CN114260419A - 一种铸钢材质挖掘机驱动轮的铸造方法 - Google Patents
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Abstract
一种铸钢材质挖掘机驱动轮的铸造方法，包括渗硼碳耐火涂料的配制，模型制作和涂料涂覆，钢水配制和浇注铸造，淬火回火和表面处理。本发明通过自主设计的新型渗硼碳耐火涂料，将渗硼碳处理和淬火处理结合在一个工艺步骤中，低成本高效率的铸造出了基体强韧、轮齿高强耐磨的挖掘机驱动轮，驱动轮表面硬度64~66HRC，芯部硬度31~32HRC，轮齿部有效硬化层深度1.7~2.1毫米，硬化层残余奥氏体量9.6~10.9%，齿部磁粉探伤显示无任何裂纹。
Description
技术领域
本发明涉及一种铸钢材质挖掘机驱动轮的铸造方法，属于铸造技术领域。
背景技术
挖掘机驱动轮，外形类似于一般机械传动中使用的齿轮，是挖掘机动力传输系统中最重要部件之一，一般直接与驱动马达相接，直接把动力传给履带，从而带动整个底盘前进。驱动轮整个轮子是一体铸造而成的，一般选用ZG40Mn、ZG45Mn、ZG50Mnz、SCMnMoH等性价比较高的高锰铸钢材质，经过毛坯铸造（锻造）、机械加工、齿部淬火等步骤得到成品。驱动轮一体铸造成型，工艺步骤上相对简单，但要保证铸造的尺寸精度，这样可以大幅减少后期机械加工的时间。像挖掘机这类重型机械，动力传输时对驱动轮的冲击和磨损相当大，故要求驱动轮基体具有一定的韧性，同时齿部要有高硬度和良好的耐磨性，因此除了在整体铸造时保证驱动轮基体拥有良好韧性外，齿部淬火工艺还要赋予轮齿极高的硬度和耐磨性，一般淬火硬度至少达到HRC46以上。驱动轮整体基体的韧性、轮齿处基体的韧性以及轮齿表面硬度和耐磨性这三方面性能的好坏基本决定了驱动轮的使用寿命，重型机械部件生产企业一直都在探索如何改善材质、改进铸造方法、提升热处理工艺，以期达到上述三方面性能的同时提高来延长驱动轮使用寿命，降低重型机械耗材成本。
中国专利CN106756755A公开了一种大型挖掘机齿轮的渗碳淬火方法，包括如下步骤：升温均温步骤；强渗步骤；扩散步骤；降温均温步骤；一次淬火步骤；等温球化退火步骤；二次淬火步骤；低温回火步骤。本发明的大型挖掘机齿轮渗碳淬火方法能大幅缩短渗碳淬火时间，获得高的渗碳速度，节约能耗，提高生产效率，同时又能有效细化晶粒，获得弥散分布的细粒状碳化物，改善齿轮表面的金相组织，提高齿轮的齿面硬度和耐磨性，提高齿轮的使用寿命。该专利选用18Cr2Ni4WA这种高强度高耐磨，适合高淬而容易获得高硬度的合金钢，成本较高，因为该合金钢通常用于制作飞机坦克等大截面，高负荷，高耐磨性及良好韧性的大齿轮，用于普通中小型挖掘机，成本方面存在一些障碍。另外该发明利用渗碳和淬火相结合的工艺来提高齿轮轮齿硬度和耐磨性，通过更高的渗碳扩散温度（1040~1060℃）和长的扩散时间（12~15小时）来获得高的渗碳速度和平缓的碳浓度梯度，这种做法能耗增高的同时，效率也会降低，再者该发明需进行两次淬火，步骤繁琐耗费工时。
中国专利CN102990014A公开了一种工程机械驱动轮铸造方法，所述方法包括：在中频感应炉中加满钢材原料；启动中频感应炉，在熔炼过程中拨动原料，并进行打渣，打渣后继续添加钢材原料，直至钢水熔炼达到炉膛容量的80%时，取样化验；将化验结果与预设的达标材质成分进行比对，针对未达标的成分进行调整，直至钢水材质成分达标，利用所述钢水铸造驱动轮，采用上述方法杜绝了铸造裂纹和中频淬火裂纹的产生，提高了驱动轮传动装置的载荷能力，并且提高了驱动轮的机械性能。该专利通过调节合金钢化学元素组成，控制关键几种元素的含量来避免铸造和淬火工艺过程易形成的缺陷，为达到精确控制个别元素含量的目标，该专利实施时需要高度介入钢水熔炼过程的成分分析和控制，像磷硫两元素质量含量的要控制在万分之四以下，生产操作、制程控制、成分调配以及过程检验等环节会变的复杂，误操作的概率会增大，进而质量管控方面的难度会提高。
