第二过滤平板相互间的连接尺寸为80mm×80mm。

更进一步的，所述的直浇口、内浇口均是由陶瓷管构成的直浇口和内浇口，减少冲砂缺陷。

进一步的，所述浇注系统部中各组元截面积比为：F_直＝Φ40内径瓷管1支，F_横＝25/35高60，F_内＝Φ30内径瓷管共1道，ΣA_直∶ΣA_横∶ΣA_内＝1.78∶2.50∶1，因此只需计算出最小截流面积ΣA_内，即可确定其余各组元截面积。

进一步的，所述的铸件型腔与平台所在面相对的端面上设置有冒口和出气(出气管)，所述的冒口为一个，所述的出气为三个，且所述的冒口和两个出气位于第一骨架所在位置的端面上，所述的另一个出气位于第二骨架所在位置的端面上；采用上述结构，结合本申请的浇注系统部可以减少热节处疏松缩孔等缺陷的产生。

进一步的，步骤(2)所述的增碳剂为元素质量百分比为C≥98％，S≤0.05％，N≤0.01％，灰份(灰分)≤0.3％，挥发份(挥发分)≤0.3％，粒度为0.5-3mm的增碳剂，如丹晟实业(上海)有限公司生产的DC系列型增碳剂(DC-(1-4)型增碳剂)。

进一步的，步骤(4)所述的球化剂为稀土镁合金，其元素质量百分比为Mg5.0％～6.0％，RE1.0％～2.0％，Si42％～46％，Ca2.2％～2.8％，Al≤1.2％；控制球化反应时间在180s内完成，提高了镁和稀土的吸收率，增强了脱硫效果，相应地降低了球化剂的加入量，球化剂加入量控制在1.2％～1.3％之间，从而把铁液中的残余稀土量和残余镁量控制在较低范围，残余稀土量控制在0.004％～0.010％，残余镁量0.030％～0.040％。

进一步的，步骤(5)所述的孕育剂为硅钡孕育剂，其元素质量百分比为Si69％～74％，Ca0.5％～2.0％，Ba1.5％～2.5％，Al.2％～2.5％，S≤0.02％，余量为铁。

进一步的，步骤(6)所述的孕育粉为硅钡孕育剂，硅钡孕育剂的组成元素质量百分比为Si69％～74％，Ca0.5％～2.0％，Ba1.5％～2.5％，Al.2％～2.5％，S≤0.02％，余量为铁。

附图说明

图1本申请液压铸件的结构示意图(第一角度)。

图2本申请液压铸件的结构示意图(第二角度)。

图3本申请液压铸件的剖视图的结构示意图。

图4本申请砂芯结构的结构示意图。

图5本申请砂芯结构的剖视图的结构示意图。

图6本申请砂芯骨架的结构示意图。

图7本申请浇注系统的结构示意图(第一角度)。

图8本申请浇注系统的结构示意图(第二角度)。

图9本申请浇注系统部的结构示意图。

图10本申请实施例1制备的附铸试块的金相组织图。

图11本申请实施例2制备的附铸试块的金相组织图。

如附图所示：a.铸件本体，a1.阀体安装孔，a2.液压腔，1.砂芯本体，2.芯砂，3.砂芯骨架，3.1.第一骨架，3.2.第二骨架，3.3.环形凹槽，4.连接铅丝，4.1.第一弯折部，4.2.第二弯折部，5.浇注系统，6.铸件型腔，6.1.平台，7.直浇口，8.横浇道，8.1.第一横浇道，8.2.第二横浇道，9.内浇口，10.过滤平板，10.1.第一过滤平板，10.2.第二过滤平板，11.第一过渡方块，12.第二过渡方块，13.冒口，14.出气。

具体实施方式

下面将结合实施例中的附图，对本申请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优选实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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；

