本發(fā)明屬于鑄造領(lǐng)域，尤其涉及一種覆膜砂殼型覆鋼砂凝固的鑄造工藝。

背景技術(shù)：

鑄造工藝就是應(yīng)用鑄造有關(guān)理論和系統(tǒng)知識生產(chǎn)鑄件的技術(shù)和方法。包括造型材料制備、造型、制芯、金屬熔煉、澆注和凝固控制等。鑄件的性能決定于它的內(nèi)部組織，鑄件的組織是由鑄造工藝決定的，通過對鑄件凝固過程的控制獲得既定的組織是生產(chǎn)鑄件的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對一定化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)形狀的鑄件來說，鑄型的冷卻能力是進(jìn)行凝固控制獲得既定組織的關(guān)鍵因素。不同的鑄型材料具有不同的導(dǎo)熱能力，導(dǎo)致鑄件不同的冷卻速度從而得到不同的鑄件組織。從導(dǎo)熱能力來說，干砂型＜濕砂型＜金屬型。對于干砂型來說往往由于其冷卻速度慢而晶粒粗大，性能降低；而金屬型具有高的導(dǎo)熱性和蓄熱性，加速了鑄件的冷卻，能細(xì)化晶粒提高力學(xué)性能，但冷卻速度過快時薄壁處容易造成白口等組織缺陷；對于濕砂型，澆注后鑄型表面水分迅速蒸發(fā)和遷移，鑄件表層冷卻速度極快而易形成過冷組織，隨著型溫迅速上升鑄件冷卻速度減慢直至達(dá)到熱平衡，之后隨型逐漸冷卻，因而鑄件的內(nèi)外組織是不均勻的。以上造型方法，對于要求本體取樣的產(chǎn)品往往因組織存在缺陷或組織不均勻而力學(xué)性能達(dá)不到要求。目前新興了一種鐵型覆砂鑄造工藝，該鑄型導(dǎo)熱能力比干砂型大比金屬型小，是一種比較理想的導(dǎo)熱砂型，其退讓性小可以避免和減少縮松。但鐵型覆砂透氣性不好、只能一模一型、投資大、占地面積大、返利周期長、成本高，不適于批量小、品種多、改型快的產(chǎn)品，適用范圍較窄。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對上述的問題，提出一種覆膜砂殼型覆鋼砂凝固的鑄造工藝。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為，提供一種覆膜砂殼型覆鋼砂凝固的鑄造工藝，旨在造型和凝固控制方面作出創(chuàng)新，其特征在于：所述造型工藝采用兩種材料復(fù)合造型，包括面砂和背砂，所述面砂和背砂為兩種不同導(dǎo)熱系數(shù)的材料。

作為優(yōu)選，所述面砂為覆膜砂，所述背砂為鋼砂，采用鋼質(zhì)砂箱，在面砂與砂箱之間用鋼砂填實定型。

作為優(yōu)選，所述覆膜砂為殼型，殼型厚度為6～30mm；所述鋼砂粒度1～2.5mm，形狀系數(shù)小于0.8的不多于20％，純凈度90％以上；鋼砂厚度是鑄件壁厚的1倍以上。

作為面砂的覆膜砂型，是一種干砂型，導(dǎo)熱系數(shù)較低，表層凝固過冷度較小，避免了濕砂型鑄件表層過冷度大導(dǎo)致的組織不良(如鑄鐵件的D型或E型石墨、激冷鐵素體等)；作為背砂的鋼砂，導(dǎo)熱系數(shù)較大，及時吸收和傳遞了覆膜砂型的熱量、降低了覆膜砂型溫，加快了鑄件的冷卻速度，縮短了鑄件凝固過程。該工藝特征使鑄件組織均勻化、晶粒細(xì)化，提高了鑄件的力學(xué)性能。還可以通過覆膜砂及鋼砂厚度的設(shè)計調(diào)整鑄件的冷卻速度：考慮到鋼砂的冷鐵作用，覆膜砂殼型厚度(形成鑄件表面的區(qū)域)設(shè)計為6～30mm；鋼砂厚度設(shè)計為鑄件模數(shù)的2倍以上。另外，考慮到鋼砂的流動性和實用性，鋼砂粒度設(shè)計為1～2.5mm，形狀系數(shù)小于0.8的不多于20％，純凈度90％以上；考慮到鑄型剛度，采用鋼質(zhì)砂箱，鋼砂及鋼質(zhì)砂箱可以固定砂型、防止型壁遷移、減少縮松缺陷。

