專利名稱：球鐵齒輪連續(xù)鑄鍛機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種鑄鍛設(shè)備，特別是一種球鐵齒輪連續(xù)鑄鍛機(jī)。
背景技術(shù)：
目前，公知的球鐵齒輪加工技術(shù)都是首先通過鑄造制成齒輪毛壞，然后再進(jìn)行機(jī)械加工，或經(jīng)鍛造后進(jìn)行機(jī)械加工，最后制成成品。其中，球鐵齒輪的鍛造工序一般是通過油壓機(jī)或氣鍛機(jī)，在其工作臺上完成。對于沒有鍛造工序的齒輪加工工藝，其制成的球鐵齒輪鑄造缺陷一般難以消除，齒輪的強(qiáng)度和硬度較低，且后續(xù)的機(jī)械加工工序復(fù)雜。對于有鍛造工序的齒輪加工工藝，球鐵鑄造和鍛造兩種工序過程是分別通過不同的設(shè)備進(jìn)行的，其設(shè)備投資較大，工藝過程復(fù)雜，能源消耗大。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種球鐵齒輪連續(xù)鑄鍛機(jī)，以實現(xiàn)在一臺設(shè)備連續(xù)進(jìn)行齒輪的鑄鍛作業(yè)，從而消除現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷。
本實用新型為解決該技術(shù)問題采用的技術(shù)方案如下。
一種球鐵齒輪連續(xù)鑄鍛機(jī)，包括一油壓機(jī)，在工作臺上具有一下鑄鍛模，在下鑄鍛模的一側(cè)設(shè)有一銷柱，銷柱上設(shè)有一轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)的一端設(shè)有一澆包及一上鑄模，上鑄模位于澆包的下方，轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)的另一端設(shè)有一上鍛模。
其中，所述的球鐵齒輪連續(xù)鑄鍛機(jī)還包括一風(fēng)冷系統(tǒng)，設(shè)置在工作臺的一側(cè)，其出風(fēng)口朝向鑄造加工部位。
其中，所述的球鐵齒輪連續(xù)鑄鍛機(jī)還包括一水箱、一保溫流槽及一保溫槽，水箱上設(shè)有一噴嘴，朝向保溫流槽內(nèi)。
其中，所述的球鐵齒輪連續(xù)鑄鍛機(jī)還包括一表面溫度計，設(shè)置在工作臺一側(cè)。
其中，所述的保溫槽填充有稻草灰或珍珠巖。
其中，所述的上鑄模、上鍛模及下鑄鍛模的內(nèi)表面分別涂覆有保溫隔熱層和潤滑層。
本實用新型具有如下有益效果。
一、通過轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動，其下鑄鍛?？煞謩e與上鑄模和上鍛模配合，進(jìn)而分別利用所述澆包和油壓機(jī)的鍛壓機(jī)構(gòu)，分別進(jìn)行鑄造和鍛造加工，從而實現(xiàn)在一臺設(shè)備上完成齒輪的連續(xù)鑄鍛加工。
二、通過鍛造加工，消除了鑄造缺陷，改善了齒輪內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，提高了齒輪的強(qiáng)度和硬度，并進(jìn)而能延長齒輪使用壽命。
三、由于實現(xiàn)了鑄鍛連續(xù)加工，所以與傳統(tǒng)的鑄鍛分別單獨進(jìn)行的工藝相比，鍛造工序不需單獨加熱，能夠大大節(jié)約能源。
四、通過調(diào)整模具精度和尺寸，更換模具，能夠制造出精度相對較高、可以直接使用的球鐵齒輪，也可以制成中等精度，相當(dāng)于切削制齒時的粗切齒坯，在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行精確滾齒，完成制齒加工。因此，本實用新型能大減少機(jī)械加工量，從而降低成本。
五、結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，便于推廣。