综上所述可以看出，目前普通工程机械驱动轮的制造存在选用成本适中材质难以获得高性能，选用高性能材质又面临成本劣势，铸造与热处理工艺繁琐复杂难以控制，难以得到基体强韧轮齿高强耐磨的高质量产品等问题。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种铸钢材质挖掘机驱动轮的铸造方法，实现以下发明目的：用成本适中的材质，通过操作简单的铸造方法和热处理工艺，低成本高效率的铸造出基体强韧、轮齿高强耐磨的挖掘机驱动轮。
为实现上述发明目的，本发明采取以下技术方案：一种铸钢材质挖掘机驱动轮的铸造方法，包括渗硼碳耐火涂料的配制、模型制作和涂料涂覆，钢水配制和浇注铸造，淬火回火和表面处理等步骤。
以下是对上述技术方案的进一步改进：
步骤（1）渗硼碳耐火涂料的配制
渗硼碳耐火涂料具体配方如下：
300~400目石墨粉10~16wt%
250~400目硅藻土5~9wt%
850~950目B4C粉2~4wt%
硼砂8~13wt%
800~1000目锂辉石粉1~3wt%
水溶性酚醛树脂10~14wt%
钾水玻璃2~5wt%
硅溶胶5~8wt%
800~1000目Na3AlF6粉末0.8~1.2wt%
水性润湿剂0.4~0.8wt%
交联固化剂2~3.5 wt%
消泡剂0.1~0.3wt%
其余不足100wt%部分用去离子水补足；
所述水溶性酚醛树脂，粘度600~900mPa·s，游离酚＜8%，游离醛＜2%，固含量约50~52%，水分约13~16%；
所述钾水玻璃，模数2~3，硅酸钾质量浓度24%；
所述硅溶胶，其中二氧化硅含量30wt%，胶粒粒径23nm；
所述水性润湿剂为聚醚改性聚硅氧烷，具体是Silok®8009和Silok®8008质量比为1:2的混合物；
所述交联固化剂为聚碳化二亚胺，固含量40%，粘度300mPa·s的淡黄色乳液；
所述消泡剂为有机改性聚硅氧烷乳液，具体是赢创TEGO® AIREX 902 W或赢创Airase 5700中的一种；
耐火涂料配制工艺：按上述配方质量配比，2000~2800转/分转速下，将去离子水、水性润湿剂、消泡剂、硅溶胶、水溶性酚醛树脂、硼砂、钾水玻璃、交联固化剂加入混合釜中，搅拌0.5~1小时后，将转速提高至3000~4000转/分，再加入锂辉石粉、Na3AlF6粉末、B4C粉，搅拌1~2小时后，加入石墨粉和硅藻土，搅拌1.5~3小时后再将搅拌速率降至800~1000转/分搅拌0.5~0.8小时停止搅拌，静置0.5~1小时后出料得到渗硼碳耐火涂料。
步骤（2）模型制作和涂料涂覆
STMMA 共聚树脂经珠粒预发泡、珠粒熟化、模具预热、充填、加热发泡成型、冷却脱模等常规模样成型工艺制备出挖掘机驱动轮模型，挖掘机驱动轮模型在50℃下烘干至水分含量小于0.1%；
采用浸涂与涂刷结合的方式，先将挖掘机驱动轮模型浸入耐火涂料中，2~3秒后提出模型，浸涂难以涂挂的位置采用人工涂刷，浸涂与涂刷一遍耐火涂料后，于50~55℃温度下烘干10~16小时后再进行下一遍浸涂与涂刷和烘干，如此涂覆烘干三次后得到1.2~1.6mm厚的耐火涂层。
步骤（3）钢水配制和浇注铸造