此外要说明的是：当部件被称为“固定于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者也可以存在另一中间部件，通过中间部件固定。当一个部件被认为是“连接”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者可能同时存在另一中间部件。当一个部件被认为是“设置于”另一个部件，它可以是直接设置在另一个部件上或者可能同时存在另一中间部件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，本申请的铸件结构和浇注系统中的铸件型腔的结构相同，为了方便描述，因此在本申请中铸件具体局部结构的位置可以认为也是铸件型腔相同指代位置，反之亦然。

实施例1

(1)称取以下质量百分比的原料：生铁40％，废钢35％，回炉料25％，增碳剂：生铁、废钢、回炉料总量的0.9％；

(2)将全部的生铁、废钢放入熔炼炉内，然后加入配方总量0.9％的增碳剂；加热使得炉料熔化，待炉料熔清后加入FeMn65锰铁和FeSi75硅铁，锰铁的加入量为生铁、废钢及回炉料总质量的0.25％，硅铁的加入量为生铁、废钢及回炉料总质量的0.7％，得到原铁液，将原铁液继续加热到1453℃；获得的该原铁液的成分及质量百分比为C3.50％，Si1.46％，Mn0.42％，P0.027％，S0.017％，其余为铁；

(3)采用冲入法进行球化，球化包一侧的球化堤坝内先加球化剂并紧实，再加粒径为3～8mm的孕育剂并紧实，球化包另一侧加入出铁量(原铁液重量)0.3％的电解铜；

球化剂为稀土镁合金，其元素质量百分比为Mg5.2％，RE1.5％，Si42％，Ca2.3％，Al0.72％；球化剂加入量1.25％,球化反应时间123s；

孕育剂的加入量为原铁液质量的0.68％，孕育剂为硅钡孕育剂，其元素质量百分比为Si70％，Ca1.26％，Ba2.34％，Al1.33％，S0.02％，余量为铁；

得到铁液的成分及质量百分比为C3.46％，Si2.44％，Mn0.42％，Cu0.31％，P0.027％，S0.0094％，CE＝4.28，其余为铁；

(4)将铁液扒渣、静置，当温度降至1300℃时将铁液浇注至铸造系统(通过砂型制造(砂型铸造)获得，型砂为行业常规型砂，或者为包覆于砂芯骨架外周的芯砂)中以形成铸件；浇注同时用孕育粉进行随流孕育，加入量为原铁液总质量的0.09％，孕育粉的成分及质量百分比为Si70％，Ca1.26％，Ba2.34％，Al1.33％，S0.02％，余量为铁；待铸件冷却后，得到本申请的液压铸件(在此过程添加孕育粉进行随流孕育，可以有效的降低厚壁液压铸件内部的铸造缺陷，不会出现热节处疏松缩孔等缺陷)。

表1实施例1的附铸试块力学性能

表2实施例1的附铸试块金相组织

实施例2

(1)称取以下质量百分比的原料：生铁35％，废钢35％，回炉料30％，增碳剂：生铁、废钢、回炉料总量的1.0％；

(2)将全部的生铁、废钢放入熔炼炉内，然后加入配方总量1.0％的增碳剂；加热使得炉料熔化，待炉料熔清后加入FeMn65锰铁和FeSi75硅铁，锰铁的加入量为生铁、废钢及回炉料总质量的0.27％，硅铁的加入量为生铁、废钢及回炉料总质量的0.55％，得到原铁液，将原铁液继续加热到1475℃；获得的该原铁液的成分及质量百分比为C3.55％，Si1.50％，Mn0.41％，P0.024％，S0.019％，其余为铁；

(3)采用冲入法进行球化，球化包一侧的球化堤坝内先加球化剂并紧实，再加粒径为3-8mm的孕育剂并紧实，球化包另一侧加入出铁量的0.3％电解铜；

球化剂为稀土镁合金，其元素质量百分比为Mg5.2％，RE1.5％，Si42％，Ca2.3％，Al0.72％。球化剂加入量1.3％,球化反应时间115s；

孕育剂的加入量为原铁液质量的0.70％，孕育剂为硅钡孕育剂，其元素质量百分比为Si70％，Ca1.26％，Ba2.34％，Al1.33％，S0.02％，余量为铁；

