專利名稱：轎車冷卻水泵專用葉輪及其鑄造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬制品及其生產(chǎn)工藝，尤其是汽車冷卻水泵專用葉輪的材質(zhì)及其鑄造工藝方法。
背景技術(shù)：
目前市場上轎車發(fā)動機冷卻水泵配套使用的葉輪均為塑料或沖壓件。這種葉輪從材料方面分析，塑料件強度低、有脆硬性，易腐蝕，易老化損壞，使用壽命短；從加工工藝方面分析，屬于沖壓成型件，形位精確度較低，尺寸精度得不到很好的保證，直接影響產(chǎn)品的使用性能。目前市場上有很多非轎車專用發(fā)動機冷卻水泵使用鑄鐵葉輪，但這類鑄鐵葉輪的強度、耐磨性能、尺寸精度和表面粗糙度均無法滿足轎車的性能要求。為提高轎車品質(zhì)， 優(yōu)化發(fā)動機冷卻水泵的性能，延長水泵總成的使用壽命，需要對現(xiàn)有塑料葉輪進行改進。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種強度、耐磨性能、尺寸精度和表面粗糙度均能滿足轎車的性能要求的轎車冷卻水泵專用葉輪及其鑄造工藝。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是轎車冷卻水泵專用葉輪，它的材質(zhì)為HT200SnCr合金，其重量百分組成為碳 3. 2% 3. 6%、硅 1. 9% 2. 2%、錳 0. 6 % 0. 9 %、磷小于 0. 15%、硫小于 0. 12%、錫 0. 06% 0. 08%、鉻0. 1 % 0. 3%，其余為鐵和微量元素，葉輪硬度HB170 220，葉輪的尺寸精度為CT7級 CT8級，表面粗糙度為Ra6. 3 μ m Ral2. 5 μ m。制備所述轎車冷卻水泵專用葉輪的鑄造工藝是采用覆膜砂殼型鑄造，熔煉和孕育澆注工藝包括配料，電爐開爐前檢查，檢查水、電、爐襯情況，電爐加料，電爐送電，爐前控制，澆注控制，取樣。進一步地說，制備覆膜砂殼的覆膜砂常溫抗拉4. OMPa 4. 5MPa,粒度70/140，發(fā)氣量< 18ml/g，制備覆膜砂殼的模型表面粗糙度Ra3. 2 μ m,制備覆膜砂殼時，要在模型上噴脫模劑，保證模具溫度在240°C 270°C，保證殼型固化時間為2分鐘，型制出后要及時檢查，對有不良的殼型要用覆膜砂芯快干修補膏進行處理，修理完畢后所有殼型噴涂醇基涂料，涂料的波美度為16 18。進一步地說，所述爐前控制，在爐料全部熔化后，要用覆蓋劑將鐵水表面覆蓋，減少熱量的損失，加快鐵液升溫，在鐵水1400°C 1450°C時取光譜白口試樣進行化學(xué)成分分析，保證鐵液的重量百分組成為碳3. 45 % 3. 55 %，硅1. 7 % 1. 8 %，錳0. 8 % 0. 9 %， 磷小于0. 15%，硫0. 06% 0. 09%，錫0. 06% 0. 08%，鉻0. 0. 3%，其余為鐵和微量元素，在鐵水溫度達到1580°C 1590°C時出爐，出鐵水時在出水口加(按鐵水重)0. 5% 的75硅鐵進行孕育處理，孕育劑的粒度為3mm 8mm。進一步地說，所述澆注控制，用集渣劑將鐵水表面的渣子除去，然后測量鐵水的溫度，澆注溫度控制在1420°C 1510°C，澆注時隨流加入(按鐵水重)0. 05% 0. 的硅鋇孕育劑，孕育劑的粒度為0. 25mm 0. 8mm，澆注時間控制在8分鐘以內(nèi)。