與以上所述傳統(tǒng)鑄造方法相比，通過對鑄件冷卻環(huán)境的改善，獲得了組織相對均勻的鑄件；與鐵型覆砂相比：鑄型透氣性好、不需一模一型、模具可連續(xù)重復(fù)使用、鋼砂可循環(huán)利用、成本低，適用于大多數(shù)中、小型鑄造企業(yè)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果在于，

1、本發(fā)明鑄件組織均勻化，該工藝改善了鑄件隨型冷卻速度的不均勻程度，使鑄件組織均勻化、晶粒細(xì)化，提高了鑄件的力學(xué)性能。

2、鑄件尺寸精度好，覆膜砂型強度高、輪廓清晰，表面粗糙度達(dá)Ra6.3～12.5μm，尺寸精度達(dá)CT7～CT9級。

3、砂眼缺陷率低，與粘土濕砂型相比，鑄型內(nèi)表面全為覆膜砂型，表面強度高，砂眼缺陷率低。

4、減少氣阻類缺陷，與金屬型、鐵型覆砂工藝相比，具有良好的透氣性，減少了排氣不良引起的氣阻類鑄件缺陷，如澆不足、冷隔、侵入性氣孔等。

5、減少縮松缺陷，一方面，與粘土濕砂型相比：砂型強度高、剛性大、退讓性小，能有效抵抗球鐵件石墨析出膨脹導(dǎo)致的表面脹砂，減少內(nèi)部縮松缺陷；另一方面，作為背砂的鋼砂實質(zhì)是一種隨形布置的間接冷鐵，可利用其助冷作用減少收縮缺陷。

6、生產(chǎn)成本低，該工藝生產(chǎn)的鑄件成品率95％以上，與鐵型覆砂工藝相比，產(chǎn)品效果近似但成本較低。

7、適用性好，一方面，鋼砂作為一種隨形布置的間接冷鐵，適用于各種復(fù)雜形狀表面的助冷；另一方面，其操作簡便靈活，適用于大多數(shù)中、小型鑄造企業(yè)。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為實施例1提供的覆膜砂殼型覆鋼砂凝固造型示意圖；

圖2為實施例1提供的覆膜砂殼型覆鋼砂凝固鑄型示意圖；

圖3為實施例1提供的覆膜砂殼型覆鋼砂凝固砂箱示意圖；

圖4為實施例1提供的覆膜砂殼型覆鋼砂凝固鑄型與砂箱配合示意圖；

具體實施方式

為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點，下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可以采用不同于在此描述的其他方式來實施，因此，本發(fā)明并不限于下面公開說明書的具體實施例的限制。

