港口機(jī)械用低合金鑄鋼車輪消失模鑄造工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及港口機(jī)械用低合金鑄鋼車輪消失模鑄造工藝。第一步、預(yù)發(fā)泡成型：第二步、制涂料；模樣涂料涂刷；澆注系統(tǒng)與模樣組裝后涂刷；第三步、澆注系統(tǒng)工藝設(shè)計；第四步、造型；第五步、澆注工藝步驟：第六步、鑄件全部澆筑完，保持負(fù)壓15min后，靜置冷卻至少12h后開箱。本發(fā)明一種港口機(jī)械用低合金鑄鋼車輪鑄造工藝，經(jīng)過多項技術(shù)難關(guān)獲得成功，拓寬了消失模鑄造技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。大大降低了鑄造成本。突破了人們通常認(rèn)為的低合金鑄鋼是消失模鑄造禁區(qū)的理念。小批量中試和大批量生產(chǎn)實踐表明，鑄件產(chǎn)品的一次性合格率達(dá)到95%左右。
【專利說明】港口機(jī)械用低合金鑄鋼車輪消失模鑄造工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種消失模鑄造工藝，具體是港口機(jī)械用低合金鑄鋼車輪消失模鑄造工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]消失模鑄造(又稱實型鑄造)是用泡沫塑料(EPS、STMMA或EPMMA)消失模鑄造工藝高分子材料制作成為與要生產(chǎn)鑄造的零件結(jié)構(gòu)、尺寸完全一樣的實型模具，經(jīng)過浸涂耐火涂料(起強(qiáng)化、光潔、透氣作用)并烘干后，埋在干石英砂中經(jīng)三維振動造型，澆鑄造型砂箱在負(fù)壓狀態(tài)下澆入熔化的金屬液，使高分子材料模型受熱氣化抽出，進(jìn)而被液體金屬取代冷卻凝固后形成的一次性成型鑄造新工藝生產(chǎn)鑄件的新型鑄造方法。
[0003]對于消失模鑄造有多種不同的叫法，國內(nèi)主要的叫法還有“干砂實型鑄造” “負(fù)壓實型鑄造”，簡稱EPS鑄造。國外的叫法主要有:lost foam process ( USA )、policastprocess ( Italy )等。
[0004]與傳統(tǒng)鑄造技術(shù)相比，消失模鑄造技術(shù)具有無與倫比的優(yōu)勢，被國內(nèi)外鑄造界稱為“21世紀(jì)的鑄造技術(shù)”和“鑄造工業(yè)的綠色革命”。
[0005]消失模鑄造有下列特點:1、鑄件質(zhì)量好,成本低；2、材質(zhì)不限，大小皆宜；3、精度高、表面光潔、減少清理、節(jié)省機(jī)加；4、內(nèi)部缺陷大大減少，鑄件組織致密；5、可實現(xiàn)大規(guī)模、大批量生產(chǎn)；6、適用于相同鑄件的大批量生產(chǎn)鑄造；7、適用于人工操作與自動化流水線生產(chǎn)運(yùn)行控制；8、生產(chǎn)線的生產(chǎn)狀態(tài)符合環(huán)保技術(shù)參數(shù)指標(biāo)要求；9、可以大大改善鑄造生產(chǎn)線的工作環(huán)境與生產(chǎn)條件、降低勞動強(qiáng)度、減少能源消耗。
[0006]港口機(jī)械用低合金鑄鋼車輪和滑輪材料為ZG42SiMn。車輪直徑0800mm，內(nèi)孔直徑0210mm，厚度200mm，零件重460kg，鑄件重520kg。鑄件的技術(shù)要求:第一、踏面硬度5(T56HRC，有效硬化深度15mm ;第二、探傷按ASTMA504-C級驗收。車輪原為鍛造成型，成本高，加工余量大。