以下結(jié)合附圖，詳細(xì)說明本實用新型的具體實施方式
。


圖1為本實用新型一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，1-工作臺；2-上鑄模；3-下鑄鍛模；4-澆包；5-澆口；6-溫度表；7-鐵水；8-齒輪鑄件；8’-齒輪鍛件；9-轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)；10-上鍛模；11-銷柱；12-風(fēng)冷系統(tǒng)；13-保溫流槽；14-水箱；15-噴嘴；16-保溫槽。
具體實施方式
如
圖1所示。本實用新型所述鑄鍛機(jī)包括一油壓機(jī)，在油壓機(jī)工作臺1上具有一下鑄鍛模3，在下鑄鍛模3的一側(cè)設(shè)有一銷柱11，銷柱11上設(shè)有一轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)9，轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)9的一端設(shè)有一澆包4及一上鑄模2，上鑄模2位于澆包4的下方，轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)9的另一端設(shè)有一上鍛模10。
本球鐵齒輪連續(xù)鑄鍛機(jī)是將液態(tài)的球鐵澆注在鑄鍛機(jī)上的金屬模具型腔內(nèi)，在迅速冷卻到奧氏體化溫度時，通過轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)9將模具型腔的上半部分由鑄造用的帶有澆口的上鑄模2更換為相同形狀型腔但高度小于上鑄模2的鍛造用的上鍛模10，然后通過油壓機(jī)(未示出)，向下鑄鍛模3內(nèi)剛剛結(jié)晶的高溫奧氏體球鐵基體施加～定的壓力，在經(jīng)過短時間保壓后，模具的下型腔，即帶有齒輪齒形的凹形的下鑄鍛模3被完整的結(jié)晶致密的球鐵合金所充滿，從而制造出齒面光滑、精度高、強(qiáng)度與優(yōu)質(zhì)合金齒輪鋼相當(dāng)?shù)母邚?qiáng)度形變的球鐵齒輪。
其中的澆包4可以是定量澆包或開關(guān)式漏包，用以向澆口5內(nèi)澆注高溫球鐵鐵水7。鐵水7的溫度應(yīng)在1450℃以上，澆注前要經(jīng)爐前檢驗化學(xué)成分符合要求且球化良好。如果澆包4為定量澆包，澆注時可使其以一定的傾出流量和時間向澆口5內(nèi)澆注，使液態(tài)的球鐵鐵水充滿上鑄模2和下鑄鍛模3間的型腔空間。
另外，該連續(xù)鑄鍛機(jī)還包括一風(fēng)冷系統(tǒng)12，設(shè)置在工作臺1的一側(cè)，其出風(fēng)口朝向鑄造加工部位。在工作臺的一側(cè)還具有一水箱14及一保溫槽13，保溫槽填充有稻草灰或珍珠巖。水箱14上設(shè)有一噴嘴15，朝向保溫流槽內(nèi)。最好，該球鐵齒輪連續(xù)鑄鍛機(jī)還包括一表面溫度計6，可以放置在工作臺的一個側(cè)面上。
本專機(jī)使用的球鐵化學(xué)成分是碳當(dāng)量為亞共晶和共晶組織的球鐵，鐵水澆注溫度可采用1460℃，首次澆注前模具應(yīng)先預(yù)熱到450℃，連續(xù)澆注鑄鍛齒輪時可使模具保持450℃～520℃的溫度。
由于薄壁金屬型腔散熱速度快的激冷作用，石墨析出物細(xì)化，石墨球徑小于20μm，晶粒細(xì)化明顯。
由于一定量細(xì)小的鐵水在澆注過程中會自然冷卻，當(dāng)速度適當(dāng)時，就示需要有通常的鑄造的壓頭補縮。這種采用無補縮壓頭的澆口澆成的齒輪鑄件8組織稍許有些膨脹，比重接近7.2～7.3g/cm3。
如