本發(fā)明提供的葉輪由于采用HT200SnCr合金材料，因此強度高，耐磨性好；由于采用覆膜砂殼型鑄造，殼型表面噴涂醇基涂料的鑄造工藝，因此鑄件尺寸精度可以達到CT7 級 CT8級，鑄件的表面粗糙度可以達到Ra6. 3 μ m Ral2. 5 μ m,能夠滿足轎車冷卻水泵的性能要求。為獲得本發(fā)明的技術(shù)方案，本公司選擇了多種材料配方和鑄造方式，投入大量人力、物力、財力和時間進行比對性試驗和批量生產(chǎn)試驗，才得以最終確定。本發(fā)明提高了水泵總成的性能，延長了使用壽命，提升了轎車的整體品質(zhì)。1、在材料選擇方面材料的選擇是為了滿足使用需要，元素的選擇是為了滿足材料的使用性能，首先， 碳元素太高，鑄件會出現(xiàn)石墨粗大，碳元素太低，鑄件會出現(xiàn)縮松；錳元素太低，鑄件的機械性能會達不到要求；磷元素是有害元素，當然是越低越好；硫元素太低灰造成孕育效果差， 鑄件的加工性差；錫、鉻是為了提高鑄件基體的珠光體，從而達到提高鑄件的耐磨性。2、工藝確認方面通過多次試驗，只有采用覆膜砂殼型鑄造，鑄件尺寸精度和鑄件表面粗糙度最高的，能夠滿足轎車冷卻水泵的性能要求。制造覆膜砂殼的覆膜砂必須要滿足本發(fā)明的技術(shù)要求才能生產(chǎn)出可用于本發(fā)明澆注工藝的合格覆膜砂殼。3、熔煉澆注方面；因為，我們的鑄造方式，要求我們的熔煉工藝的特殊性，如果澆注溫度太低，鑄件會出現(xiàn)大量的氣孔，只有提高澆注溫度，才能避免鑄件出現(xiàn)氣孔的現(xiàn)象。隨流孕育是為了強化孕育，避免鑄件出現(xiàn)白口現(xiàn)象，改善鑄件的加工性。
具體實施例方式帕薩特汽車冷卻水泵的葉輪，它的材質(zhì)為HT200SnCr合金，其重量百分組成為 碳3. 2% 3.6%、硅1. 9% 2.2%、錳0.6% 0.9%、磷小于0. 15%、硫小于0. 12%、錫 0. 06% 0. 08%、鉻0. 0. 3%，其余為鐵和微量元素，葉輪硬度HB170 220，葉輪的尺寸精度為CT7級 CT8級，表面粗糙度為Ra6. 3 μ m Ral2. 5 μ m。制備所述帕薩特汽車冷卻水泵的葉輪的鑄造工藝是熔煉和孕育澆注過程的具體操作步驟如下1、配料，根據(jù)HT200SnCr合金的重量百分組成要求，采用生鐵、廢鋼、回爐料、硅鐵、錳鐵進行成分調(diào)整，使其達到材質(zhì)的化學(xué)成分要求，材料總重量為600公斤；2、熔煉設(shè)備，采用500公斤的中頻電爐熔煉；3、檢查電器設(shè)備，保證各種儀表正常，感應(yīng)圈的冷卻水暢通，爐襯的侵蝕情況符合安全要求；4、電爐加料，按生鐵-廢鋼-回爐料-硅鐵、錳鐵、鉻鐵、錫的順序加料；5、電爐送電，根據(jù)加料和爐料的熔化情況，及時調(diào)整送電功率，以加快熔化速度；6、爐前控制，在爐料全部熔化后，要用覆蓋劑將鐵水表面覆蓋，減少熱量的損失， 加快鐵液升溫，在鐵水1400°C 1450°C時取光譜白口試樣進行化學(xué)成分分析，保證鐵液的重量百分組成為碳3. 45 % 3. 55 %、硅1. 7 % 1. 8 %、錳0. 8 % 0. 9 %、磷小于
