CN1493414A - 消失模铸造装载机大型变速箱体的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种消失模铸造装载机大型变速箱体的方法，包括模具的设计，将整个箱体模型设计成30个模块，8套模具，其工艺步骤为：准备模型，包括珠粒预发泡、成型、烘干；组型，用工装将30个模块顺序拼装组合；在箱体模型上喷涂涂料及烘干，喷涂及烘干交替进行三次，采用工作振动台造型，造型前在箱体模型大的方形开口部位设置工艺筋支撑，埋箱造型时，将模型在砂箱中倾斜60°，然后填砂振动，用薄膜将箱口盖严，放上浇口杯；浇注铁水，浇注2小时后开箱落砂；用抛丸清砂机清理15分钟，然后打磨、涂漆、入库。本发明方法铸造的装载机大型变速箱体铸造表面光滑，加工留量小，铸件重量精度高，而且金属材料用量少，经济效益大大提高。

Description

消失模铸造装载机大型变速箱体的方法
技术领域：本发明属于铸造大型铸件技术领域，涉及一种消失模铸造装载机大型变速箱体的方法。
背景技术：装载机大型变速箱体，属于大型、内腔复杂的薄壁壳体件，其外型尺寸一般为：1035×569.5×607mm，外型为三层阶梯结构，内腔为双层多腔室结构，铸件主壁厚为12mm，最大壁厚为30mm，铸件的机加工面较多。这样大而复杂的箱体，加工是很复杂的。通常，用传统粘土砂型铸造，需用五层砂箱组成外皮，用14个砂芯组成内腔，铸造的箱体质量大致如下：铸件尺寸精度为GBCT12级，表面粗糙度50μm，表面起伏不平；重量精度GBMT10级以下；壁厚偏差达30mm；铸件错箱、飞边、毛刺严重；铸件重量大于310kg。由此可见，用传统粘土砂型铸造装载机大型变速箱体，尺寸精度差、表面粗糙度高，偏差大，加工留量大，而且箱体重，用金属材料多。
发明内容：本发明的目的是克服上述工艺的缺陷，提供一种消失模铸造装载机大型变速箱体的方法，从而使铸件的铸造表面光滑，加工留量小，偏差小，重量精度高，并降低金属材料的用量。
为实现上述目的，本发明消失模铸造装载机大型变速箱体的方法，包括模具的设计，将整个箱体模型设计成30个模块，8套模具；其铸造步骤为：
(1)准备模型：采用分块制造模型，然后胶合；
(1.1)珠粒预发泡：将预发机打开，预热夹层温度至80-88℃，内腔温度至83℃，将聚苯乙烯(EPS501)珠粒加入蒸缸内，通入蒸汽，使气压保持在0.5MPa，直至发泡高度400mm时关闭蒸汽阀，再通入压缩空气使之熟化15-20分钟放料：
(1.2)成型：将熟化后的珠粒预发泡充入模具进行充型，充型气压不大于0.4MPa；
(1.3)烘干模型：将模型从模具中取出放入烘干室，烘干室内温度为35℃，烘干8小时；
(2)组型：组型分型面粘结剂为851强粘剂，粘贴分型面纸条的粘贴剂为乳白剂，所述纸条的宽度为内腔10mm，外壁6mm，所述组型用工装将30个模块顺序拼装组合，浇冒口粘结组合；
(3)喷涂涂料及烘干：喷涂烘干交替进行三次，先在箱体摸型上喷一层厚度为0.3-0.4mm的涂层，在40-50℃的烘干室内烘干8小时后，再喷第二次涂料，烘干9-10小时后喷第三次涂料，再烘干10小时，涂层的总厚度为0.8-1.2mm，浇铸部位的涂层的厚度为1.0-1.2mm；    .
