鐵型覆砂鑄造卡車懸架支架的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了鐵型覆砂鑄造卡車懸架支架的方法，外砂箱采用鐵型，覆膜砂為樹脂砂，鐵型的內(nèi)腔按卡車懸架支架的形狀隨型制出，隨型覆砂層厚度為10mm?30mm；澆注系統(tǒng)包含澆口杯、直澆口、橫澆口和濾網(wǎng)，采用封閉式澆口；上半模的最高處射孔和四周圍的芯頭都裝有氣孔針，且不穿出箱面；在鐵型的分型面上均勻分布排氣槽；外模的上下模底板中間均分別設有加熱裝置，模具溫度和鐵型溫度均控制在180?240℃，達到上述溫度后射砂；做好砂芯后依次裝芯、合箱、澆注、開箱。本發(fā)明的方法能消除皮下氣孔和組織疏松，提高整體機械性能，組織致密無裂痕，工藝出品率高，綜合性能高，用砂量少，設備投資少，生產(chǎn)周期短，設備占用面積少，生產(chǎn)效率高，制造成本低，環(huán)保。
【專利說明】
鐵型覆砂鑄造卡車懸架支架的方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明屬于卡車懸架支架鑄造技術領域，特別是鐵型覆砂鑄造卡車懸架支架的方 法。
【背景技術】
[0002] 鐵型覆砂鑄造是在金屬型（又稱鐵型）內(nèi)腔周圍覆上一層薄薄的型砂（又稱覆膜 砂)的一種鑄造工藝方法。它是金屬型鑄造和殼型鑄造兩種方法的結(jié)合。獲得的鑄件具有尺 寸精度高、機械性能好、節(jié)約人工、材料和設備、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點。
[0003] 在國外，德國、前蘇聯(lián)等國早已于60年代前后開始把鐵型覆砂鑄造應用于生產(chǎn)，主 要用于生產(chǎn)球鐵曲軸、剎車轂、剎車盤、缸套、炸彈殼、坦克履帶和電機底座等30余種鑄件。
[0004] 在國內(nèi)，鐵型覆砂鑄造工藝的應用研究絕大部分都使用于曲軸或者球墨鑄鐵的生 產(chǎn)。近幾年來，已有近百家企業(yè)應用了鐵型覆砂鑄造工藝，生產(chǎn)的零件除球鐵曲軸外，還有 汽車的凸輪軸、平衡軸、耐壓閥體、缸套，耐磨齒盤等30余種鑄件，而運用鐵型覆砂鑄造工藝 生產(chǎn)汽車發(fā)動機懸架支架還是空白。
[0005] 國內(nèi)外的卡車零件生產(chǎn)廠家，都是采用高壓鑄造或者靜壓鑄造方法生產(chǎn)發(fā)動機卡 車懸架支架。該工藝在較大汽車發(fā)動機生產(chǎn)廠已普遍使用，雖然質(zhì)量上相對來說比較穩(wěn)定， 但還是屬于砂型鑄造，在造型時還是需要煤粉，用砂量很大，生產(chǎn)環(huán)境還未得到完全改善； 同時也需配備砂處理系統(tǒng)、材料倉庫、型砂輸送、除塵等設備，設備投資大，成本高，所占用 的面積也大，而且工作環(huán)境比較差，不利于鑄造生產(chǎn)環(huán)保，如球鐵軸承蓋，牌號為QT600-3， 用濕型砂工藝生產(chǎn)珠光體一般只有40-50,球化級別一般在3級，組織部粗大同時還伴隨縮 松，對后期使用壽命，安全性能造成極大影響。現(xiàn)今在汽車行業(yè)激烈競爭下，各汽車廠家生 產(chǎn)的卡車懸架支架要求越來越高，多種性能指標要求達到或超過國家標準，例如要求解決 組織縮松現(xiàn)象即屬此類問題。由于使用常規(guī)的砂型鑄造無法根本解決鑄鐵本身的組織縮松 的問題，必須另找出路。本發(fā)明方法采用公司先進技術能夠在澆注的鑄態(tài)球鐵本體抗拉強 度絕大多數(shù)達到所要求牌號QT550-10,也是創(chuàng)國內(nèi)首例鐵型覆砂工藝鑄造卡車懸架支架， 能夠消除皮下氣孔和組織疏松問題，提高鑄件整體機械性能，組織致密無裂痕。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種能消除皮下氣孔和組織疏松，提高整體機械 性能，組織致密無裂痕，工藝出品率高，綜合性能高，用砂量少，設備投資少，生產(chǎn)周期短，設 備占用面積少，生產(chǎn)效率高，制造成本低，環(huán)保的鐵型覆砂鑄造卡車懸架支架的方法。