50. 15%、硫0. 06% 0. 09%、錫0. 06% 0. 08%、鉻0. 1 % 0. 3%，其余為鐵和微量元素； 在鐵水溫度達到1580°C 1590°C時出爐，出鐵水時在出水口加(按鐵水重)0. 5%的75硅鐵進行孕育處理，孕育劑的粒度為3mm 8mm ；7、澆注控制，用集渣劑將鐵水表面的渣子除去，然后測量鐵水的溫度，澆注溫度控制在1420°C 1510°C，澆注時隨流加入(按鐵水重)0. 05% 0. 1 %的硅鋇孕育劑，孕育劑的粒度為0. 25mm 0. 8mm，澆注時間控制在8分鐘以內(nèi)；8、取樣，在鐵水澆注結(jié)束前，要澆注機械性能試棒一組，光譜白口試片一個，以備機械性能和化學(xué)成分檢測；9、結(jié)果檢測，試棒的機械性能要大于等于200MPa，其重量百分組成為碳3. 2% 3. 6% ；硅1. 9% 2. 2% ；錳0. 6% 0. 9% ；磷小于0. 15% ；硫小于0. 12% ；錫0. 06% 0.08% ；鉻0. 0.3% ；其余為鐵和微量元素；鑄件的本體硬度HB170 220。覆膜砂殼型模具具體的制殼及生產(chǎn)工藝過程如下1、覆膜砂，要采用高強度的覆膜砂，具體覆膜砂的選料要求為常溫抗拉4. OMPa 4. 5MPa粒度70/140發(fā)氣量彡18ml/g2、模具，模具材料為灰鑄鐵，模型表面粗糙度Ra3. 2，采用電熱管加熱，每模型加3 根加熱管，每根加熱管1. 5kW。3、制殼，采用蘇州三信生產(chǎn)的866型射芯機。4、模具安裝調(diào)試，模具安裝采用螺栓緊固，保證開合自如，定位銷上要加油，保證潤滑，下面導(dǎo)軌上也要加潤滑油，射砂板的射砂孔要和模具的射砂孔相對應(yīng)，保證射砂流暢，模型表面要涂脫模劑，保證脫模順暢，試模溫度在240°C 270°C，殼型的固化時間為3 分鐘。5、殼型確認，殼型制出后，要檢查是否有脫模不良、射砂不實、局部疏松、殼型裂紋等，如有以上不良現(xiàn)象要及時調(diào)整模具。6、殼型生產(chǎn)，在殼型生產(chǎn)時，第一要及時在模型上噴脫模劑，即在生產(chǎn)開始要在模型上噴脫模劑，在發(fā)現(xiàn)脫模不順利時在模型上噴脫模劑；第二要保證模具溫度在 240°C 270°C ；第三要保證殼型固化時間為3分鐘，第四殼型制出后要及時檢查，對有缺陷的殼型要用覆膜砂芯快干修補膏進行處理，第五殼型修理完畢后所有殼型噴涂醇基涂料， 涂料的波美度為16 18。7、組箱，在澆注前要進行組箱，組箱時要澆口向外，用壓縮空氣先吹干凈一個殼型型腔中的浮砂，然后再吹干凈另一殼型型腔內(nèi)的浮砂，然后再將兩片殼型和上，組好后的殼型統(tǒng)一裝夾在生產(chǎn)線上，夾緊力要適中，等待澆注。
權(quán)利要求
1.轎車冷卻水泵專用葉輪，其特征在于它的材質(zhì)為HT200SnCr合金，其重量百分組成為碳3. 2% 3. 6%、硅1. 9% 2.2%、錳0.6% 0.9%、磷小于0. 15%、硫小于0. 12%, 錫0. 06 % 0. 08 %、鉻0. 1 % 0. 3 %，其余為鐵和微量元素；葉輪硬度HB170 220，葉輪的尺寸精度為CT7級 CT8級，表面粗糙度為Ra6. 3 μ m Ral2. 5 μ m。
2.制備所述轎車冷卻水泵專用葉輪的鑄造工藝，其特征在于它采用覆膜砂殼型鑄造，熔煉和孕育澆注工藝包括配料，電爐開爐前檢查，檢查水、電、爐襯情況，電爐加料，電爐送電，爐前控制，澆注控制，取樣。
