CN104259386A - 一种低合金钢的铸造工艺 - Google Patents

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Abstract

一种低合金钢的铸造工艺，包括以下步骤：步骤一、制造模样：用泡沫材料制造模样，模样的齿形与齿形零件一致；步骤二、涂料和干燥：在模样表面涂挂胶粘剂，喷砂并烘干；步骤三、造型：将干燥的模样置于砂箱中，放置浇道，往砂箱中填砂进行造型，并在模样上设置冒口；步骤四、浇注、落砂和清理：往砂箱中浇注铁水，冷却后开箱落砂，对铸件进行清理，浇注过程中抽真空，并振荡，真空度小于0.1Mpa；在浇铸完毕后，在相同的负压下继续抽取真空数分钟至铸件表面硬化后，充分冷却，翻箱取件。本发明提供的低合金钢不仅具有较高的硬度，而且还具有较好的韧性，耐磨性能好；具有较高的疲劳强度；且铸造性能好，铸件成品率高。

Description

一种低合金钢的铸造工艺
技术领域
本发明涉及一种低合金钢的铸造工艺，具体的说，涉及一种用作斗齿的低合金钢的铸造工艺。
背景技术
斗齿一般固定于挖掘机挖斗的下端，直接接触路面和需要铲起的物质，如泥沙、石头、泥土等坚硬的东西，从而保护挖斗不受损坏。但由于在使用过程中，斗齿需要不断地石头、泥土等坚硬的东西接触和摩擦，因此在使用一段时间后斗齿就容易被磨损掉。
现有技术中，斗齿一般采用低碳合金钢材料，低碳合金钢材料的综合力学性能较好，不易出现绷断的情况，但是硬度一般只有 HRC50 左右，则在使用一段时间后，低合金钢材料的磨损比较严重，当磨损到不能起到保护作用时，则需要进行更换处理，一般 2 ～ 3 个月就得更换，而频繁的更换斗齿不仅使效率降低，而且还使得使用成本也大大增加；而如果使用硬度更高的高含量合金材料制作斗齿时，这种较高硬度的合金材料虽然具有较好的耐磨性能，但是综合力学性能较差，较高硬度导致其脆性也较大，使用时极容易绷断；而且为了得到耐磨性相对较好而综合力学性能又相对较好的合金材料，就需要在合金材料熔炼时，加入更多的合金来进行调质，但合金元素的使用成本较高，随之而来就是合金材料的成
本也相应大幅增加。
发明内容
本发明的目的是提供一种硬度高，韧性好，耐冲击，缺口敏感性低的可用于斗齿的低合金钢材料的铸造工艺。
一种低合金钢的铸造工艺，包括以下步骤 ：
步骤一、制造模样 ：用泡沫材料制造模样，模样的齿形与齿形零件一致 ；
步骤二、涂料和干燥 ：在模样表面涂挂胶粘剂，喷砂并烘干 ；所述喷砂为碳化硅，三氧化二铝，铁格硼或碳化钨 ；
步骤三、造型 ：将干燥的模样置于砂箱中，放置浇道，往砂箱中填砂进行造型，并在模样上设置冒口 ；
步骤四、浇注、落砂和清理 ：往砂箱中浇注铁水，冷却后开箱落砂，对铸件进行清理，浇注过程中抽真空，并振荡，真空度小于 0.1Mpa ；在浇铸完毕后，在相同的负压下继续抽取真空数分钟至铸件表面硬化后，充分冷却，翻箱取件；
所述低合金钢包括以下重量百分数的成分 ：C ：0.85 ～ 1.24％；Mn ：1.35 ～ 1.85％；Cr ：1.40 ～ 1.90％：V ：0.1 ～ 0.6％；Mo ：0.15 ～ 0.2％；RE0.1 ～ 0.3％，Si：0.2～0.35％，S，P 均 <0.025％，其余为 Fe 和不可避免的杂质。
所述步骤一模样制造采用可发性聚苯乙烯树脂珠粒，选用的原始珠粒的粒径小于或等于铸件的最小壁厚的 1/9 ~ 1/10 。
预发泡所述可发性聚苯乙烯树脂珠粒：方法有三种 ：热水预发泡、蒸汽预发泡和真空预发泡 。  
预发泡后进行熟化 ：经预发泡的可发性聚苯乙烯树脂珠粒放置在干燥、通风的料仓中，除去珠粒表面的水分，熟化时间在 8~48 小时 。