[0007] 本發(fā)明以如下技術方案解決上述技術問題：
[0008] 鐵型覆砂鑄造卡車懸架支架的方法，工藝步驟如下：
[0009] (1)造型
[0010] 外砂箱采用鐵型，覆膜砂為樹脂砂，鐵型的內(nèi)腔按卡車懸架支架的形狀隨型制出， 隨型覆砂層厚度為10mm-30mm;澆注系統(tǒng)包含澆口杯、直澆口、橫澆口和濾網(wǎng)，采用封閉式澆 口；上半模的直澆道、冒口根據(jù)零件高度適當加高以增加壓力補縮;外模的上下模底板中間 均分別設有加熱裝置，模具溫度和鐵型溫度均控制在180-240°C，達到上述溫度后射砂；
[0011] (2)砂芯
[0012] 砂芯采用覆膜砂熱心盒成型，與造型區(qū)別在于:造型時形成填砂部分的空腔是由 鐵型砂箱和外型模具合在一起形成，而砂芯是兩半都是模具和在一起形成填砂部分的型 腔;但實際原理是一樣的，都是通過熱量將覆膜砂快速固化形成所需的外型模樣或砂芯模 樣。砂芯固化脫模出來后只需修除掉批鋒或射嘴即可使用。
[0013] ⑶裝芯
[0014]采用人工裝芯或用固定式裝芯工位夾具裝芯或機器人裝芯;裝芯前吹干凈下半模 型，裝芯時芯頭面放上適量粘膠將坭芯粘穩(wěn)在外型上，防止坭芯掉落或遇鐵水上浮。
[0015] ⑷合箱
[0016] 合箱前檢查坭芯、澆注系統(tǒng)上過濾網(wǎng)是否安裝完全;上半模型吹凈散砂后合箱，扣 上箱扣;澆口杯采用直沖漏斗澆口杯，安裝時在澆口杯小口邊沿放適量粘膠，起到粘穩(wěn)、放 漏鐵水作用；
[0017] (5)澆注
[0018] 用牌號為HT250的鐵水澆注，澆注溫度控制在1420-1440 °C，1套/型的澆注時間為 9.5-10.5s ；
[0019] (6)開箱
[0020] 澆注后25分鐘開箱扣;鑄件凝固30分鐘后落箱，冷卻至室溫。
[0021] 所述澆注系統(tǒng)的鐵水流道是由澆口杯到直澆口到橫澆口，再由橫澆口通過過濾網(wǎng) 后均衡分到兩個分橫澆口，再由兩個分橫澆口分別分到兩個內(nèi)澆口到鑄件。
[0022] 所述澆注系統(tǒng)各澆口總截面之比為：E分直：E分橫：E分內(nèi)=1: (0.75-0.78): (0.68-0.72);過濾網(wǎng)采用懸架支架專用的直孔陶瓷濾網(wǎng)。
[0023] 上半模最高處射孔部位裝有外徑O 8mm氣孔針，上半模四周圍芯頭裝有外徑〇 10mm氣孔針。
[0024] 所述射砂氣壓為0 ? 20-0 ? 40Mpa，固化時間為50-60S。
[0025] 所述合箱前砂箱四角分別墊上0.3-0.4mm厚的墊片。
[0026]所述合箱的扣箱力為80-85N.M。
[0027]所用鐵水牌號為QT550-10，其化學成分及其質(zhì)量比為：
[0028] C:3.6~3.9% Si:1.9~2.4% Mn:0.25~0.6% Cu:0.2~0.7% P彡0.04% S彡 0.03%〇
[0029]本發(fā)明的有益效果在于：
[0030]本發(fā)明方法利用鐵型增加鐵水在鑄造過程中的冷卻速度，細化組織，提高了卡車 懸架支架在冷卻收縮不均情況下的組織致密性。在同等熔煉鐵水的成分下，使用鐵型覆砂 鑄造工藝生產(chǎn)懸架支架比砂型鑄造工藝可以獲得更高的抗拉強度、硬度和更好的石墨形態(tài) 和石墨大小級別，穩(wěn)定珠光體在95%以上。最重要的是以往卡車懸架支架砂型鑄造出現(xiàn)的 縮松縮孔問題能得到有效解決。