圖1中所示，在鐵水7澆注后經(jīng)過15～30秒，型腔中齒輪鑄件8的表面已結(jié)成硬殼，大部分基體組織已于1040℃結(jié)晶完畢。通過位于工作臺一側(cè)的風(fēng)冷系統(tǒng)12，將壓縮空氣吹向鑄造部位，使齒輪鑄件8的溫度冷卻到960℃～980℃。然后，通過轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)9，將上鑄模2移向油壓機(jī)工作臺1的左側(cè)方，并將位于轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)9另一端的上鍛模IO移到下鑄鍛模3上方，通過轉(zhuǎn)動定位銷柱11對準(zhǔn)上下模具型腔的中心。上鍛模10可上下活動，用以鍛軋齒輪鑄件8。在隨后120～200秒的時間里，通過油壓機(jī)，以每秒0.04～0.06毫米的速度80KPa的壓力，向下壓縮齒輪鑄件8，直到上鍛模10的下緣與下鑄鍛模3的上緣閉合時止，并視等溫溫度的高低調(diào)整保壓時問。全部有效壓縮行程是齒輪鑄件8的垂直高度的10％～20％。該壓縮過程即是實施鍛軋的過程。
本球鐵齒輪連續(xù)鑄鍛機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，鑄后等溫?zé)徨戃垥r油壓機(jī)的壓力不需很高，既可以用成品油壓機(jī)，也可以制造專用的油壓機(jī)。在鑄鍛機(jī)上制造出的球鐵齒輪較一般重力澆注鑄造的球鐵齒輪和鍛鋼齒輪更具明顯的優(yōu)秀性能。在形變過程中通過10％～20％的體積壓縮，球鐵的比重明顯增大，材料的致密性增加顯著。
其中，所述的上鑄模2、上鍛模10及下鑄鍛模3的內(nèi)表面可以分別涂覆有保溫隔熱層和潤滑層，以防止液態(tài)球鐵粘模。該涂層的配方是石英粉80克，水玻璃30克，水1升，噴涂厚度0.1～0.6毫米。潤滑層為水1升，碳黑7克，涂刷20次。
由于是液態(tài)金屬連續(xù)澆注和鍛軋，全部的工藝流程從鑄鐵溶液到凝固后和隨后的等溫鍛軋、余熱等溫?zé)崽幚磉^程的特征是時間十分緊湊，一次加熱能源利用率高，節(jié)約大量制造工時和電力，是實現(xiàn)齒輪從原材料開始到完成快速制造的專用機(jī)械設(shè)備。球鐵齒輪連續(xù)鑄鍛機(jī)在油壓機(jī)工作臺1上更換不同的上鑄模2、上鍛模10和下鑄鍛模3的型腔，可以制造各種不同形狀和模數(shù)的圓錐或圓柱齒輪。調(diào)整模具的精度和尺寸參數(shù)可以制造出直接可以使用的高精度的帶齒輪齒形的球鐵齒輪，也可以制造中等精度，相當(dāng)于切削制齒時粗切精度的齒坯，然后再進(jìn)行精確滾切齒形，完成制齒工作。
對于這兩種精度的鑄鍛齒輪，其模具的制造可用機(jī)械加工、熔模鑄造、酚醛樹脂雙砂制殼型鑄造方法精鑄模具。
模具的材料可以采用耐熱的高強(qiáng)度球鐵制造。具體可以是化學(xué)成分為含碳2.6％、硅8.3％、硫0.3％、磷0.07％、錳0.55％、鉻2.6％、鎳2％等多種元素的鐵合金。這種材料制造的模具可長期在I000oC的高溫中工作，不變形、不生長、高溫工作時不產(chǎn)生氧化皮，模具壽命一般是可鑄鍛600～1000件齒輪。金屬模具的消耗僅為3～5公斤/噸。本設(shè)計鑄鍛機(jī)用的這種耐熱高鉻高硅球鐵精鑄的模具的特征是較高合金優(yōu)質(zhì)模具鋼如3Cr2W8鋼的成本大幅降低，實施容易，改型更換不同產(chǎn)品的模具時十分方便、維持費用低，使這種鑄鍛機(jī)可以持久地正常運行。
這種先用金屬模鑄造，然后再經(jīng)鍛軋的球鐵齒輪，其內(nèi)部晶體的晶格發(fā)生位錯重疊，大大增加了材質(zhì)的致密性和提高了球鐵材質(zhì)的強(qiáng)度。利用本實用新型所述鑄鍛機(jī)加工的球鐵齒輪，力學(xué)性能好，與優(yōu)質(zhì)齒輪合金鋼鍛件機(jī)械加工切削的齒輪性能相當(dāng)，特別是抗拉強(qiáng)度高于優(yōu)質(zhì)合金鋼，疲勞強(qiáng)度增加30％以上。在齒輪實際使用中由于球鐵齒輪經(jīng)等溫淬火，基體組織是奧氏體下貝氏體，整個齒輪的硬度心部和表面完全一致，不像鋼齒輪那樣僅有齒輪表面的深約1～2毫米的高硬度區(qū)，心部硬度則較低，一旦使用中硬化的外表面發(fā)生剝落，便會迅速引起大而積破損而使整個齒輪失效。而球鐵齒輪卻可在齒面局部受損壞或偶有缺陷時乃可滿足苛刻工作環(huán)境的要求，甚至在長期磨損齒根出現(xiàn)較大臺階時仍可滿足使用要求。熱處理時變形量也小于鋼齒輪，使用時噪聲小，相當(dāng)高精度齒輪的水準(zhǔn)，使用壽命長、無噪聲污染、制造成本和使用成本大幅降低。