3.據(jù)權(quán)利要求2所述的制備所述轎車冷卻水泵專用葉輪的鑄造工藝，其特征在于制備覆膜砂殼的覆膜砂常溫抗拉4. OMPa 4. 5MPa,粒度70/140，發(fā)氣量彡18ml/g，制備覆膜砂殼的模型表面粗糙度Ra3. 2 μ m,制備覆膜砂殼時，要及時在模型上噴脫模劑，保證模具溫度在240°C 270°C，保證殼型固化時間為3分鐘型制出后要及時檢查，對有不良的殼型要用覆膜砂芯快干修補膏進行處理，修理完畢后所有殼型噴涂醇基涂料，涂料的波美度為 16 18。
4.據(jù)權(quán)利要求2所述的制備所述轎車冷卻水泵專用葉輪的鑄造工藝，其特征在于 所述爐前控制，在爐料全部熔化后，要用覆蓋劑將鐵水表面覆蓋，減少熱量的損失，加快鐵液升溫，在鐵水1400°C 1450°C時取光譜白口試樣進行化學(xué)成分分析，保證鐵液的重量百分組成為碳3. 45 % 3. 55%，硅1. 7% 1. 8%，錳0. 8 % 0. 9%，磷小于0. 15%，硫 0. 06 % 0. 09 %，錫0. 06 % 0. 08 %，鉻0. 1 % 0. 3 %，其余為鐵和微量元素，在鐵水溫度達到1580°C 1590°C時出爐，出鐵水時在出水口加(按鐵水重)0. 5%的75硅鐵進行孕育處理，孕育劑的粒度為3mm 8mm。
5.據(jù)權(quán)利要求2所述的制備所述轎車冷卻水泵專用葉輪的鑄造工藝，其特征在于 所述澆注控制，用集渣劑將鐵水表面的渣子除去，然后測量鐵水的溫度，澆注溫度控制在 1420°C 1510°C，澆注時隨流加入(按鐵水重)0. 05% 0. 1 %的硅鋇孕育劑，孕育劑的粒度為0. 25mm 0. 8mm,澆注時間控制在8分鐘以內(nèi)。
6.據(jù)權(quán)利要求3所述的制備所述轎車冷卻水泵專用葉輪的鑄造工藝，其特征在于覆膜砂殼型模具具體的制殼及生產(chǎn)工藝過程如下①覆膜砂，要采用高強度的覆膜砂，具體覆膜砂的選料要求為常溫抗拉 4. OMPa 4. 5MPa粒度70/140發(fā)氣量 (18ml/g ；②模具，模具材料為灰鑄鐵，模型表面粗糙度Ra3.2，采用電熱管加熱，每模型加3根加熱管，每根加熱管1.5kW;③制殼，采用蘇州三信生產(chǎn)的866型射芯機；④模具安裝調(diào)試，模具安裝采用螺栓緊固，保證開合自如，定位銷上要加油，保證潤滑， 下面導(dǎo)軌上也要加潤滑油，射砂板的射砂孔要和模具的射砂孔相對應(yīng)，保證射砂流暢，模型表面要涂脫模劑，保證脫模順暢，試模溫度在240°C 270°C，殼型的固化時間為3分鐘；⑤殼型確認，殼型制出后，要檢查是否有脫模不良、射砂不實、局部疏松、殼型裂紋的現(xiàn)象，如有以上不良現(xiàn)象要及時調(diào)整模具；⑥殼型生產(chǎn)，在殼型生產(chǎn)時，第一要及時在模型上噴脫模劑，第二要保證模具溫度在240°C 270°C，第三要保證殼型固化時間為3分鐘，第四殼型制出后要及時檢查，對有缺陷的殼型要用覆膜砂芯快干修補膏進行處理，第五殼型修理完畢后所有殼型噴涂醇基涂料， 涂料的波美度為16 18 ；⑦組箱，在澆注前要進行組箱，組箱時要澆口向外，用壓縮空氣先吹干凈一個殼型型腔中的浮砂，然后再吹干凈另一殼型型腔內(nèi)的浮砂，然后再將兩片殼型和上，組好后的殼型統(tǒng)一裝夾在生產(chǎn)線上，夾緊力要適中，等待澆注。