按SCMnMoH铸钢材质各元素质量分数组成要求，将原料放入熔炼炉中，控温1580~1620℃熔炼，得到钢水；砂箱底部铺上18厘米高的砂子垫底，将差挖掘机驱动轮模型放入砂箱中，采用雨淋式落砂将模型覆盖并与砂箱上盖持平，砂箱整体通过振动使砂子与模型紧密接触，砂箱覆盖密封薄膜后，对砂箱内部抽真空至压力稳定在-0.06~ -0.07MPa后，将控温在1580~1620℃的钢水浇注入模型内，浇注过程遵循连续不中断，先细流慢浇，中间快浇，钢水到达模型顶部时，放慢浇注速度，使钢水平稳上升不冲出浇口为准，浇注完毕降至室温后，通过自动翻箱机将砂和驱动轮铸件分离，冷却至室温得到表面包覆耐火涂层的挖掘机驱动轮铸件。
步骤（4）淬火回火和表面处理
将表面包覆耐火涂层的挖掘机驱动轮铸件加热至880~950℃并恒温5~8小时进行渗硼渗碳，然后趁热迅速浸入恒温在20~40℃的淬火剂中，淬火25~45分钟，淬火完成后冷却至室温，1.5小时之内将半轴件放于回火炉内，加热至500~600℃，保温90~140分钟，取出空冷至室温后抛光除去表面耐火涂层后得到挖掘机驱动轮成品；
所述淬火剂聚烷撑乙二醇的水溶液，聚烷撑乙二醇浓度为10~15wt%。
优选的技术方案：
上述步骤（1）渗硼碳耐火涂料具体配方如下：
360目石墨粉14wt%
300目硅藻土7wt%
900目B4C粉3.5wt%
硼砂11wt%
900目锂辉石粉2wt%
水溶性酚醛树脂13wt%
钾水玻璃4wt%
硅溶胶7wt%
950目Na3AlF6粉末1wt%
水性润湿剂0.6wt%
交联固化剂3 wt%
消泡剂0.2wt%
其余不足100wt%部分用去离子水补足；
所述钾水玻璃，模数2.6，硅酸钾质量浓度24%；
所述消泡剂为赢创TEGO® AIREX 902 W；
耐火涂料配制工艺：按上述配方质量配比，2500转/分转速下，将去离子水、水性润湿剂、消泡剂、硅溶胶、水溶性酚醛树脂、硼砂、钾水玻璃、交联固化剂加入混合釜中，搅拌0.8小时后，将转速提高至3600转/分，再加入锂辉石粉、Na3AlF6粉末、B4C粉，搅拌1.6小时后，加入石墨粉和硅藻土，搅拌2小时后再将搅拌速率降至900转/分搅拌0.6小时停止搅拌，静置0.8小时后出料得到渗硼碳耐火涂料；
步骤（2）采用浸涂与涂刷结合的方式，先将挖掘机驱动轮模型浸入耐火涂料中，2.5秒后提出模具，浸涂难以涂挂的位置采用人工涂刷，浸涂与涂刷一遍耐火涂料后，于52℃温度下烘干14小时后再进行下一遍浸涂与涂刷和烘干，如此涂覆烘干三次后得到1.4mm厚的耐火涂层；
步骤（3）将原料放入熔炼炉中，控温1600℃熔炼，得到钢水；对砂箱内部抽真空至压力稳定在-0.066MPa后，将控温在1600℃的钢水浇注入模型内；
步骤（4）将表面包覆耐火涂层的挖掘机驱动轮铸件加热至920℃并恒温7小时进行渗硼渗碳，然后趁热迅速浸入恒温在25℃的淬火剂中，淬火35分钟，淬火完成后冷却至室温，1.5小时之内将半轴件放于回火炉内，加热至580℃，保温120分钟，取出空冷至室温后抛光除去表面耐火涂层后得到挖掘机驱动轮成品；
所述淬火剂聚烷撑乙二醇的水溶液，聚烷撑乙二醇浓度为13wt%。
与现有技术相比，本发明取得以下有益效果：
1、本发明选用成本适中的SCMnMoH铸钢材质，运用消失模铸造法，通过自主设计的新型渗硼碳耐火涂料，将渗硼碳处理和淬火处理结合在一个工艺步骤中，只需一步淬火和回火，操作相对简单，低成本高效率的铸造出了基体强韧、轮齿高强耐磨的挖掘机驱动轮；
2、本发明采用消失模铸造，得到的驱动轮成品内部组织结构致密，增强了驱动轮基体的韧性，渗硼碳处理与淬火的有机结合增强了轮齿的硬度、强度和耐磨性，渗入表层的硼元素还能赋予驱动轮良好的耐腐蚀性；