(4)造型：采用工作振动台造型，振幅1mm，振动9分钟；
(4.1)箱体模型预处理：将烘干喷涂后的箱体模型上的小孔及死角用树脂砂填补，在箱体模型大的方形开口部位设置工艺筋支撑；
(4.2)埋箱造型：在沙箱底部均匀地铺一层厚度为150mm的12-18目的干石英砂振实，再把箱体模型放入砂箱内，使箱体模型在沙箱中倾斜60°，然后填砂振动，将上述模型除了部分直浇口外全部埋在型砂中，最后用薄膜把整个砂箱上口盖严，用砂压好，在直浇口上方放上浇口杯，用水玻璃砂将直浇口和浇口杯之间的缝隙封闭严，等待浇注铁水；
(5)浇注：先将砂箱和真空泵之间的管子连接好，开始浇注时，先开启真空泵，调整负压值为0.035-0.036MPa，铁水的浇注温度为1470-1480℃，每箱从铸造开始到结束真空泵开启10分钟即可停机，2小时后开箱落砂；
(6)清理：将开箱后的变速箱体铸件用抛丸清砂机清理15分钟，直至箱体内的涂料、夹砂清理干净，然后打磨，检查合格后涂漆、入库。
本发明消失模铸造工艺生产装载机大型变速箱体的质量比传统粘土砂型铸造工艺生产的装载机大型变速箱体的质量相比，铸件的铸造表面光滑，加工留量小，铸件的重量精度，而且金属材料用量少，经济效益大大提高，由于无飞边毛刺产生，清理工作减少了50％以上，工人的操作条件大大改善。
下面对本发明消失模铸造装载机大型变速箱体的方法的有益效果结合所铸造的铸件产品质量的实验数据进一步说明：
一、铸件表面粗糙度：见表1
                                 表1消失模铸造箱体表面粗糙度
                                                          单位：um
  铸件编号     1     2     3     4     5     6     7     8
  粗糙度     12.5     12.5     12.5     12.5     12.5     12.5     12.5     12.5
可见，表面粗糙度不大于12.5um
二、铸件的尺寸精度
表2、表3分别为消失模铸造箱体和粘土砂型铸造箱体的几个重要尺寸的实际测量结果。
               表2消失模铸造箱体尺寸公差
                                            单位：mm
尺寸编号 要求尺寸     实测结果
    1     2     3     4     5     6     7     8
    1  536±2.6  536.5  535.5  535.3  536  535.5  536.6  536.2  536.2
    2  607±2.6  606  608  608  608  607.5  608.5  607.5  607
    3  408±2.6  408.2  407.8  409.3  408.1  407.8  408.4  408.2  408.9
    4  345±2.2  344  345  345  345  3444  345  345  345
    5  710±2.8  710.5  710  709  709.5  710.5  711  710.5  710
    6  375±2.2  373.8  374.6  374.9  374.5  374  374.5  374.8  374.3
    7  480±2.6  480.2  480.4  480  480  480  479.5  479.5  479.5
                           表3砂型铸造箱体尺寸公差
                                                   单位：mm
尺寸编号 要求尺寸     实测结果
    1     2     3     4     5     6     7     8
    1     536   542   540   541   543   539   540   541   538
    2     607   625   623   624   625   623   620   626   621
    3     408   400   401   400   402   399   403   400.5   402
    4     345   340   340.5   341   340   339.5   338   342   340
    5     710   715   714   716   715   713   716   714   717
    6     375   393   392   391   390   393   388   390   392