得到铁液的成分及质量百分比为C3.49％，Si2.50％，Mn0.43％，Cu0.29％，P0.024％，S0.010％，CE＝4.33，其余为铁；

(4)将铁液扒渣、静置，当温度降至1293℃时将铁液浇注至铸造系统中以形成铸件；浇注同时用孕育粉进行随流孕育，加入量为原铁液总质量的0.08％，孕育粉的成分及质量百分比为Si70％，Ca1.26％，Ba2.34％，Al1.33％，S0.02％，余量为Fe；待铸件冷却后，得到本申请的液压铸件(在此过程添加孕育粉进行随流孕育，可以有效的降低厚壁液压铸件内部的铸造缺陷，不会出现热节处疏松缩孔等缺陷)。

表3实施例2的附铸试块力学性能

表4实施例2的附铸试块金相组织

如附图7-9所示，本申请的铸造系统，包括铸件型腔6和浇注系统5，所述的铸件型腔6内设置有砂芯以形成铸件的阀体安装孔a1和液压腔a2(在铸件型腔中，此处的液压腔和阀体安装孔被砂芯填充以实现造型)，在阀体安装孔a1和液压腔a2位置设置砂芯；所述的铸件型腔6上还设置有与外部液道管连通的平台6.1(即在铸件型腔或者说铸件本体的一个端面上有一个面积略小于该端面的平台，具体可以见图3、8)；所述的浇注系统5包括直浇口7、横浇道8和内浇口9；所述的直浇口7与横浇道8垂直连通，所述的横浇道8与内浇口9的一端横向连通，内浇口9的另一端与铸件型腔6的平台6.1连通、以使得浇注液(铁液)自铸件型腔6的平台6.1沿着铸件型腔6的厚度方向向上延伸；所述的横浇道8上还设置有过滤平板10。

采用上述结构的浇注系统，其中内浇口与铸件型腔的平台连通，由于此处的铸件的壁厚较厚，设计从此处直接进入铁液(浇注液)可以有效实现铁水平稳进入铸件型腔的目的，从而有效避免了圈气、夹渣缺陷的出现；此外，在横浇道和内浇口之间设置有过滤平板，能够进一步的防止圈气、夹渣缺陷的出现，确保铁水质量；另外，通过在铸件型腔内设置上述结构的砂芯结构，不仅构造出铸件的液压腔和阀体安装孔，防止传统单纯芯砂造成的掉砂现象的出现，还能够为铸件内部的液压腔和阀体安装孔提供冷却介质，有效地解决了球墨铸铁件易出现的疏松、石墨粗大的缺陷，满足液压工作面加工粗糙度Ra1.6μm的要求，极大地提高铸件成品率。

本申请的砂芯，具体的如附图4-5所示，该结构包括砂芯本体1，所述的砂芯本体1通过芯砂2包覆于砂芯骨架3的外周；所述的砂芯骨架3包括第一骨架3.1、第二骨架3.2和连接铅丝4；所述的连接铅丝4具有第一弯折部4.1和第二弯折部4.2，所述的第一弯折部4.1的一端套合于第一骨架3.1上，所述的第二弯折部4.2左侧设置所述的第二骨架3.2，所述的第一骨架3.1、第二骨架3.2和连接铅丝4通过外周包覆的芯砂彼此连接、以形成填充阀体安装孔a1和液压腔a2的砂芯本体1。

采用上述结构，将原来全部是芯砂的结构中设置了作为支撑和加固、增强作用的砂芯骨架，这样可以有效保证砂芯本体的强度，在铁液浇注填充型腔的过程中，不会造成掉砂、夹渣和气孔出现，从而保证了液压腔和阀体安装孔组织的平滑性能，使得液压铸件在液压40Mpa下使用时，仍然不会出现渗液现象。