[0007]申請?zhí)?01010542132.9公開了一種鋁合金車輪鑄造工藝和熱處理工藝，所述工藝包括下述步驟:a、采用金屬模低壓鑄造工藝，澆注溫度為690°C?735°C，模具預(yù)熱溫度為250V?350°C ;b、在熔煉爐中進(jìn)行細(xì)化，并調(diào)整鋁液中鐵、硅的含量；在精煉包中進(jìn)行變質(zhì)和爐外吹氮氣精煉，并調(diào)整鋁液中鎂、鍶、鈦的含量、在車輪的厚大部位加冷卻管進(jìn)行快冷，在側(cè)模外圍填充保溫棉延緩輪輞中部的冷卻速度，以實現(xiàn)順序凝固；d、車輪鑄件冷卻后入熱處理窯，進(jìn)行固溶時效處理。該工藝采用金屬模低壓鑄造工藝，相比較消失模鑄造工藝來說成本較高，精度不高。
[0008]申請?zhí)?01310310006.4公開了一種低合金鋼的鑄造工藝，其具體包括以下步驟:(1)制造模樣:用泡沫材料制造模樣，模樣的齒形與齒形零件一致；(2)涂料和干燥:在模樣表面涂掛膠粘劑，噴砂并烘干；所述噴砂為碳化硅，三氧化二鋁，鐵格硼或碳化鎢；(3)造型:將干燥的模樣置于砂箱中，放置澆道，往砂箱中填砂進(jìn)行造型，并在模樣上設(shè)置冒口；(4)澆注、落砂和清理:往砂箱中澆注鐵水，冷卻后開箱落砂，對鑄件進(jìn)行清理，澆注過程中抽真空，并振蕩，真空度小于0.1MPa。該方法雖然使用了消失模鑄造工藝來鑄造低合金鋼，但是，其沒有對澆注系統(tǒng)的工藝設(shè)計進(jìn)行詳細(xì)說明。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是提供一種消失模鑄造高錳鋼篩板，生產(chǎn)出的篩板耐磨性能好，強(qiáng)度高，壽命長。
[0010]其具體技術(shù)方案是:
港口機(jī)械用低合金鑄鋼車輪消失模鑄造工藝，包括以下步驟:
第一步、預(yù)發(fā)泡成型:選用EPS珠粒，粒徑0.6^0.8mm，密度23g/cm3 ;采用SJ-KF-450間歇式預(yù)發(fā)泡機(jī)進(jìn)行預(yù)發(fā)泡，預(yù)熱溫度9(T95°C，蒸汽壓力0.12、.15MPa，預(yù)發(fā)泡溫度95^102°C，預(yù)發(fā)泡珠粒干燥進(jìn)入料倉，存放時間不超過24h。
[0011]弟_■步、制涂料；|吳樣涂料涂刷；燒注系統(tǒng)與1吳樣組裝后涂刷；
第三步、澆注系統(tǒng)工藝設(shè)計；澆注為中心底澆注，4個澆注口作十字形狀；直澆道采用空心燒注，材料內(nèi)孔直徑045mm,壁厚7mm,長500_的瓷管,單頭座連續(xù)工序；
冒口設(shè)計與材料:軸頭部位:軸頭冒口采用EPS制作，冒口與鑄件接觸面的內(nèi)直徑0180mm,外直徑0310mm,上部表面內(nèi)直徑0170mm,外直徑0380mm,高260mm軸頭中心孔做斜度；
冒口與冒口的中間處安放直徑30mm的瓷管做排渣排氣孔，通到砂層上表面；澆口杯:選用材料為耐火土燒結(jié)，形狀為圓錐形，上部內(nèi)直徑0320mm,下部內(nèi)直徑0260mm,高300mm,與直澆道連接的澆注口直徑045mm，澆口杯壁上部大約20mm厚，下部逐漸加厚；
第四步、造型；
第五步、澆注工藝步驟:采用中頻爐熔煉，鋼液出爐溫度1590°C，澆注溫度1550°C，澆筑時負(fù)壓保持在0.035^0.04MPa ；
第六步、鑄件全部澆筑完，保持負(fù)壓15min后，靜置冷卻至少12h后開箱。
[0012]所述預(yù)發(fā)泡成型步驟中，模具需預(yù)熱處理，預(yù)熱時間15s。
[0013]所述制涂料步驟中，涂料的主要成分:棕剛玉粉、石英砂粉、鋯英粉、高鋁礬土粉、鈉基膨潤土、羧甲基纖維、白乳膠等加水?dāng)嚢瑁?^4h而成。
[0014]所述澆注系統(tǒng)工藝設(shè)計步驟中，在未設(shè)置冒口的踏面表面，安放四件外冷鐵尺寸與踏面吻合，每件重20kg。
[0015]所述澆注工藝步驟中，澆筑方法采用慢-快-慢，即小-大-小的方法，開始先點澆，鋼液充滿直澆道后，加速澆注速度，使鋼液快速充滿模樣氣化后的空間，支撐型壁，防止塌陷，待鑄件全部澆注完，鋼液到澆口杯1/4處時，略微暫停，再加速把澆口杯澆滿。