[0031]使用本發(fā)明的方法，出品率達到83.75%以上，因鐵型使用了不含水分的樹脂砂做 覆砂造型材料，從而消除了皮下氣孔缺陷;鐵水凝固過程中得到快速冷卻，基本消除了卡車 懸架支架常有的組織縮松、疏松等缺陷，解決了卡車懸架支架在壓力工作環(huán)境下的裂痕問 題，提高了鑄件的整體機械性能，滿足或超過目前卡車懸架支架生產(chǎn)要求的各項性能指標； 減少了砂處理系統(tǒng)龐大的設備、場地投入和造型用砂量;改善了鑄造長期以來的惡劣環(huán)境， 環(huán)保性好。整個工藝流程簡單，質(zhì)量容易控制，產(chǎn)品的生產(chǎn)成本比砂型鑄造工藝生產(chǎn)低30~ 50%，且適用于各種類型汽車/卡車懸架支架、汽缸蓋和排氣管等重要復雜零部件的生產(chǎn)和 多種要求高質(zhì)量的其它零件生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0032]圖1是本發(fā)明的懸架支架上半模的正視結(jié)構示意圖；
[0033]圖2是圖1的俯視結(jié)構不意圖；
[0034] 圖1-2中：1、第一冒口，2、直澆道，3、第二冒口，4、第三冒口，5、鋼板彈簧座，6、第一 橫澆道，7、試樣，8、端蓋，9、第二橫澆道，10、懸架支架。
[0035]圖3是本發(fā)明的懸架支架下半模的正視結(jié)構示意圖；
[0036]圖4是圖3的俯視結(jié)構不意圖；
[0037]圖3-4中，1、鋼板彈簧座，2、直澆口渦，3、懸架支架，4、試塊，5、定位孔，6、第三橫澆 道，7、第四橫澆道，8、試樣，9、端蓋。
【具體實施方式】
[0038] 本發(fā)明鐵型覆砂鑄造卡車懸架支架的方法，造型采用專用的ZXTF-Z-1350*740造 型主機自動化生產(chǎn)線。按照鐵型規(guī)格要求，卡車懸架支架模具設計布置為"1件/型+其他零 部件"模式，分上下模。如圖1-2所示，上半模布置有第一冒口 1、直澆道2、第二冒口 3、第三冒 口 4、鋼板彈簧座5、第一橫澆道6、試樣7、端蓋8、第二橫澆道9和懸架支架10。如圖3-4所示， 下半模布置有鋼板彈簧座1、直澆口渦2、懸架支架3、試塊4、定位孔5、第三橫澆道6、第四橫 澆道7、試樣8和端蓋9。
[0039] 該造型主機額定生產(chǎn)率為15型/h，兩臺造型主機則為30型/h。砂箱是金屬型，內(nèi)腔 是按照卡車懸架支架的形狀，，留有覆砂層厚度并隨型制出，外模模底板下面設有加熱裝 置，模具溫度一般恒溫控制在180-240°C。鐵型溫度一般控在180-240°C左右。造型采用覆膜 砂，當模具和鐵型溫度達到設定的溫度后，在鐵型內(nèi)腔周圍覆上一層薄薄的型砂。
[0040] 由于鐵型覆砂工藝所使用的覆膜砂是流動干型的，無水分，經(jīng)過射砂表面硬化后， 其表面光潔度很好，不用上涂料，而靜壓砂型鑄造工藝是屬濕型（潮型)鑄造，其表面需要上 涂料才能保證鑄件的光潔度。因此鐵型覆砂鑄造工藝可以大量節(jié)約涂料成本。
[0041] 以生產(chǎn)柳汽卡車懸架支架為例，采用靜壓鑄造生產(chǎn)工藝時，造型用砂量單臺為 275kg以上，而用采用本發(fā)明方法生產(chǎn)卡車懸架支架（1件/型混合型）時，鑄造造型單件使用 砂量僅需25-20kg左右；按目前價格計算成本的話，年產(chǎn)8萬件光造型用砂量可以節(jié)約10萬 元以上。而上述規(guī)模的鐵型覆砂鑄造生產(chǎn)線比國內(nèi)靜壓鑄造生產(chǎn)線減少投資1500萬元，比 進口靜壓鑄造生產(chǎn)線減少投資4000萬元以上。