如附图5-6所示，本申请所述的第一骨架3.1和第二骨架3.2呈圆柱状，且呈圆柱状的骨架的外表面设置有多个环形凹槽3.3；采用该结构，在将第一骨架和第二骨架与芯砂进行包覆的时候，可以提高芯砂与骨架之间粘结的牢固度，从而有效保证整体砂芯本体的牢固度，进一步改善表面组织掉砂等现象。

本申请所述的第一骨架3.1和第二骨架3.2分别位于阀体安装孔a1所在位置的砂芯本体1内，所述的连接铅丝4位于液压腔a2所在位置的砂芯本体内；采用该结构，能够兼顾液压腔和阀体安装孔位置的砂芯本体的强度要求，既能有效的提高整体砂芯本体的牢固度，进一步改善表面组织掉砂等现象，同时还能够节省材料实现资源利用的优化。

如附图6所示，本申请所述的第一弯折部4.1的一端套合于第一骨架3.1的非环形凹槽位置，所述的第二骨架3.2靠近连接铅丝4的第二弯折部4.2，所述的连接铅丝4为双股铅丝(即相互平行的两股铅丝构成，其弯折部的设置与液压腔a2的轮廓配合)；采用该结构，增加了第一、第二骨架、连接铅丝与液压腔、阀体安装孔间的芯砂填充空间，该空间的设置可以保证芯砂完全的包覆填充于第一、第二骨架、连接铅丝的外周以构成砂芯本体，且该空间的设置使得位于砂芯骨架外周的芯砂实现更好的黏连作用，提高整个砂芯本体的强度，也更加方便液压腔和阀体安装孔内芯砂的清理和芯骨的取出、去除。

如附图6所示，本申请所述的环形凹槽3.3为沿着骨架径向向内延伸的环形凹槽，且环形凹槽的径向深度为3～5mm，相邻环形凹槽3.3之间的距离为20～40mm；第一骨架3.1和第二骨架3.2外周所包覆填充的芯砂2的厚度为20～30mm；采用该结构可以保证砂子与圆柱体、铅丝连接紧密，且力量均衡。

作为一种实施例本申请所述的芯砂为包括50％铬铁矿砂+30％～35％普通硅砂+20％～15％再生砂混合构成芯砂(均为重量百分比含量)；骨架材料为铸铁，以提供砂芯支撑作用，同时兼有加速铸件在浇注过程中的冷却速度作用；这种砂芯制作方法摒弃了传统单一的铬铁矿砂，使得铁液冷却速度适中，砂芯发气量少，确保了液压铸件不渗液，减少铬铁矿砂的用，降低生产成本。

本发明在填充砂芯骨架周边形成砂芯本体的材料，除了芯砂之外，还添加适当的型砂粘结剂，均为行业制备砂芯或者铸件砂型常用的材料即可，即都是由铸造砂(型砂)、型砂粘结剂等组成。

具体的，如附图7-9所示，本申请所述的横浇道8包括第一横浇道8.1和第二横浇道8.2，所述的第二横浇道8.2上设置有第一过滤平板10.1和第二过滤平板10.2；所述的第一横浇道8.1的一端与直浇口7连通，第一横浇道8.1的另一端与第一过滤平板10.1连通；所述的内浇口9与第二过滤平板10.2连通；具体的，所述的第一横浇道位于第二横浇道的下方；采用上述结构，设置两个过滤平板，其中一个与第一横浇道连通用于铁液进料端的过滤，另一个与内浇口连通则用于铁液出料端然后进入铸件型腔前的过滤，从而提高铁液的质量，防止夹渣对铸件性能的影响。