[0016]有益效果:第一、本發(fā)明一種港口機(jī)械用低合金鑄鋼車輪鑄造工藝，經(jīng)過多項技術(shù)難關(guān)獲得成功，拓寬了消失模鑄造技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。
[0017]第二、本發(fā)明鑄造方法，大大降低了鑄造成本。
[0018]第三、突破了人們通常認(rèn)為的低合金鑄鋼是消失模鑄造禁區(qū)的理念。
[0019]第四、小批量中試和大批量生產(chǎn)實踐表明，鑄件產(chǎn)品的一次性合格率達(dá)到95%左右。

【具體實施方式】
[0020]實施例一:
港口機(jī)械用低合金鑄鋼車輪消失模鑄造工藝，包括以下步驟:
第一步、預(yù)發(fā)泡成型:選用EPS珠粒，粒徑0.6^0.8mm，密度23g/cm3 ;采用SJ-KF-450間歇式預(yù)發(fā)泡機(jī)進(jìn)行預(yù)發(fā)泡，預(yù)熱溫度9(T95°C，蒸汽壓力0.12、.15MPa，預(yù)發(fā)泡溫度95^102°C，預(yù)發(fā)泡珠粒干燥進(jìn)入料倉，存放時間不超過24h。
[0021]第二步、制涂料；模樣涂料涂刷；澆注系統(tǒng)與模樣組裝后涂刷；所述涂料的主要成分:棕剛玉粉、石英砂粉、鋯英粉、高鋁礬土粉、鈉基膨潤土、羧甲基纖維、白乳膠等加水?dāng)嚢瑁??4h而成。
[0022]第三步、澆注系統(tǒng)工藝設(shè)計；澆注為中心底澆注，4個澆注口作十字形狀；直澆道采用空心燒注，材料內(nèi)孔直徑045mm,壁厚7mm,長500_的瓷管,單頭座連續(xù)工序；
冒口設(shè)計與材料:軸頭部位:軸頭冒口采用EPS制作，冒口與鑄件接觸面的內(nèi)直徑0180mm,外直徑0310mm,上部表面內(nèi)直徑0170mm,外直徑0380mm,高260mm軸頭中心孔做斜度；
冒口與冒口的中間處安放直徑30mm的瓷管做排渣排氣孔，通到砂層上表面；澆口杯:選用材料為耐火土燒結(jié)，形狀為圓錐形，上部內(nèi)直徑0320mm,下部內(nèi)直徑0260mm,高300mm,與直澆道連接的澆注口直徑045mm，澆口杯壁上部大約20mm厚，下部逐漸加厚；
第四步、造型；特制砂箱:四個側(cè)面及底面為雙層，能均勻?qū)崿F(xiàn)各處負(fù)壓狀態(tài)。加砂:雨淋式加砂器實現(xiàn)均勻加砂，提高加砂速度，砂子為無粘結(jié)劑鎂橄欖石干砂，20目，砂經(jīng)過砂處理系統(tǒng)，砂中無粉塵，粒度均勻，無雜物，砂溫不高于45 °C。
[0023]第五步、澆注工藝步驟:采用中頻爐熔煉，鋼液出爐溫度1590°C，澆注溫度1550°C，澆筑時負(fù)壓保持在0.035?0.04MPa;所述澆注工藝步驟中，澆筑方法采用慢-快-慢，即小-大-小的方法，開始先點澆，鋼液充滿直澆道后，加速澆注速度，使鋼液快速充滿模樣氣化后的空間，支撐型壁，防止塌陷，待鑄件全部澆注完，鋼液到澆口杯1/4處時，略微暫停，再加速把澆口杯澆滿。
[0024]第六步、鑄件全部澆筑完，保持負(fù)壓15min后，靜置冷卻至少12h后開箱。
[0025]實施例二:
港口機(jī)械用低合金鑄鋼車輪消失模鑄造工藝，包括以下步驟:
第一步、預(yù)發(fā)泡成型:選用EPS珠粒，粒徑0.6^0.8mm，密度23g/cm3 ;采用SJ-KF-450間歇式預(yù)發(fā)泡機(jī)進(jìn)行預(yù)發(fā)泡，預(yù)熱溫度9(T95°C，蒸汽壓力0.12、.15MPa，預(yù)發(fā)泡溫度95^102°C，預(yù)發(fā)泡珠粒干燥進(jìn)入料倉，存放時間不超過24h。所述預(yù)發(fā)泡成型步驟中，模具需預(yù)熱處理，預(yù)熱時間15s。
[0026]第二步、制涂料；模樣涂料涂刷；澆注系統(tǒng)與模樣組裝后涂刷；所述涂料的主要成分:棕剛玉粉、石英砂粉、鋯英粉、高鋁礬土粉、鈉基膨潤土、羧甲基纖維、白乳膠等加水?dāng)嚢瑁??4h而成。
