汽车工程机械铁型覆砂铸造工艺的优化

汽车工程机械铁型覆砂铸造工艺的优化

用砂浆石代替砂浆石，厚度为5.8mm，热硬化后，树脂砂粘附在铁圈的干燥池中。由于铁型覆砂铸型硬度高、刚度好且覆砂层比较薄,砂子粒度细,铸件冷却速度快,因此可显著提高铸件的尺寸精度、致密度、表面质量、晶粒的细化程度和球化率,同时可实现无冒口铸造。1含加工余量的量铸件为某汽车公司飞轮,材质为QT700-2,基本尺寸:内孔为ϕ40mm,外径为ϕ385mm,厚度为65mm(其中含加工余量3mm),质量为56kg;采用铁型覆砂铸造,基本造型工艺见图1,一箱两件,采用环形浇道,各有6个内浇道。基本的工艺参数选择为:收缩率为0.6%～0.8%;起模斜度为1.0°～1.2°;其射砂示意图见图2,型砂采用成品覆膜砂,粒度(AFS)为65。2生产过程和控制飞轮的铁型覆砂生产线已实现批量生产、流水作业,其基本流程见图3。2.1砂的形成(1)冷铁型的加热正常生产过程中铁型温度一般控制在220℃左右。过低时覆膜砂不能完全固化,型壳强度低且发气量大;过高时型壳烧酥或是覆膜砂在流动的过程中就已固化,降低型壳强度甚至破坏型壳完整性,易造成飞轮粘砂和夹砂。冷铁型的加热一般有两种方法:一是把成批的铁型放入型芯焙烧窑中加热;二是逐一把冷铁型合模后通过模样和模板对铁型进行加热(模板上装有电热管),这种方法加热速度比较慢。正常生产过程可利用铁型的余热进行覆砂,不需要单独加热。(2)提高铁型模板的质量射砂是利用压缩空气(0.4MPa)将流态覆膜砂吹入型腔的过程,射砂时间只有1～2s(见图4a和图4b)。在这个过程中主要有两个关键环节:一是排气,二是跑砂。对于因铁型排气不畅而造成的射不足、气鼓等缺陷,常用的解决办法是:①对于分型面附近的余气,在模板上做出4个高出模板0.1～0.2mm的凸台,使模板和铁型形成间隙排出余气;②在个别的死角部位加排气塞或在模板上留排气槽。这两种方法在实际生产中相当有效。固化则是利用铁型的余热或者电热管加热使型砂固化,固化后的型腔见图4c。2.2气体排出的影响合箱前对砂型进行检查、修补,清理浮砂。由于覆膜砂用酚醛树脂做固化剂,因而型腔在浇入铁水后会产生大量的气体。如果不能把气体及时排出将导致铸件气孔和浇不足的缺陷生成。为此,要在上型模样上设计充分的排气孔,特殊情况下还可以合箱时在分型面的四角处垫0.5mm的铁片便于排出气体。2.3铁水的精炼和处理(1)铁水化学成分为了便于获得成分稳定、高温、洁净的铁水,采用中频感应电炉熔炼,出炉温度为1520～1550℃,同时配料时CE值(C当量值)要比粘土砂造型工艺时高一些,常用的铁水化学成分见表1。(2)浇包及随流育苗待铁水成分检验合格并保温除渣后即可出炉。由于铁型覆砂工艺要求铁水出炉温度较高,宜选用较低牌号的球化剂,如FeSiMg8RE3。浇包内宜先放置球化剂,然后是孕育剂,最后在合金上覆盖碎铁块。由于铁型覆砂工艺冷却快和铁水过冷度大,造成铸件在凝固过程中白口倾向大,故对铁水要进行两次孕育处理:第一次球化处理时在包内放入0.2%～0.3%的FeSi75;第二次在浇注时加入0.1%的FeSi75进行随流孕育。浇注温度一般控制在1420～1330℃之间,浇注前要充分扒渣,浇注时要注意挡渣,浇注末箱须测温。2.4机、产品清理在实际生产中为了保证生产效率,一般浇注后15～20min开箱,采用震动落砂机、捅砂机清理铁型。铁型型腔的型砂要清理干净,射砂孔用气铲清理,铁型上下面的浮砂要用砂轮片磨平,铁型表面的粘铁要磨平。浇注后铁型温度急剧上升,自然冷却太慢,采用向铁型上喷雾浇水的方式加快铁型冷却速度,同时可以尽量减小铁型的开裂和变形。3覆砂的控制要点铁型覆砂生产球铁飞轮的主要缺陷原因分析和预防措施见表2。由表2可以看出,在飞轮的铁型覆砂生产中,由于铁型覆砂的冷却速度快,并且没有冒口补缩,所以铁水的CE值要适当偏高,浇注温度要严格控制。由于铁型改进困难,浇注系统或者铸件本身外形稍有改变,铁型的改变就比较困难。另外,金属型的设计、制造难度也较大,周期长、费用高,因