3、本发明铸造出的驱动轮，表面硬度64~66HRC，芯部硬度31~32HRC，轮齿部有效硬化层深度1.7~2.1毫米，硬化层残余奥氏体量9.6~10.9%，齿部磁粉探伤显示无任何裂纹。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：一种铸钢材质挖掘机驱动轮的铸造方法
包括以下步骤：
1、渗硼碳耐火涂料的配制
渗硼碳耐火涂料具体配方如下：
360目石墨粉14wt%
300目硅藻土7wt%
900目B4C粉3.5wt%
硼砂11wt%
900目锂辉石粉2wt%
水溶性酚醛树脂13t%
钾水玻璃4wt%
硅溶胶7wt%
950目Na3AlF6粉末1wt%
水性润湿剂0.6wt%
交联固化剂3wt%
消泡剂0.2wt%
其余不足100wt%部分用去离子水补足；
所述水溶性酚醛树脂，粘度600~900mPa·s，游离酚＜8%，游离醛＜2%，固含量约50~52%，水分约13~16%；
所述钾水玻璃，模数2.6，硅酸钾质量浓度24%；
所述硅溶胶，其中二氧化硅含量30wt%，胶粒粒径23nm；
所述水性润湿剂为Silok®8009和Silok®8008质量比为1:2的混合物；
所述交联固化剂为聚碳化二亚胺，固含量40%，粘度300mPa·s的淡黄色乳液；
所述消泡剂为赢创TEGO® AIREX 902 W；
耐火涂料配制工艺：按上述配方质量配比，2500转/分转速下，将去离子水、水性润湿剂、消泡剂、硅溶胶、水溶性酚醛树脂、硼砂、钾水玻璃、交联固化剂加入混合釜中，搅拌0.8小时后，将转速提高至3600转/分，再加入锂辉石粉、Na3AlF6粉末、B4C粉，搅拌1.6小时后，加入石墨粉和硅藻土，搅拌2小时后再将搅拌速率降至900转/分搅拌0.6小时停止搅拌，静置0.8小时后出料得到渗硼碳耐火涂料。
2、模型制作和涂料涂覆
STMMA 共聚树脂经珠粒预发泡、珠粒熟化、模具预热、充填、加热发泡成型、冷却脱模等常规模样成型工艺制备出挖掘机驱动轮模型，挖掘机驱动轮模型在50℃下烘干至水分含量小于0.1%；
采用浸涂与涂刷结合的方式，先将挖掘机驱动轮模型浸入耐火涂料中，2.5秒后提出模型，浸涂难以涂挂的位置采用人工涂刷，浸涂与涂刷一遍耐火涂料后，于52℃温度下烘干14小时后再进行下一遍浸涂与涂刷和烘干，如此涂覆烘干三次后得到1.4mm厚的耐火涂层。
3、钢水配制和浇注铸造
按SCMnMoH铸钢材质各元素质量分数组成要求，将原料放入熔炼炉中，控温1600℃熔炼，得到钢水；砂箱底部铺上18厘米高的砂子垫底，将差挖掘机驱动轮模型放入砂箱中，采用雨淋式落砂将模型覆盖并与砂箱上盖持平，砂箱整体通过振动使砂子与模型紧密接触，砂箱覆盖密封薄膜后，对砂箱内部抽真空至压力稳定在-0.066MPa后，将控温在1600℃的钢水浇注入模型内，浇注过程遵循连续不中断，先细流慢浇，中间快浇，钢水到达模型顶部时，放慢浇注速度，使钢水平稳上升不冲出浇口为准，浇注完毕降至室温后，通过自动翻箱机将砂和驱动轮铸件分离，冷却至室温得到表面包覆耐火涂层的挖掘机驱动轮铸件。
4、淬火回火和表面处理
将表面包覆耐火涂层的挖掘机驱动轮铸件加热至920℃并恒温7小时进行渗硼渗碳，然后趁热迅速浸入恒温在30℃的淬火剂中，淬火35分钟，淬火完成后冷却至室温，1.5小时之内将半轴件放于回火炉内，加热至580℃，保温120分钟，取出空冷至室温后抛光除去表面耐火涂层后得到挖掘机驱动轮成品；
所述淬火剂聚烷撑乙二醇的水溶液，聚烷撑乙二醇浓度为13wt%。