具体的，如附图7-9所示，本申请所述的第二横浇道8.2设置第一过滤平板10.1和第二过滤平板10.2的位置上均对应设置有第一过渡方块11和第二过渡方块12(第一过渡方块11和第二过渡方块12均是上下堆成的两块，将过滤平板夹持在中间)，且所述的第一过滤平板10.1为直孔陶瓷耐火平板(如生产商：长兴里塘耐火材料公司)、第二过滤平板10.2为泡沫过滤器(如生产商：济南圣泉集团股份有限公司)；采用该结构，第一过渡方块和第二过渡方块的设置，有利于铁液平稳的进入型腔，也有利于熔渣的上浮，减少铸件的夹渣现象。

作为一种具体的实施例，本申请所述的第一过滤平板10.1和第二过滤平板10.2为长×宽×高100mm×100mm×20mm的长方体形；所述的第一过渡方块11和第二过渡方块12均是由上、下一对梯形体构成(即第一过渡方块11由上下两块梯形体构成，第二过渡方块12也由上下两块梯形体构成；均位于相对应的过滤平板的上下两侧)，所述的第一过渡方块11和第二过渡方块12中下部的过渡方块中的一个与第一横浇道8.1连通、另一个与内浇口9连通，且下部的过渡方块的尺寸为80mm(长)×80mm(宽)×30mm(高)(即梯形体的大底面的长和宽，以及梯形体的高；上底面的尺寸不做具体限定，本申请的结构为一种等腰梯形体，上下对正的一对过渡方块的大底面尺寸一样)；上部的过渡方块与第二横浇道8.2连通并与第二横浇道8.2等高(即梯形体的大底面的长和宽为80mm(长)×80mm(宽)，高与第二横浇道等高)，且第一过渡方块和第二过渡方块与第一过滤平板和第二过滤平板相互间连接的尺寸为80mm×80mm(即二者彼此覆盖的尺寸)。

作为一种具体的实施例，本申请所述的直浇口7、内浇口9均是由陶瓷管构成的直浇口和内浇口，内表面光滑、耐高温，这样的结构可以减少冲砂缺陷。

作为一种具体的实施例，本申请所述浇注系统部中各组元截面积比为：F_直＝Φ40mm内径瓷管1支，F_横＝25mm(上边长度)/35mm(底边长度)高60mm，F_内＝Φ30mm内径瓷管共1道，ΣA_直∶ΣA_横∶ΣA_内＝1.78∶2.50∶1，因此只需计算出最小截流面积ΣA_内，即可确定其余各组元截面积。

作为一种具体的实施例，如附图7-8所示，本申请所述的铸件型腔6与平台6.1所在面相对的端面上(即与平台所在的端面相对设置的端面上)设置有冒口13和出气(出气管)14，所述的冒口13为一个，所述的出气14为三个，且所述的冒口13和两个出气位14于第一骨架3.1所在位置的端面上，所述的另一个出气14位于第二骨架3.2所在位置的端面上；采用上述结构，结合本申请的浇注系统部可以减少热节处疏松缩孔等缺陷的产生。

本申请的直角口为圆柱状，横浇道为横截面为梯形的结构，内浇口也为圆柱状结构，且内浇口与平台的连接端是一端延伸出来的直管、方便铁液的平缓流动。

本申请通过铸造工艺的设计以及特定的砂芯构造(结构和芯砂的材料)和浇注系统，构成完整的附图1-3所示的液压铸件的铸造方法，该方法能够保证铁液均匀平稳的进入型腔，型腔内各个位置的铁液温度温差小，从而获得的铸件具有优异的力学性能，其抗拉强度、屈服强度、延伸率和硬度均高于客户要求的标准，而且从实施例制备的附铸试块的金相组织图(图10-11)可以看出结构均匀，无缩孔、疏松的出现，也无圈气、夹渣缺陷等的出现。

Claims (10)