7.據(jù)權(quán)利要求4或5所述的制備所述轎車冷卻水泵專用葉輪的鑄造工藝，其特征在于 熔煉和孕育澆注過程的具體操作步驟如下①配料，根據(jù)HT200SnCr合金的化學(xué)成分要求，采用生鐵、廢鋼、回爐料、硅鐵、錳鐵進行成分調(diào)整，使其達到材質(zhì)的化學(xué)成分要求，材料總重量為600公斤；②熔煉設(shè)備，采用500公斤的中頻電爐熔煉；③檢查電器設(shè)備，保證各種儀表正常，感應(yīng)圈的冷卻水暢通，爐襯的侵蝕情況符合安全要求；④電爐加料，按生鐵-廢鋼-回爐料-硅鐵、錳鐵、鉻鐵、錫的順序加料；⑤電爐送電，根據(jù)加料和爐料的熔化情況，調(diào)整送電功率，以加快熔化速度；⑥爐前控制，在爐料全部熔化后，要用覆蓋劑將鐵水表面覆蓋，減少熱量的損失，加快鐵液升溫，在鐵水1400°C 1450°C時取光譜白口試樣進行化學(xué)成分分析，保證鐵液的化學(xué)成分在碳3. 45% 3. 55% ；硅1. 7% 1. 8% ；錳0. 8% 0. 9% ；磷小于0. 15% ；硫 0. 06% 0.09% ；錫0. 06% 0.08% ；鉻0. 0.3% ；其余為鐵和微量元素，在鐵水溫度達到1580°C 1590°C時出爐，出鐵水時在出水口加(按鐵水重)0. 5%的75硅鐵進行孕育處理，孕育劑的粒度為3mm 8mm ；⑦澆注控制，用集渣劑將鐵水表面的渣子除去，然后測量鐵水的溫度，澆注溫度控制在 1420°C 1510°C，澆注時隨流加入(按鐵水重)0. 05% 0. 1 %的硅鋇孕育劑，孕育劑的粒度為0. 25mm 0. 8mm，澆注時間控制在8分鐘以內(nèi)；⑧取樣，在鐵水澆注結(jié)束前，要澆注機械性能試棒一組，光譜白口試片一個，以備機械性能和化學(xué)成分檢測；⑨結(jié)果檢測，試棒的機械性能要大于等于200MPa，鑄件化學(xué)成分必須達到碳3.2% 3. 6% ；硅 1. 9% 2. 2% ；猛 0. 6% 0. 9% ；磷小于 0. 15% ；硫小于 0. 12% ；錫 0. 06% 0. 08% ；鉻0. 0. 3% ；其余為鐵和微量元素；鑄件的本體硬度必須達到HB170 220。
全文摘要
本發(fā)明提供的轎車冷卻水泵專用葉輪及其鑄造工藝涉及一種金屬制品及其生產(chǎn)工藝。它的材質(zhì)為HT200SnCr合金，其重量百分組成為碳3.2％～3.6％、硅1.9％～2.2％、錳0.6％～0.9％、磷小于0.15％、硫小于0.12％、錫0.06％～0.08％、鉻0.1％～0.3％，其余為鐵和微量元素，葉輪硬度HB170～220，葉輪的尺寸精度為CT7級～CT8級，表面粗糙度為Ra6.3μm～Ra12.5μm。它的鑄造工藝是采用覆膜砂殼型鑄造，熔煉和孕育澆注工藝包括配料，電爐開爐前檢查，檢查水、電、爐襯情況，電爐加料，電爐送電，爐前控制，澆注控制，取樣。本發(fā)明的優(yōu)點是強度高，耐磨性好；尺寸精度和表面粗糙度能夠滿足轎車冷卻水泵的性能要求，提高了水泵總成的性能，延長了使用壽命，提升了轎車的整體品質(zhì)。
文檔編號F04D29/02GK102418028SQ20111041399
公開日2012年4月18日 申請日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者王華生, 花群 申請人:大豐市海納機械有限公司