实施例2：一种铸钢材质挖掘机驱动轮的铸造方法
包括以下步骤：
1、渗硼碳耐火涂料的配制
渗硼碳耐火涂料具体配方如下：
300目石墨粉10wt%
250目硅藻土5wt%
850目B4C粉2wt%
硼砂8wt%
800目锂辉石粉1wt%
水溶性酚醛树脂10wt%
钾水玻璃2wt%
硅溶胶5wt%
800目Na3AlF6粉末0.8wt%
水性润湿剂0.4wt%
交联固化剂2wt%
消泡剂0.1wt%
其余不足100wt%部分用去离子水补足；
所述水溶性酚醛树脂，粘度600~900mPa·s，游离酚＜8%，游离醛＜2%，固含量约50~52%，水分约13~16%；
所述钾水玻璃，模数2，硅酸钾质量浓度24%；
所述硅溶胶，其中二氧化硅含量30wt%，胶粒粒径23nm；
所述水性润湿剂为Silok®8009和Silok®8008质量比为1:2的混合物；
所述交联固化剂为聚碳化二亚胺，固含量40%，粘度300mPa·s的淡黄色乳液；
所述消泡剂为赢创Airase 5700；
耐火涂料配制工艺：按上述配方质量配比，2000转/分转速下，将去离子水、水性润湿剂、消泡剂、硅溶胶、水溶性酚醛树脂、硼砂、钾水玻璃、交联固化剂加入混合釜中，搅拌0.5小时后，将转速提高至3000转/分，再加入锂辉石粉、Na3AlF6粉末、B4C粉，搅拌1小时后，加入石墨粉和硅藻土，搅拌1.5小时后再将搅拌速率降至800转/分搅拌0.5小时停止搅拌，静置0.5小时后出料得到渗硼碳耐火涂料。
2、模型制作和涂料涂覆
STMMA 共聚树脂经珠粒预发泡、珠粒熟化、模具预热、充填、加热发泡成型、冷却脱模等常规模样成型工艺制备出挖掘机驱动轮模型，挖掘机驱动轮模型在50℃下烘干至水分含量小于0.1%；
采用浸涂与涂刷结合的方式，先将挖掘机驱动轮模型浸入耐火涂料中，2秒后提出模型，浸涂难以涂挂的位置采用人工涂刷，浸涂与涂刷一遍耐火涂料后，于50℃温度下烘干10小时后再进行下一遍浸涂与涂刷和烘干，如此涂覆烘干三次后得到1.2mm厚的耐火涂层。
3、钢水配制和浇注铸造
按SCMnMoH铸钢材质各元素质量分数组成要求，将原料放入熔炼炉中，控温1580℃熔炼，得到钢水；砂箱底部铺上18厘米高的砂子垫底，将差挖掘机驱动轮模型放入砂箱中，采用雨淋式落砂将模型覆盖并与砂箱上盖持平，砂箱整体通过振动使砂子与模型紧密接触，砂箱覆盖密封薄膜后，对砂箱内部抽真空至压力稳定在-0.06MPa后，将控温在1580℃的钢水浇注入模型内，浇注过程遵循连续不中断，先细流慢浇，中间快浇，钢水到达模型顶部时，放慢浇注速度，使钢水平稳上升不冲出浇口为准，浇注完毕降至室温后，通过自动翻箱机将砂和驱动轮铸件分离，冷却至室温得到表面包覆耐火涂层的挖掘机驱动轮铸件。
4、淬火回火和表面处理
将表面包覆耐火涂层的挖掘机驱动轮铸件加热至880℃并恒温5小时进行渗硼渗碳，然后趁热迅速浸入恒温在20℃的淬火剂中，淬火25分钟，淬火完成后冷却至室温，1.5小时之内将半轴件放于回火炉内，加热至500℃，保温90分钟，取出空冷至室温后抛光除去表面耐火涂层后得到挖掘机驱动轮成品；
所述淬火剂聚烷撑乙二醇的水溶液，聚烷撑乙二醇浓度为10wt%。
实施例3：一种铸钢材质挖掘机驱动轮的铸造方法
包括以下步骤：
1、渗硼碳耐火涂料的配制
渗硼碳耐火涂料具体配方如下：
400目石墨粉16wt%
400目硅藻土9wt%
950目B4C粉4wt%
硼砂13wt%
1000目锂辉石粉3wt%
水溶性酚醛树脂14wt%
钾水玻璃5wt%
硅溶胶8wt%
1000目Na3AlF6粉末1.2wt%
水性润湿剂0.8wt%