1.一种液压铸件的铸造方法，其特征在于：步骤包括：

(1)砂型制造：采用型砂铸造出液压铸件的铸造系统，该铸造系统包括铸件型腔和浇注系统，所述的铸件型腔内设置砂芯以形成铸件的液压腔和阀体安装孔；所述的铸件型腔上还设置有与外部液道管连通的平台；所述的浇注系统包括直浇口、横浇道和内浇口；所述的直浇口与横浇道垂直连通，所述的横浇道与内浇口的一端横向连通，内浇口的另一端与铸件型腔的平台连通、以使得浇注液自铸件型腔的平台沿着铸件型腔的厚度方向向上延伸；所述的横浇道上还设置有过滤平板；

(2)配料工序：称取以下质量百分比的原料：生铁35～45％，废钢30～35％，回炉料20～35％，增碳剂：生铁、废钢、回炉料总重量的0.65～1.1％；

(3)熔炼工序：将全部的生铁、废钢放入熔炼炉内，然后加入配方总量0.65～1.1％的增碳剂；加热使得炉料熔化，待炉料熔清后加入FeMn65锰铁和FeSi75硅铁，锰铁的加入量为生铁、废钢及回炉料总质量的0.1～0.3％，硅铁的加入量为生铁、废钢及回炉料总质量的0.5～0.8％，得到原铁液，将原铁液继续加热到1440～1480℃；获得的该原铁液的成分及质量百分比为C 3.45％～3.55％，Si 1.40％～1.55％，Mn0.25％～0.50％，P≤0.04％，S≤0.022％，其余为铁。

(4)球化工序：采用冲入法进行球化，球化包一侧的球化堤坝内先加球化剂并紧实，再加粒径为3-8mm的孕育剂并紧实，球化包另一侧加入出铁量(原铁液重量)的0.25％～0.35％电解铜；

(5)孕育工序：向反应体系中添加孕育剂，孕育剂的加入量为原铁液质量的0.5～0.8％，得到铁液的成分及质量百分比为C 3.40％～3.50％，Si 2.35％～2.55％，Mn0.25％～0.50％，Cu 0.23％～0.35％，P≤0.04％，S 0.008～0.012％，CE＝4.20～4.35，其余为铁；

(6)浇注工序：将铁液扒渣、静置，当温度降至1280℃-1330℃时将铁液浇注至铸造系统以形成铸件；浇注同时用孕育粉进行随流孕育，加入量为原铁液总量的0.08％-0.10％；待铸件冷却后，得到本申请的液压铸件。

2.根据权利要求1所述的液压铸件的铸造方法，其特征在于：所述的砂芯包括砂芯本体，所述的砂芯本体由所述的芯砂包覆于砂芯骨架的外周构成；所述的砂芯骨架包括第一骨架、第二骨架和连接铅丝；所述的连接铅丝具有第一弯折部和第二弯折部，所述的第一弯折部的一端套合于第一骨架上，所述的第二弯折部左侧设置所述的第二骨架，所述的第一骨架、第二骨架和连接铅丝通过外周包覆的芯砂彼此连接、以形成填充铸件液压腔和阀体安装孔的砂芯本体；所述的第一骨架和第二骨架呈圆柱状，且呈圆柱状的骨架的外表面设置有多个环形凹槽。

3.根据权利要求2所述的液压铸件的铸造方法，其特征在于：所述的第一骨架和第二骨架分别位于阀体安装孔所在位置的砂芯本体内，所述的连接铅丝位于铸件液压腔所在位置的砂芯本体内；所述的第一弯折部的一端套合于第一骨架的非环形凹槽位置，所述的第二骨架靠近连接铅丝的第二弯折部，所述的连接铅丝为双股铅丝。

4.根据权利要求3所述的液压铸件的铸造方法，其特征在于：所述的环形凹槽为沿着骨架径向向内延伸的环形凹槽，且环形凹槽的径向深度为3～5mm，相邻环形凹槽之间的距离为20～40mm；第一骨架和第二骨架外周所包覆填充的芯砂的厚度为20～30mm；采用该结构可以保证砂子与圆柱体、铅丝连接紧密，且力量均衡。

