h200变速器壳体铸造工艺设计

h200变速器壳体铸造工艺设计

减速是重型商用车的重要组成部分之一。目前，作者生产的减速壳体是新改进减速体系的重要组成部分。该变速器壳体呈桶状结构,由于形体较大且结构复杂,壁厚较薄,而且以往无类似铸件生产经验,故确定铸造工艺存在着较大的难度。为确保新变速箱的成功,对该铸件进行了全面分析和工艺开发。1轮廓尺寸、配比图1为变速器壳体的基本结构简图。铸件材料牌号为HT200,单件质量约85kg,轮廓尺寸525mm×565mm×385mm,基本壁厚8mm,公差控制在0~2mm范围内。一个观察窗口,内腔被隔墙分为两部分,一端短,另一端较长,中间有3个轴孔和2个过油窗孔,对角各有一个惰轮轴凸台。2全球工艺设计为保证工艺开发的成功,采取的方法是:先进行试制,再根据试制情况,优化改进工艺,确定最终工艺方案。2.1试验工艺的选择2.1.1砂箱及分型面根据工厂实际情况和该铸件的结构特点,利用1500×1100×400/400砂箱,HWS静压线机器造型,采用水平分型,湿砂型铸造,分型面选择在3个轴孔所在水平面,考虑该铸件形体尺寸大小和生产效率,2件/箱。2.1.2浇注方式对芯体砂芯的影响由于该铸件尺寸较大,内腔形成的砂芯形体也较大,人工搬运下芯费时费力且不容易定位,只能采用组芯方式下芯。如采用水玻璃砂芯组合,其强度偏低,表面易脱落芯砂,造成铸件缺陷而报废;故两个较大的砂芯选用冷芯,两个惰轮轴凸台砂芯选用覆膜砂芯。用卡斯汀热芯机制作。2.1.3人工下芯砂芯由于砂芯较大较重,总质量近100kg,人工下芯不现实,且效率低,同时考虑到发挥静压线下芯机的效能,4个砂芯采用热芯粘合后与大芯用螺栓组合。2.1.4组芯后防菌剂浸涂考虑到选择组芯方案制作砂芯和减少铸件粘砂缺陷,组芯后采用水基涂料整体浸涂,这样需制作包括专用浸涂吊具、组芯胎具和下芯机用胎具、上下模板和#1、#2、#3、#4芯盒各1套工装。2.2在试验工艺设计过程中，技术要点2.2.1下芯端表面砂芯安装(1)考虑到砂芯过重,#1芯、#2芯需掏空减重。(2)因砂芯芯头随产品形状不易定位和下芯,故两端芯头下部分设计呈梯形,为防止挤砂,增加集砂槽。(3)为防止合箱时压坏砂型,上型增加防压砂环和间隙;间隙增加后,为防止铁液泄漏,增加压砂槽。(4)在砂芯上留出组芯螺栓位置和吊具夹紧槽。(5)考虑到#3、#4芯粘合可能出错,定位芯头进行防错设计。2.2.2浇注速度不足由于砂芯采用树脂砂制作,在高温下发气量较大,同时为防止产生冷隔和浇不足缺陷,浇注速度较快,型腔内的气体也不容易及时排出,容易造成气孔缺陷;为解决排气问题,在铸件上型顶端部位均匀设置9个出气针,砂芯芯头两端各设置3个出气针,合箱前必须确保扎穿。2.2.3其他因为铸件面积较大,易产生粘砂缺陷,所以在合箱前用醇基涂料对型腔进行喷涂,要求喷涂均匀。2.3灌溉系统的设计2.3.1工艺治理信托gS为壁厚系数,取1.85;G为型内金属总质量,按铸件质量/工艺出品率计算,工艺出品率一般取85%,G=(85kg×2)/85%=200kg;2.3.2计算结果分析μ为总流量损耗数,取0.32;Hp为平均静压头高度;G为流经F阻截面的金属液总质量,取85×2=170kg;上箱高度H=40cm,铸件高度C=38.5cm;根据水力学公式计算所得数据与实际应用有一定差距,为保险起见,∑F阻=F阻×1.2=13.22cm2。要求浇注系统浇注平稳和有一定挡渣功能,采用先封闭后开放的浇注系统,最小阻流截面是横浇道截面,F横=∑F阻,取33×40mm2=13.2cm2。2.3.3直浇口直径计算因该浇注系统挡渣能力有限,故考虑增加过滤网加强滤渣能力。整个浇注系统按半封闭半开放结构设计,为使铁液平稳进入型腔,内浇口数量各取4个,F直:F横:F网:∑F内=1.1:0.75:4.5:1,则F直=1.1/0.75×F横=19.4cm2,直浇口直径为4.9cm(取标准直浇口φ50mm)。F网=4.5/0.75×F横=79.3cm2,取240×32mm2;∑F内=1/0.75×F横=17.62cm2,截面取26/30×8mm2。过滤网选用纤维过滤网,60×150cm2,安放位置及浇注系统布置参见图3。2.4研磨工艺的控制2.4.1浇注温度和时间的确定由于该产品基本壁厚较薄,充型时间为26.2s,为防止产生铸件冷隔和浇不足缺陷,所以要求浇注温度必须控制在1370~1420℃,浇注时间控制在30s内。2.4.2wcn,wb小根据HT200的国家标准及该产品的技术要求,严格控制化学成分指标为:w(C)3.1%~3.5%,w(Si)1.6%~2.0%,w(Mn)0.7%~1.0%,w(S)≤0.12%,w(P)≤0.12%。抗拉强度≥200MPa,硬度170~220HB,渗碳体体积分数≤3%。2.5成的样品的制备根据试制工艺方案进行试生产,经过统计发现,该产品的废品率较高,达15%以上,其中气孔造成的废品占80%以上。对试制工艺方案进行分析,发现该工艺的排气针虽然足够多,也位于产品最高处,但铸件的结构造成了该工艺存在一个较大弊端,就是砂芯发气及型腔气体容易堆积,且最高端靠近浇注系统,不利于气体有效流动并及时排出,不能及时排出的气体进入铁液形成侵入性气孔。2.6型常用的出气针放置根据上述分析,优化并改进该工