交联固化剂3.5wt%
消泡剂0.3wt%
其余不足100wt%部分用去离子水补足；
所述水溶性酚醛树脂，粘度600~900mPa·s，游离酚＜8%，游离醛＜2%，固含量约50~52%，水分约13~16%；
所述钾水玻璃，模数3，硅酸钾质量浓度24%；
所述硅溶胶，其中二氧化硅含量30wt%，胶粒粒径23nm；
所述水性润湿剂为Silok®8009和Silok®8008质量比为1:2的混合物；
所述交联固化剂为聚碳化二亚胺，固含量40%，粘度300mPa·s的淡黄色乳液；
所述消泡剂为赢创Airase 5700；
耐火涂料配制工艺：按上述配方质量配比，2800转/分转速下，将去离子水、水性润湿剂、消泡剂、硅溶胶、水溶性酚醛树脂、硼砂、钾水玻璃、交联固化剂加入混合釜中，搅拌1小时后，将转速提高至4000转/分，再加入锂辉石粉、Na3AlF6粉末、B4C粉，搅拌2小时后，加入石墨粉和硅藻土，搅拌3小时后再将搅拌速率降至1000转/分搅拌0.8小时停止搅拌，静置1小时后出料得到渗硼碳耐火涂料。
2、模型制作和涂料涂覆
STMMA 共聚树脂经珠粒预发泡、珠粒熟化、模具预热、充填、加热发泡成型、冷却脱模等常规模样成型工艺制备出挖掘机驱动轮模型，挖掘机驱动轮模型在50℃下烘干至水分含量小于0.1%；
采用浸涂与涂刷结合的方式，先将挖掘机驱动轮模型浸入耐火涂料中，3秒后提出模型，浸涂难以涂挂的位置采用人工涂刷，浸涂与涂刷一遍耐火涂料后，于55℃温度下烘干16小时后再进行下一遍浸涂与涂刷和烘干，如此涂覆烘干三次后得到1.6mm厚的耐火涂层。
3、钢水配制和浇注铸造
按SCMnMoH铸钢材质各元素质量分数组成要求，将原料放入熔炼炉中，控温1620℃熔炼，得到钢水；砂箱底部铺上18厘米高的砂子垫底，将差挖掘机驱动轮模型放入砂箱中，采用雨淋式落砂将模型覆盖并与砂箱上盖持平，砂箱整体通过振动使砂子与模型紧密接触，砂箱覆盖密封薄膜后，对砂箱内部抽真空至压力稳定在-0.07MPa后，将控温在1620℃的钢水浇注入模型内，浇注过程遵循连续不中断，先细流慢浇，中间快浇，钢水到达模型顶部时，放慢浇注速度，使钢水平稳上升不冲出浇口为准，浇注完毕降至室温后，通过自动翻箱机将砂和驱动轮铸件分离，冷却至室温得到表面包覆耐火涂层的挖掘机驱动轮铸件。
4、淬火回火和表面处理
将表面包覆耐火涂层的挖掘机驱动轮铸件加热至950℃并恒温8小时进行渗硼渗碳，然后趁热迅速浸入恒温在40℃的淬火剂中，淬火45分钟，淬火完成后冷却至室温，1.5小时之内将半轴件放于回火炉内，加热至600℃，保温140分钟，取出空冷至室温后抛光除去表面耐火涂层后得到挖掘机驱动轮成品；
所述淬火剂聚烷撑乙二醇的水溶液，聚烷撑乙二醇浓度为15wt%。
挖掘机驱动轮性能测试：依据《GB/T3480.5-2008直齿轮和斜齿轮承载能力计算第5部分：材料的强度和质量》进行相关计算和测试，测试数据见下表：
Claims (10)
1.一种铸钢材质挖掘机驱动轮的铸造方法，其特征在于：包括渗硼碳耐火涂料的配制，模型制作和涂料涂覆，钢水配制和浇注铸造，淬火回火和表面处理。
2.根据权利要求1所述的一种铸钢材质挖掘机驱动轮的铸造方法，其特征在于： 所述渗硼碳耐火涂料，其具体配方为：渗硼碳耐火涂料具体配方如下：300~400目石墨粉10~16wt%，250~400目硅藻土5~9wt%，850~950目B4C粉2~4wt%，硼砂8~13wt%，800~1000目锂辉石粉1~3wt%，水溶性酚醛树脂10~14wt%，钾水玻璃2~5wt%，硅溶胶5~8wt%，800~1000目Na3AlF6粉末0.8~1.2wt%，水性润湿剂0.4~0.8wt%，交联固化剂2~3.5 wt%，消泡剂0.1~0.3wt%，其余不足100wt%部分用去离子水补足。