[0027]第三步、澆注系統(tǒng)工藝設(shè)計；澆注為中心底澆注，4個澆注口作十字形狀；直澆道采用空心燒注，材料內(nèi)孔直徑045mm,壁厚7mm,長500_的瓷管,單頭座連續(xù)工序；
冒口設(shè)計與材料:軸頭部位:軸頭冒口采用EPS制作，冒口與鑄件接觸面的內(nèi)直徑0180mm,外直徑0310mm,上部表面內(nèi)直徑0170mm,外直徑0380mm,高260mm軸頭中心孔做斜度；
冒口與冒口的中間處安放直徑30mm的瓷管做排渣排氣孔，通到砂層上表面；澆口杯:選用材料為耐火土燒結(jié)，形狀為圓錐形，上部內(nèi)直徑0320mm,下部內(nèi)直徑0260mm,高300mm,與直澆道連接的澆注口直徑045mm，澆口杯壁上部大約20mm厚，下部逐漸加厚；
第四步、造型；特制砂箱:四個側(cè)面及底面為雙層，能均勻?qū)崿F(xiàn)各處負(fù)壓狀態(tài)。加砂:雨淋式加砂器實現(xiàn)均勻加砂，提高加砂速度，砂子為無粘結(jié)劑鎂橄欖石干砂，30目，砂經(jīng)過砂處理系統(tǒng)，砂中無粉塵，粒度均勻，無雜物，砂溫不高于45°C。
[0028]第五步、澆注工藝步驟:采用中頻爐熔煉，鋼液出爐溫度1590°C，澆注溫度1550°C，澆筑時負(fù)壓保持在0.035?0.04MPa;所述澆注工藝步驟中，澆筑方法采用慢-快-慢，即小-大-小的方法，開始先點澆，鋼液充滿直澆道后，加速澆注速度，使鋼液快速充滿模樣氣化后的空間，支撐型壁，防止塌陷，待鑄件全部澆注完，鋼液到澆口杯1/4處時，略微暫停，再加速把澆口杯澆滿。
[0029]第六步、鑄件全部澆筑完，保持負(fù)壓15min后，靜置冷卻至少12h后開箱。
[0030]實施例三:
港口機(jī)械用低合金鑄鋼車輪消失模鑄造工藝，包括以下步驟:
第一步、預(yù)發(fā)泡成型:選用EPS珠粒，粒徑0.6^0.8mm，密度23g/cm3 ;采用SJ-KF-450間歇式預(yù)發(fā)泡機(jī)進(jìn)行預(yù)發(fā)泡，預(yù)熱溫度9(T95°C，蒸汽壓力0.12、.15MPa，預(yù)發(fā)泡溫度95^102°C，預(yù)發(fā)泡珠粒干燥進(jìn)入料倉，存放時間不超過24h。所述預(yù)發(fā)泡成型步驟中，模具需預(yù)熱處理，預(yù)熱時間15s。冷卻:模樣上下表面同時冷卻，冷卻時間2?3min，以防止模樣變形計控制可能再次發(fā)泡。
[0031]第二步、制涂料；模樣涂料涂刷；澆注系統(tǒng)與模樣組裝后涂刷；所述涂料的主要成分:棕剛玉粉、石英砂粉、鋯英粉、高鋁礬土粉、鈉基膨潤土、羧甲基纖維、白乳膠等加水?dāng)嚢瑁??4h而成。
[0032]第三步、澆注系統(tǒng)工藝設(shè)計；澆注為中心底澆注，4個澆注口作十字形狀；直澆道采用空心燒注，材料內(nèi)孔直徑045mm,壁厚7mm,長500_的瓷管,單頭座連續(xù)工序；
冒口設(shè)計與材料:軸頭部位:軸頭冒口采用EPS制作，冒口與鑄件接觸面的內(nèi)直徑0180mm,外直徑0310mm,上部表面內(nèi)直徑0170mm,外直徑0380mm,高260mm軸頭中心孔做斜度；
冒口與冒口的中間處安放直徑30mm的瓷管做排渣排氣孔，通到砂層上表面；在未設(shè)置冒口的踏面表面，安放四件外冷鐵尺寸與踏面吻合，每件重20kg。澆口杯:選用材料為耐火土燒結(jié)，形狀為圓錐形，上部內(nèi)直徑0320mm,下部內(nèi)直徑0260mm,高300mm,與直燒道連接的澆注口直徑045mm，澆口杯壁上部大約20mm厚，下部逐漸加厚；
第四步、造型；特制砂箱:四個側(cè)面及底面為雙層，能均勻?qū)崿F(xiàn)各處負(fù)壓狀態(tài)。加砂:雨淋式加砂器實現(xiàn)均勻加砂，提高加砂速度，砂子為無粘結(jié)劑鎂橄欖石干砂，40目，砂經(jīng)過砂處理系統(tǒng)，砂中無粉塵，粒度均勻，無雜物，砂溫不高于45°C。