熟化后进行发泡成型 ：将预发泡且熟化的可发性聚苯乙烯树脂珠粒填充到金属模具的型腔内加热，使珠粒再次膨胀，填满珠粒间的空隙，并使珠粒间相互融合，形成平滑表面，即模样。
所述喷砂的颗粒的大小为 2-500μm。
所述喷砂的颗粒大小为5-10μm。
所述胶粘剂为聚丙烯酰胺或聚丙烯酸酯。
还包括单独进行失效处理的步骤五。
本发明铸造工艺的有益效果：
采用本发明的铸造工艺，浇注过程中抽真空，并振荡，真空度小于 0.1Mpa，可以大大提高铸件的品质。在抽取真空的作用下，大量冷空气进入砂箱，砂箱内铸件的表面温度骤降，但铸件内部稳定温度基本不变。数分钟后停止抽真空，内部热量通过热传导向外扩散，这个过程相当于对铸件进行了一次失效处理，消除了铸件内的残余应力，铸件的组织结构改变，铸件的机械性能增强。这样可以省掉传统工艺的单独进行失效处理的工序，但同时达到传统工艺进行时效处理后的性能，其工艺简单、节约了生产成本；当然也可以继续时效处理，进一步增强铸件的机械性能。
进一步可以继续将铸件进行热处理，为保证制成的斗齿具有更好的耐磨性和抗冲击性，还可将铸件进行渗碳和渗金属处理，即进行表面处理。
与现有技术相比，本发明处理的低合金钢不仅具有较高的硬度，而且还具有较好的韧性，耐磨性能好 ；动载荷缺口敏感性小，还具有较高的疲劳强度；且铸造性能好，铸件成品率高，特别适用于斗齿。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述。如无特别指明，本发明所用的原料均为市购。
所述铸造工艺包括以下步骤：
步骤一、制造模样 ：用泡沫材料制造模样，模样的齿形与齿形零件一致 ；
步骤二、涂料和干燥 ：在模样表面涂挂胶粘剂，喷砂并烘干 ；所述喷砂为碳化硅 ；其颗粒的大小为 5-10μm ；所述胶粘剂为聚丙烯酰胺 ；
步骤三、造型 ：将干燥的模样置于砂箱中，放置浇道，往砂箱中填砂进行造型，并在模样上设置冒口 ；
步骤四、浇注、落砂和清理 ：往砂箱中浇注铁水，冷却后开箱落砂，对铸件进行清理，浇注过程中抽真空，并振荡，真空度小于0.1Mpa，在浇铸完毕后，在相同的负压下继续抽取真空数分钟至铸件表面硬化后，充分冷却，翻箱取件。
所述低合金钢包括以下重量百分数的成分 ：C ：0.85 ～ 1.24％；Mn ：1.35 ～ 1.85％；Cr ：1.40 ～ 1.90％：V ：0.1 ～ 0.6％；Mo ：0.15 ～ 0.2％；RE0.1 ～ 0.3％，Si：0.2～0.35％，S，P 均 <0.025％，其余为 Fe 和不可避免的杂质。
进一步的，所述步骤一模样制造采用可发性聚苯乙烯树脂珠粒，选用的原始珠粒的粒径小于或等于铸件的最小壁厚的 1/9 ~ 1/10 。
进一步的，预发泡所述可发性聚苯乙烯树脂珠粒：方法有三种 ：热水预发泡、蒸汽预发泡和真空预发泡 。  
进一步的，预发泡后进行熟化 ：经预发泡的可发性聚苯乙烯树脂珠粒放置在干燥、通风的料仓中，除去珠粒表面的水分，熟化时间在 8~48 小时 。
进一步的，熟化后进行发泡成型 ：将预发泡且熟化的可发性聚苯乙烯树脂珠粒填充到金属模具的型腔内加热，使珠粒再次膨胀，填满珠粒间的空隙，并使珠粒间相互融合，形成平滑表面，即模样。
进一步的，所述喷砂的颗粒的大小为 2-500μm。
进一步的，所述喷砂的颗粒大小为5-10μm。
进一步的，所述胶粘剂为聚丙烯酰胺或聚丙烯酸酯。
进一步的，还包括单独进行失效处理的步骤五。
采用的热处理工艺如下：加热至1020℃保温10min，使材料完全转化为奥氏体，且碳化物溶入奥氏体中 ；然后在 500℃等温处理 1h，碳化物均匀析出，奥氏体转化为下贝氏体，然后低温回火 160℃保温0.8h，空冷。
本发明提供的低合金钢不仅具有较高的硬度，而且还具有较好的韧性，耐磨性能好 ；动载荷缺口敏感性小，还具有较高的疲劳强度 ；且铸造性能好，铸件成品率高。