關(guān)于鑄鍛齒輪的等溫?zé)崽幚慝@得奧貝球鐵的方法有兩種方式可供選擇，其一是使齒輪鍛件8’在完成鍛壓后自然冷卻到室溫，再送入鹽液或空氣加熱爐，加熱至880℃～910℃，保溫30～45分鐘后淬入260℃～350℃的等溫硝鹽槽中等溫60～90分鐘；另一種節(jié)約能源的方法是利用在
圖1中所示的保溫流槽13，用冷卻液水箱14上的噴嘴15向齒輪鍛件8’進(jìn)行噴霧迅速冷卻，使用表面溫度計6測量齒輪鑄件8’的溫度降到260℃～350℃時推入裝有珍珠巖的保溫槽17中保溫，進(jìn)行等溫淬火2～4小時，完成奧氏體貝氏體轉(zhuǎn)變。本實用新型從重力澆注到完成等溫?zé)崽幚淼恼麄€工藝過程節(jié)省能源是非常明顯的，優(yōu)異的球鐵質(zhì)量也是一般鑄造方法無法比擬的。
總之這是一臺經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著的現(xiàn)代工業(yè)大量生產(chǎn)適宜的專用鑄鍛熱加工機(jī)械設(shè)備，推廣應(yīng)用這種專機(jī)有廣闊的空間。
權(quán)利要求1.一種球鐵齒輪連續(xù)鑄鍛機(jī)，其特征在于，包括一油壓機(jī)，在工作臺上具有一下鑄鍛模，在下鑄鍛模的一側(cè)設(shè)有一銷柱，銷柱上設(shè)有一轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)的一端設(shè)有一澆包及一上鑄模，上鑄模位于澆包的下方，轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)的另一端設(shè)有一上鍛模。
2.如權(quán)利要求1所述的球鐵齒輪連續(xù)鑄鍛機(jī)，其特征在于，還包括一風(fēng)冷系統(tǒng)，設(shè)置在工作臺的一側(cè)，其出風(fēng)口朝向鑄造加工部位。
3.如權(quán)利要求1所述的球鐵齒輪連續(xù)鑄鍛機(jī)，其特征在于，還包括一水箱、一保溫流槽及一保溫槽，水箱上設(shè)有一噴嘴，朝向保溫流槽內(nèi)。
4.如權(quán)利要求3所述的球鐵齒輪連續(xù)鑄鍛機(jī)，其特征在于，還包括一表面溫度計，設(shè)置在工作臺一側(cè)。
5.如權(quán)利要求3所述的球鐵齒輪連續(xù)鑄鍛機(jī)，其特征在于，所述保溫槽填充有稻草灰或珍珠巖。
6.如權(quán)利要求1所述的球鐵齒輪連續(xù)鑄鍛機(jī)，其特征在于，所述上鑄模、上鍛模及下鑄鍛模的內(nèi)表面分別涂覆有保溫隔熱層和潤滑層。
專利摘要本實用新型公開了一種球鐵齒輪連續(xù)鑄鍛機(jī)，包括一油壓機(jī)，在工作臺上具有一下鑄鍛模，在下鑄鍛模的一側(cè)設(shè)有一銷柱，銷柱上設(shè)有一轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)的一端設(shè)有一澆包及一上鑄模，上鑄模位于澆包的下方，轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)的另一端設(shè)有一上鍛模。本實用新型實現(xiàn)了球鐵齒輪的連續(xù)鑄鍛加工，可以提高齒輪質(zhì)量，減少能源消耗，減少機(jī)械加工量，降低生產(chǎn)成本。
文檔編號B23P15/14GK2607223SQ0220683
公開日2004年3月24日 申請日期2002年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月8日
發(fā)明者姜東生, 姜淑君 申請人:姜淑君, 姜東生