[0033]第五步、澆注工藝步驟:采用中頻爐熔煉，鋼液出爐溫度1590°C，澆注溫度1550°C，澆筑時負(fù)壓保持在0.035?0.04MPa;所述澆注工藝步驟中，澆筑方法采用慢-快-慢，即小-大-小的方法，開始先點澆，鋼液充滿直澆道后，加速澆注速度，使鋼液快速充滿模樣氣化后的空間，支撐型壁，防止塌陷，待鑄件全部澆注完，鋼液到澆口杯1/4處時，略微暫停，再加速把澆口杯澆滿。
[0034]第六步、鑄件全部澆筑完，保持負(fù)壓15min后，靜置冷卻至少12h后開箱。
【權(quán)利要求】
1.港口機(jī)械用低合金鑄鋼車輪消失模鑄造工藝，其特征在于，包括以下步驟: 第一步、預(yù)發(fā)泡成型:選用EPS珠粒，粒徑0.6^0.8mm，密度23g/cm3 ;采用SJ-KF-450間歇式預(yù)發(fā)泡機(jī)進(jìn)行預(yù)發(fā)泡，預(yù)熱溫度9(T95°C，蒸汽壓力0.12、.15MPa，預(yù)發(fā)泡溫度95?102°C，預(yù)發(fā)泡珠粒干燥進(jìn)入料倉，存放時間不超過24h ； 第二步、制涂料；模樣涂料涂刷；澆注系統(tǒng)與模樣組裝后涂刷； 第三步、澆注系統(tǒng)工藝設(shè)計；澆注為中心底澆注，4個澆注口作十字形狀；直澆道采用空心燒注，材料內(nèi)孔直徑045mm,壁厚7mm,長500_的瓷管,單頭座連續(xù)工序； 冒口設(shè)計與材料:軸頭部位:軸頭冒口采用EPS制作，冒口與鑄件接觸面的內(nèi)直徑0180mm,外直徑0310mm,上部表面內(nèi)直徑0170mm,外直徑0380mm,高260mm軸頭中心孔做斜度； 冒口與冒口的中間處安放直徑30mm的瓷管做排渣排氣孔，通到砂層上表面；澆口杯:選用材料為耐火土燒結(jié)，形狀為圓錐形，上部內(nèi)直徑0320mm,下部內(nèi)直徑0260mm,高300mm,與直澆道連接的澆注口直徑045mm，澆口杯壁上部大約20mm厚，下部逐漸加厚； 第四步、造型； 第五步、澆注工藝步驟:采用中頻爐熔煉，鋼液出爐溫度1590°C，澆注溫度1550°C，澆筑時負(fù)壓保持在0.035^0.04MPa ； 第六步、鑄件全部澆筑完，保持負(fù)壓15min后，靜置冷卻至少12h后開箱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的港口機(jī)械用低合金鑄鋼車輪消失模鑄造工藝，其特征在于，所述預(yù)發(fā)泡成型步驟中，模具需預(yù)熱處理，預(yù)熱時間15s。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的港口機(jī)械用低合金鑄鋼車輪消失模鑄造工藝，其特征在于，所述制涂料步驟中，涂料的主要成分:棕剛玉粉、石英砂粉、鋯英粉、高鋁礬土粉、鈉基膨潤土、羧甲基纖維、白乳膠等加水?dāng)嚢瑁?^4h而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的港口機(jī)械用低合金鑄鋼車輪消失模鑄造工藝，其特征在于，所述澆注系統(tǒng)工藝設(shè)計步驟中，在未設(shè)置冒口的踏面表面，安放四件外冷鐵尺寸與踏面吻合,每件重20kg。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的港口機(jī)械用低合金鑄鋼車輪消失模鑄造工藝，其特征在于，所述澆注工藝步驟中，澆筑方法采用慢-快-慢，即小-大-小的方法，開始先點澆，鋼液充滿直澆道后，加速澆注速度，使鋼液快速充滿模樣氣化后的空間，支撐型壁，防止塌陷，待鑄件全部澆注完，鋼液到澆口杯1/4處時，略微暫停，再加速把澆口杯澆滿。
【文檔編號】B22C9/08GK104353781SQ201410580313
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】錢國東 申請人:無錫樂華自動化科技有限公司