[0042] 具體工藝步驟如下：
[0043] 1.造型
[0044] 外砂箱采用鐵型，造外型采用覆膜砂，按照1套/型組合搭配進行設計，鐵型的內(nèi)腔 是按照卡車懸架支架的形狀隨型制出，試制時隨型覆砂層厚度為l〇mm，因該零件外部較復 雜，有些局部部位的覆砂層為10_30mm左右，鑄件熱節(jié)較大部位為8mm。澆注系統(tǒng)是由澆口杯 到直澆口到橫澆口，再由橫澆口通過濾網(wǎng)后均衡分到兩個內(nèi)澆口到鑄件;澆注系統(tǒng)采用封 閉式澆口，其各澆口總截面之比為：E分直：E分橫：E分內(nèi)=1: (0.75-0.78): (0.68-0.72);濾網(wǎng)采用懸架支架專用的直孔陶瓷濾網(wǎng)。上半模最高處射孔裝有外徑〇8_氣孔針， 上半模四周圍芯頭裝有外徑〇 l〇mm氣孔針，且均不穿出箱面。外模的上下模底板中間都分 別設有加熱裝置，模具溫度和鐵型溫度均控制在180-240°C;待溫度達到工藝要求后進行射 砂，射砂氣壓為0.20-0.40Mpa，固化時間為50-60S，射砂后的覆砂層顏色盡量控制在棕褐 色。在連續(xù)生產(chǎn)時，經(jīng)澆注后的鐵型必須經(jīng)過水冷后達到溫控要求時才能進行循環(huán)使用。
[0045] 2 ?砂芯
[0046] 砂芯是采用熱心盒模具生產(chǎn)卡車懸架支架用的熱芯芯砂，工藝參數(shù)與造型一樣， 模具內(nèi)腔形狀隨坭芯形狀而成。熱芯盒模溫度一般控制在180-240°C，射砂后固化2-3分鐘 即可開模頂出坭芯取出。
[0047] 3 ?裝芯
[0048] 在批量生產(chǎn)情況下，用固定式裝芯工位夾具或人進行裝芯，定位準確、方便可靠； 否則可采用人工裝芯、簡易裝芯吊架下芯。
[0049] 4.合箱
[0050] 在合箱之前使用封箱條分別壓住芯頭、芯頭出氣孔位置、和坭芯直澆道，在坭芯頭 的澆注系統(tǒng)裝上過濾網(wǎng)，并流轉(zhuǎn)至合箱機處，砂箱四角墊有0.3-0.4mm厚墊片;上半模型吹 凈散砂，進行合箱;推進澆注滾道，扣上箱扣，扣箱力在80-85N .M;澆口杯采用直沖漏斗澆口 杯，安裝到鐵型時使用封箱條；
[0051] 5?澆注
[0052]所用鐵水，牌號為QT550-10，其化學成分及其質(zhì)量比為：
[0053] C:3.6~3.9% Si:1.9~2.4% Mn:0.25~0.6% Cu:0.2~0.7% P彡0.04% S彡 0.03%
[0054] 澆注溫度控制在1420-1440°C之間，澆注時間是在9.5-10.5s之間；待澆口杯鐵水 成糊狀時打斷澆口杯；
[0055] 6 ?開箱
[0056]澆注后25分鐘開箱扣;鑄件凝固時間30分鐘時落箱，落箱后的鑄件為暗紅色，然后 自然冷卻到室溫。
[0057] 檢驗結(jié)果
[0058]鑄件經(jīng)過清理拋丸后，不經(jīng)過熱處理，直接鑄態(tài)解剖鑄件檢測得到結(jié)果如下：
[0059] 1)卡車懸架支架各個部位金相組織和硬度情況如下：

[0061 ] 2)機械性能
[0062] 試棒取樣，其結(jié)果抗拉強度為587Mpa;硬度為HB268;延伸率9.8% ;石墨大小為2~ 3級;珠光體95 %。
[0063] 本發(fā)明方法鑄造的卡車懸架支架，在滿足性能要求的條件下可以減少或者不用加 入合金，如Cu合金可以由原來的0.7~0.8%減少到0.2~0.3%;在保證卡車懸架支架本體 硬度符合要求下，完全可以不加鉻鐵，錳鐵也可減少。
[0064] 卡車懸架支架，本體機械性能比砂型鑄造本體要求牌號要高出一個牌號以上。