實施例1

發(fā)明人以一種軸承調(diào)節(jié)器鑄件的生產(chǎn)方法為例，具體說明采用覆膜砂殼型覆鋼砂凝固的鑄造工藝的有益效果。

鑄件的材質(zhì)為D5506，本體取樣的抗拉強度Rm≥550MPa，延伸率A≥6％；硬度217-255HB。與SAE J434標(biāo)準(zhǔn)材質(zhì)D5506(Rm≥552MPa，A≥6％；硬度187-255HB)相比：最低硬度提高了約16％，根據(jù)球墨鑄鐵的硬度和抗拉強度的關(guān)系結(jié)合發(fā)明人生產(chǎn)經(jīng)驗，經(jīng)研究該鑄件需滿足下列要求：本體Rm≥650MPa，A≥6％。由于硬度范圍從68HB縮小為38HB，所以對鑄件的冷卻過程需進(jìn)行有效和穩(wěn)定地控制。由于本體取樣受鑄件結(jié)構(gòu)的影響而非均質(zhì)程度大，致密度不及標(biāo)準(zhǔn)試塊好，在同樣材質(zhì)的條件下試驗不合格率高，所以本例的鑄件生產(chǎn)有一定難度。類似鑄件(相同材質(zhì)、相似形狀)在DISA線的生產(chǎn)經(jīng)驗表明，滿足強度、硬度要求的前提下，延伸率大約在4％～6％之間。表1為類似產(chǎn)品在DISA線的生產(chǎn)結(jié)果：

表1類似鑄件試驗結(jié)果

生產(chǎn)結(jié)果表明：在保證硬度合格是情況下，抗拉強度偏高、延伸率偏低。DISA線工藝不能完全滿足產(chǎn)品的技術(shù)要求。

為此，發(fā)明人采取覆膜砂殼型覆鋼砂凝固的鑄造工藝進(jìn)行鑄造。首先根據(jù)鑄件形狀，研究分型、制型方案，為了使用鋼砂輔助鑄件冷卻控制其凝固過程，鑄型設(shè)計為殼型，如圖2所示，根據(jù)鑄件壁厚情況并考慮可操作性，對形成鑄件表面區(qū)的殼型厚度除加強筋部外設(shè)計為8～20mm。其次是砂箱2的設(shè)計，如圖3所示，根據(jù)鑄件壁厚情況及可操作性，設(shè)計最小吃鋼砂量為30mm，根據(jù)砂型外形尺寸，設(shè)計砂箱內(nèi)尺寸為450mm×380mm×240mm。

如圖1和圖4所示，在造型前準(zhǔn)備好與造型數(shù)相匹配且檢驗合格的覆膜砂殼型1及砂箱2、鋼砂3，鋼砂3的粒度在1～2.5mm之間，純凈度90％以上，砂箱2選用鋼質(zhì)砂箱。其次將砂箱2在造型位置放平，沒有特殊要求時砂箱2底面應(yīng)水平。接著將覆膜砂殼型1澆口向上平放在已鋪平的鋼砂面上，向下按住覆膜砂殼型1前后、左右往返移動數(shù)次，滿足箱周吃砂量要求、搗實底部鋼砂3、蓋嚴(yán)澆口。填入鋼砂3并搗實，注意砂面高度低于澆口平面。刮平上口，造型完成。澆注前小心移走澆口蓋，防止砂粒落入鑄型。澆注溫度一般比粘土濕型砂鑄型低40℃左右，以利于提高鑄件力學(xué)性能。對準(zhǔn)澆口按“慢—快—慢”的原則在規(guī)定的時間內(nèi)澆滿鑄型，澆注過程不可斷流，在鑄件溫度700℃～510℃時落砂，考慮鑄件變形時冷卻至黑色落砂。落砂完成后用篩分法，濾掉過細(xì)的鋼砂3、舊砂和塵土，滿足鋼砂粒度和純凈度要求，以備下次使用。

表2中是連續(xù)三天發(fā)明人對生產(chǎn)數(shù)據(jù)所做采集：

表2軸承調(diào)節(jié)器鑄件力學(xué)性能

以上數(shù)據(jù)表明，該方法生產(chǎn)的軸承調(diào)節(jié)器鑄件完全達(dá)到了其要求標(biāo)準(zhǔn)。這是因為，鑄件組織均勻化以后，保證了本體試棒的組織均勻性，提高了抗拉強度和延伸率。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非是對本發(fā)明作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實施例應(yīng)用于其它領(lǐng)域，但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。