Claims (9)

1. 一种低合金钢的铸造工艺，其特征在于，包括以下步骤 ：
步骤一、制造模样 ：用泡沫材料制造模样，模样的齿形与齿形零件一致 ；
步骤二、涂料和干燥 ：在模样表面涂挂胶粘剂，喷砂并烘干 ；所述喷砂为碳化硅，三氧化二铝，铁格硼或碳化钨 ；
步骤三、造型 ：将干燥的模样置于砂箱中，放置浇道，往砂箱中填砂进行造型，并在模样上设置冒口 ；
步骤四、浇注、落砂和清理 ：往砂箱中浇注铁水，冷却后开箱落砂，对铸件进行清理，浇注过程中抽真空，并振荡，真空度小于 0.1Mpa ；在浇铸完毕后，在相同的负压下继续抽取真空数分钟至铸件表面硬化后，充分冷却，翻箱取件；
所述低合金钢包括以下重量百分数的成分 ：C ：0.85 ～ 1.24％；Mn ：1.35 ～ 1.85％；Cr ：1.40 ～ 1.90％：V ：0.1 ～ 0.6％；Mo ：0.15 ～ 0.2％；RE0.1 ～ 0.3％，Si：0.2～0.35％，S，P 均 <0.025％，其余为 Fe 和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种低合金钢的铸造工艺，其特征在于，所述步骤一模样制造采用可发性聚苯乙烯树脂珠粒，选用的原始珠粒的粒径小于或等于铸件的最小壁厚的 1/9 ~ 1/10 。
3.根据权利要求2所述的一种低合金钢的铸造工艺，其特征在于，预发泡所述可发性聚苯乙烯树脂珠粒：方法有三种 ：热水预发泡、蒸汽预发泡和真空预发泡 。
4.根据权利要求3所述的一种低合金钢的铸造工艺，其特征在于，预发泡后进行熟化 ：经预发泡的可发性聚苯乙烯树脂珠粒放置在干燥、通风的料仓中，除去珠粒表面的水分，熟化时间在 8~48 小时 。
5.根据权利要求4所述的消失模铸造工艺，其特征在于，熟化后进行发泡成型 ：将预发泡且熟化的可发性聚苯乙烯树脂珠粒填充到金属模具的型腔内加热，使珠粒再次膨胀，填满珠粒间的空隙，并使珠粒间相互融合，形成平滑表面，即模样。
6.根据权利要求 1 所述的低合金钢的铸造工艺，其特征在于，所述喷砂的颗粒的大小为 2-500μm。
7.根据权利要求1所述的低合金钢的铸造工艺，其特征在于，所述喷砂的颗粒大小为5-10μm。
8.根据权利要求 1 所述的低合金钢的铸造工艺，其特征在于，所述胶粘剂为聚丙烯酰胺或聚丙烯酸酯。
9.根据权利要求1~8所述的低合金钢的铸造工艺，其特征在于，还包括单独进行失效处理的步骤五。
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