    7     480   485   484.5   484   483   485   484   482   485
可见，传统砂型铸造箱体的尺寸精度为GBCT12级，而消失模铸造箱体尺寸精度可达GBCT8级。
三、铸件的重量精度
表4为消失模铸造箱体与粘土砂型铸造箱体的重量实测结果
                                         单位：kg
 铸造种类     1     2     3     4     5     6     7     8
 消失模     259     260     261     260     261     261     260     259
 粘土砂     313     318     310     320     315     310     305     325
从表中可见，消失模铸造箱体每件平均重量为260kg，重量波动在0.75％之内，低于国标GBMT5级重量精度；而粘土砂型铸造箱体每件平均重314.5kg，重量波动在6.36％，相当于国标GBMT10级重量精度。
采用消失模铸造工艺箱体每件可减轻重量54.5kg，按年产1万件计算，每年节省金属材料就达545吨。
四、机加工表面质量
采用消失模铸造装载机大型变速箱体工艺解决了铸件的内部的铸造缺陷，使加工表面无铸造缺陷，废品率为0；而采用传统粘土砂型铸造，由于加工面产生铸造缺陷而造成的废品在10％左右。
具体实施方式：
首先进行模具的设计：根据砂型铸造的芯子的特点，将装载机大型变速箱体模型设计成30个模块，8套模具；
具体铸造方法依次如下述步骤进行：
一、准备模型：将组成变速箱体的30个模块，采用分块制造消失模型，然后胶合；
1、珠粒预发泡
珠粒预发泡设备：间隙珠粒预发机；
原料：EPS501料，原始珠粒Φ0.4～0.7mm：
预发泡后的珠粒密度：25～26.5克/升；
将预发机打开，预热夹层温度至85℃，内腔至83℃，将EPS501料2kg让入蒸缸通入蒸汽，使气压保持在0.5MPa，直至发泡高度400mm关闭蒸汽阀，再通入压缩气使之熟化15～20分钟放料；
注意：预发泡后的珠粒放置最多不超过48小时。
2、成型：
2.1大块模具用成型机成型，将模具内送入蒸汽进行预热，用手触摸烫手为宜，然后用压缩空气吹干模具内的水分，再将预发泡充进模具，此时的压缩空气压力不大于0.4MPa，待预发泡后的珠粒充满型后，停止充型注入蒸汽，此时管道压力调至0.12MPa，直至模具内的压力达到0.1MPa为止，关闭蒸汽阀，打开排水阀，注入自来水，使模具冷却，最后取出做好的模型；
2.2小块模具用蒸缸成型，将模具放入蒸缸预热至80℃，取出放入冷水冷却模具的外表面，吹干模具内的水分，将预发后的珠粒充型，此时压力不大于0.4MPa，待预发泡充满型后，将模具放入蒸缸，紧固好蒸缸门，注入蒸汽，直至缸内压力升至0.08MPa，连续三次(均匀送汽)之后取出放入冷水中冷却，冷却后将模型取出；
3.烘干模型，分别将成型机和蒸缸中做好的模型放入烘干室内的货架上，摆放一定要平整，烘干室内温度35℃，烘干时间为8小时，即可开始下道组型工序；
二、组型：
组型分型面粘结剂为851强粘剂，粘贴分型面纸条的粘结剂为乳白胶，粘结分型面用纸条的宽度为内腔10mm、外壁6mm，组型用工装将30个模块顺序拼接组合，浇冒口粘结组合以保证组模尺寸；
将分型面用毛刷均匀的涂抹一层851强粘剂，(越薄越好，粘牢为宜)放入工装内压紧即可，逐层粘贴，然后用纸条抹乳白胶粘贴分型面的边缝，最后用851强粘剂贴好内浇道和冒口，粘贴好后转入下道涂料工序；
三、喷涂涂料及烘干
1、涂料组成，石英粉：200目13kg、270目、12kg，膨润土：1.2kg，纤维素：0.9kg，白乳胶3kg，洗衣粉0.025kg，面粉0.9kg；
2、涂料混制，称取13kg200目的石英粉、12kg270目的石英粉、0.98kg纤维素(注：纤维素必须用水溶解)加入滚筒搅拌均匀后，再加入1.2kg膨润土、0.9kg面粉、0.025kg洗衣粉、3kg白乳胶混制4小时后即可使用，涂料夏天一般可使用1天，冬天一般使用3～4天，应根据使用量混制；
3、喷涂第一层涂料，喷涂的顺序是从箱体模型的内腔到外表面，从复杂的部位到简单的部位，从上部到下部进行喷涂，喷涂时一定要厚薄均匀，不能出现漏喷涂现象，在喷涂过程中如发现粘贴分形面的纸条翘起应及时修理或更换；
喷涂死角或不好喷的地方一定要将压缩空气调小，从不同的角度喷涂不同的角面，反转箱体模型喷涂时用力一定要一致，防止损坏模型，整个模型喷完后，必须把一些流挂，死角涂料较厚的地方用刷子清理，清理好后装入烘干架送入烘干室，第一层涂料的厚度控制在0.3～0.4mm；