[0065] 用本發(fā)明的方法，不僅可以生產(chǎn)出蠕墨鑄鐵或灰鑄鐵卡車懸架支架、缸蓋、排氣管 等高質(zhì)量的汽車重要零部件，還可以用于如航空、鐵路機車車輛、農(nóng)用機械、建筑機械和軍 工等等需承受高強度、高韌性、高致密性、高耐磨的零件生產(chǎn)的機械制造。
【主權項】
1. 鐵型覆砂鑄造卡車懸架支架的方法，其特征是，工藝步驟如下： (1) 造型 外砂箱采用鐵型，覆膜砂為樹脂砂，鐵型的內(nèi)腔按卡車懸架支架的形狀隨型制出，隨型 覆砂層厚度為10mm-30mm;澆注系統(tǒng)包含澆口杯、直澆口、橫澆口和濾網(wǎng)，采用封閉式澆口； 上半模的直澆道、冒口根據(jù)零件高度適當加高以增加壓力補縮;外模的上下模底板中間均 分別設有加熱裝置，模具溫度和鐵型溫度均控制在180-240°C，達到上述溫度后射砂； (2) 砂芯 砂芯采用覆膜砂熱心盒成型，與造型區(qū)別在于：造型時形成填砂部分的空腔是由鐵型 砂箱和外型模具合在一起形成，而砂芯是兩半都是模具和在一起形成填砂部分的型腔;但 實際原理是一樣的，都是通過熱量將覆膜砂快速固化形成所需的外型模樣或砂芯模樣。砂 芯固化脫模出來后只需修除掉批鋒或射嘴即可使用。 (3) 裝芯 采用人工裝芯或用固定式裝芯工位夾具裝芯或機器人裝芯；裝芯前吹干凈下半模型， 裝芯時芯頭面放上適量粘膠將坭芯粘穩(wěn)在外型上，防止坭芯掉落或遇鐵水上浮。 (4) 合箱 合箱前檢查坭芯、澆注系統(tǒng)上過濾網(wǎng)是否安裝完全;上半模型吹凈散砂后合箱，扣上箱 扣;澆口杯采用直沖漏斗澆口杯，安裝時在澆口杯小口邊沿放適量粘膠，起到粘穩(wěn)、放漏鐵 水作用； (5) 澆注 用牌號為HT250的鐵水澆注，澆注溫度控制在1420-1440°C，1套/型的澆注時間為9.5-10.5s； (6) 開箱 澆注后25分鐘開箱扣;鑄件凝固30分鐘后落箱，冷卻至室溫。2. 如權利要求1所述的鐵型覆砂鑄造卡車懸架支架的方法，其特征是，所述澆注系統(tǒng)的 鐵水流道是由澆口杯到直澆口到橫澆口，再由橫澆口通過過濾網(wǎng)后均衡分到兩個分橫澆 口，再由兩個分橫澆口分別分到兩個內(nèi)澆口到鑄件。3. 如權利要求1所述的鐵型覆砂鑄造卡車懸架支架的方法，其特征是，所述澆注系統(tǒng)各 澆口總截面之比為：Σ分直：Σ分橫：Σ分內(nèi)=1: (0.75-0.78): (0.68-0.72);過濾網(wǎng)采用懸 架支架專用的直孔陶瓷濾網(wǎng)。4. 如權利要求1所述的鐵型覆砂鑄造卡車懸架支架的方法，其特征是，上半模最高處射 孔部位裝有外徑Φ 8mm氣孔針，上半模四周圍芯頭裝有外徑Φ IOmm氣孔針。5. 如權利要求1所述的鐵型覆砂鑄造卡車懸架支架的方法，其特征是，所述射砂氣壓為 0 · 20-0 · 40Mpa，固化時間為 50-60S。6. 如權利要求1所述的鐵型覆砂鑄造卡車懸架支架的方法，其特征是，所述合箱前砂箱 四角分別墊上0.3-0.4mm厚的墊片。7. 如權利要求1所述的鐵型覆砂鑄造卡車懸架支架的方法，其特征是，所述合箱的扣箱 力為 8〇_85Ν·Μ。8. 如權利要求1所述的鐵型覆砂鑄造卡車懸架支架的方法，其特征是，所用鐵水牌號為 QT550-10，其化學成分及其質(zhì)量比為： C:3.6 ~3.9% Si:1.9 ~2.4% Mn:0.25 ~0.6% Cu:0.2 ~0.7% P^0.04%S^ 0·03%〇
【文檔編號】B22C9/08GK105880473SQ201610310800
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月11日
【發(fā)明人】譚錦賜
【申請人】廣西玉柴機器配件制造有限公司