5.根据权利要求2所述的液压铸件的铸造方法，其特征在于：所述的芯砂为包括50％铬铁矿砂+30％～35％普通硅砂+20％～15％再生砂混合构成芯砂；所述的第一骨架或者第二骨架为铸铁。

6.根据权利要求2所述的液压铸件的铸造方法，其特征在于：所述的横浇道包括第一横浇道和第二横浇道，所述的第二横浇道上设置有第一过滤平板和第二过滤平板；所述的第一横浇道的一端与直浇口连通，第一横浇道的另一端与第一过滤平板连通；所述的内浇口与第二过滤平板连通。

7.根据权利要求6所述的液压铸件的铸造方法，其特征在于：所述的第二横浇道设置第一过滤平板和第二过滤平板的位置上均对应设置有第一过渡方块和第二过渡方块，且所述的第一过滤平板为直孔陶瓷耐火平板、第二过滤平板为泡沫过滤器。

8.根据权利要求7所述的液压铸件的铸造方法，其特征在于：所述的第一过滤平板和第二过滤平板为长×宽×高100mm×100mm×20mm的长方体形；所述的第一过渡方块和第二过渡方块均是由上、下一对梯形体构成，所述的第一过渡方块和第二过渡方块中下部的过渡方块中的一个与第一横浇道连通、另一个与内浇口连通，且下部的过渡方块的尺寸为80mm(长)×80mm(宽)×30mm(高)；上部的过渡方块与第二横浇道连通并与第二横浇道等高，且第一过渡方块和第二过渡方块与第一过滤平板和第二过滤平板相互间连接的尺寸为80mm×80mm，且第一过渡方块和第二过渡方块与第一过滤平板和第二过滤平板相互间的连接尺寸为80mm×80mm。

9.根据权利要求8所述的液压铸件的铸造方法，其特征在于：所述的直浇口、内浇口均是由陶瓷管构成的直浇口和内浇口；所述浇注系统部中各组元截面积比为：F_直＝Φ40内径瓷管1支，F_横＝25/35高60，F_内＝Φ30内径瓷管共1道，ΣA_直∶ΣA_横∶ΣA_内＝1.78∶2.50∶1，因此只需计算出最小截流面积ΣA_内，即可确定其余各组元截面积；所述的铸件型腔与平台所在面相对的端面上设置有冒口和出气，所述的冒口为一个，所述的出气为三个，且所述的冒口和两个出气位于第一骨架所在位置的端面上，所述的另一个出气位于第二骨架所在位置的端面上。

10.根据权利要求1所述的液压铸件的铸造方法，其特征在于：

步骤(2)所述的所述的增碳剂为元素质量百分比为C≥98％，S≤0.05％，N≤0.01％，灰份(灰分)≤0.3％，挥发份≤0.3％，粒度为0.5-3mm的增碳剂；

步骤(4)所述的球化剂为稀土镁合金，其元素质量百分比为Mg 5.0％～6.0％，RE1.0％～2.0％，Si 42％～46％，Ca2.2％～2.8％，Al≤1.2％；控制球化反应时间在180s内完成，球化剂加入量为原铁液的1.2％～1.3％之间；

步骤(5)所述的孕育剂为硅钡孕育剂，其元素质量百分比为Si 69％～74％，Ca 0.5％～2.0％，Ba 1.5％～2.5％，Al.2％～2.5％，S≤0.02％，余量为铁；

步骤(6)所述的孕育粉为硅钡孕育剂，硅钡孕育剂的组成元素质量百分比为Si 69％～74％，Ca 0.5％～2.0％，Ba 1.5％～2.5％，Al.2％～2.5％，S≤0.02％，余量为铁。

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