4、烘干及喷涂第二、第三遍涂料，把模型置入室温为40～50℃之间的烘干室内烘干，烘8小时后复涂第二遍涂料，喷涂前将第一遍喷涂的涂料流挂、气泡或漏喷的地方用砂纸打磨，复涂的方法同第一遍喷涂方法一致，复涂好后送入烘干室烘干9～10小时后，再喷涂第三遍烘干10小时；烘干后对模型的主要尺寸进行检查，重点检查是否变形，涂料的总厚度在0.8～1.2mm之间，浇铸部位的涂层厚度必须＞1mm，检查涂料是否存在裂纹、脱皮、漏喷等现象，检查合格后方可进入造型工序；
四、造型
1、造型之前，先对箱体模型预处理。将烘干喷涂过的箱体模型上的小孔和振不到的死角用树脂砂填好，树脂砂是用24目～150目的硅砂、另加总重量1％的呋喃树脂、0.5％的固化剂配制而成，将箱体模型容易变形的大的方形开口部位用钢圈支撑，以提高模型的整体刚度，然后埋箱造型；
2、用12目～28目的干石英砂和专用砂箱造型，把砂箱推入振动台上，砂箱的四角用专用卡紧固，把砂箱底部的砂先铺好，厚度在150mm左右，启动振动台振实，然后把模型放入砂箱中，使模型在箱中倾斜60°，然后逐步填砂振动，振动频率由小到大为40～50HZ，振幅1mm，振动9分钟，待振动到浇道连接处，将浇道在砂箱中连接好，接口用涂料包裹，然后边添砂边振动，直至浇口在砂面上有30mm的高度为止，砂面要平整，最后用薄塑料布把整个砂箱上口盖严，用砂压好，在直浇口的上方放上浇口杯，用水玻璃砂将直浇口和浇口杯进铁水口之间的缝隙封闭严，即可等待浇铸；
五、浇注
浇注前，将砂箱和真空泵之间的管子连接好等待浇注，铁水的浇注温度为1475℃，开始浇注时，先开启真空泵，调整负压值为0.035～0.036MPa浇注过程中绝对不可以断流，使铁水在浇口杯内始终处于充满状态，防止塌箱和空气进入，直至浇注结束，每箱从铸造开始到结束真空泵开启10分钟即可停机，过2小时后开箱落砂；
六、清理
将开箱后的铸件用抛丸清砂机(钢丝丸Φ0.8)，单件清理15分钟，直至箱体内的涂料、夹砂清理干净，然后根据《消失模铸造箱体》的内控检验标准进行打磨、清理、检查合格后铸件涂漆、入库。

Claims (3)

1、一种消失模铸造装载机大型变速箱体的方法，包括模具的设计，其特征在于将整个箱体模型设计成30个模块，8套模具；其铸造步骤为：
(1)准备模型：采用分块制造模型，然后胶合；
(1.1)珠粒预发泡：将预发机打开，预热夹层温度至80-88℃，内腔温度至83℃，将聚苯乙烯(EPS501)珠粒加入蒸缸内，通入蒸汽，使气压保持在0.5MPa，直至发泡高度400mm时关闭蒸汽阀，再通入压缩空气使之熟化15-20分钟放料；
(1.2)成型：将熟化后的珠粒预发泡充入模具进行充型，充型气压不大于0.4MPa；
(1.3)烘干模型：将模型从模具中取出放入烘干室，烘干室内温度为35℃，烘干8小时；
(2)组型：组型分型面粘结剂为851强粘剂，粘贴分型面纸条的粘贴剂为乳白剂，所述纸条的宽度为内腔10mm，外壁6mm，所述组型用工装将30个模块顺序拼装组合，浇冒口粘结组合；
(3)喷涂涂料及烘干：喷涂烘干交替进行三次，先在箱体模型上喷一层厚度为0.3-0.4mm的涂层，在40-50℃的烘干室内烘干8小时后，再喷第二次涂料，烘干9-10小时后喷第三次涂料，再烘干10小时，涂层的总厚度为.8-1.2mm，浇铸部位的涂层的厚度为1.0-1.2mm；
(4)造型：采用工作振动台造型，振幅1mm，振动9分钟；
(4.1)箱体模型预处理：将烘干喷涂后的箱体模型上的小孔及死角用树脂砂填补，在箱体模型大的方形开口部位设置工艺筋支撑；
(4.2)埋箱造型：在沙箱底部均匀地铺一层厚度为150mm的12-18目的干石英砂振实，再把箱体模型放入砂箱内，使箱体模型在沙箱中倾斜60°，然后填砂振动，将上述模型除了部分直浇口外全部埋在型砂中，最后用薄膜把整个砂箱上口盖严，用砂压好，在直浇口上方放上浇口杯，用水玻璃砂将直浇口和浇口杯之间的缝隙封闭严，等待浇注铁水；
(5)浇注：先将砂箱和真空泵之间的管子连接好，开始浇注时，先开启真空泵，调整负压值为0.035-0.036MPa，铁水的浇注温度为1470-1480℃，每箱从铸造开始到结束真空泵开启10分钟即可停机，2小时后开箱落砂；
(6)清理：将开箱后的变速箱体铸件用抛丸清砂机清理15分钟，直至箱体内的涂料、夹砂清理干净，然后打磨，检查合格后涂漆、入库。
2、根据权利要求1所述的消失模铸造装载机大型变速箱体的方法，其特征在于所述箱体模型上喷涂的涂料组成为：
石英粉：200目13kg、270目12kg，膨润土：1.2kg，纤维素：0.9kg，白乳胶：3kg，洗衣粉：0.025kg，面粉：0.9kg。
3、根据权利要求1所述的消失模铸造装载机大型变速箱体的方法，其特征在于所说造型前对箱体模型预处理所用的树脂砂是由24～150目的硅砂，另加总重量1％的呋喃树脂和0.5％的固化剂配制而成。
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