3.根据权利要求2所述的一种铸钢材质挖掘机驱动轮的铸造方法，其特征在于：所述水溶性酚醛树脂，粘度600~900mPa·s，游离酚＜8%，游离醛＜2%，固含量约50~52%，水分约13~16%；所述钾水玻璃，模数2~3，硅酸钾质量浓度24%；所述硅溶胶，其中二氧化硅含量30wt%，胶粒粒径23nm；所述水性润湿剂为聚醚改性聚硅氧烷；所述交联固化剂为聚碳化二亚胺，固含量40%，粘度300mPa·s的淡黄色乳液；所述消泡剂为有机改性聚硅氧烷乳液。
4.根据权利要求2所述的一种铸钢材质挖掘机驱动轮的铸造方法，其特征在于：所述渗硼碳耐火涂料，其配制工艺：按具体配方质量配比，2000~2800转/分转速下，将去离子水、水性润湿剂、消泡剂、硅溶胶、水溶性酚醛树脂、硼砂、钾水玻璃、交联固化剂加入混合釜中，搅拌0.5~1小时后，将转速提高至3000~4000转/分，再加入锂辉石粉、Na3AlF6粉末、B4C粉，搅拌1~2小时后，加入石墨粉和硅藻土，搅拌1.5~3小时后再将搅拌速率降至800~1000转/分搅拌0.5~0.8小时停止搅拌，静置0.5~1小时后出料得到渗硼碳耐火涂料。
5.根据权利要求1所述的一种铸钢材质挖掘机驱动轮的铸造方法，其特征在于：所述模型制作，STMMA 共聚树脂经珠粒预发泡、珠粒熟化、模具预热、充填、加热发泡成型、冷却脱模等常规模样成型工艺制备出挖掘机驱动轮模型，挖掘机驱动轮模型在50℃下烘干至水分含量小于0.1%。
6.根据权利要求1所述的一种铸钢材质挖掘机驱动轮的铸造方法，其特征在于：所述涂料涂覆，采用浸涂与涂刷结合的方式，先将挖掘机驱动轮模型浸入耐火涂料中，2~3秒后提出模型，浸涂难以涂挂的位置采用人工涂刷，浸涂与涂刷一遍耐火涂料后，于50~55℃温度下烘干10~16小时后再进行下一遍浸涂与涂刷和烘干，如此涂覆烘干三次后得到1.2~1.6mm厚的耐火涂层。
7.根据权利要求1所述的一种铸钢材质挖掘机驱动轮的铸造方法，其特征在于：所述钢水配制，按SCMnMoH铸钢材质各元素质量分数组成要求，将原料放入熔炼炉中，控温1580~1620℃熔炼，得到钢水。
8.根据权利要求1所述的一种铸钢材质挖掘机驱动轮的铸造方法，其特征在于：所述浇注铸造，砂箱用砂子垫底后将挖掘机驱动轮模型放入砂箱中，采用雨淋式落砂将模型覆盖并与砂箱上盖持平，砂箱整体通过振动使砂子与模型紧密接触，砂箱密封后内部抽真空至压力稳定在-0.06~ -0.07MPa后，将1580~1620℃的钢水浇注入模型内，浇注完毕降至室温后，通过自动翻箱机将砂和驱动轮铸件分离，冷却至室温得到表面包覆耐火涂层的挖掘机驱动轮铸件。
9.根据权利要求1所述的一种铸钢材质挖掘机驱动轮的铸造方法，其特征在于：所述淬火回火和表面处理，将表面包覆耐火涂层的挖掘机驱动轮铸件加热至880~950℃并恒温5~8小时进行渗硼渗碳，然后趁热迅速浸入恒温在20~40℃的淬火剂中，淬火25~45分钟，淬火完成后冷却至室温，1.5小时之内将半轴件放于回火炉内，加热至500~600℃，保温90~140分钟，取出空冷至室温后抛光除去表面耐火涂层后得到挖掘机驱动轮成品。
10.根据权利要求9所述的一种铸钢材质挖掘机驱动轮的铸造方法，其特征在于：所述淬火剂聚烷撑乙二醇的水溶液，聚烷撑乙二醇浓度为10~15wt%。
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