CN104325073A - 一种耐磨低气孔铸钢件的铸造工艺 - Google Patents

一种耐磨低气孔铸钢件的铸造工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐磨低气孔铸钢件的铸造工艺，以硅砂、膨润土、添加剂和水为造型材料混制成铸型，再对制成的铸型采用130-140℃的热风进行烘干，将溶好的金属溶液注入制成的铸型中浇注成半成品，对半成品进行热处理并进行打磨和机械加工得到成品，并检验入库；该铸造工艺能够大大提高铸件的耐磨性和韧性，减少铸件上的气孔，延长铸件的使用寿命，且操作简单，成本低。

Description

一种耐磨低气孔铸钢件的铸造工艺
技术领域
本发明涉及一种铸钢件的铸造工艺，具体涉及一种耐磨低气孔铸钢件的铸造工艺，属于铸造工艺领域。
背景技术
铸造是机械产品毛坯重要的生产方法，在国民经济中占有重要地位。随着世界统一市场的形成和市场经济的发展，铸造企业面临着日益激烈的竞争和严峻的挑战。传统的铸造设计生产方式己不能适应市场对企业的要求，铸造企业必须变更传统的生产方式，引进新技术新方法。目前在铸钢行业中，铸钢件在铸造时，通常要制造模具、浇铸再进行铸件的后期处理，工艺比较繁琐，此方法得到的铸钢件容易产生裂纹、砂眼、气孔等缺陷，影响了产品质量，为后续工艺处理造成了很大的困难，增加了生产成本。研发一种能克服以上缺陷的铸钢件的铸造工艺成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术存在的缺点，提出一种耐磨低气孔铸钢件的铸造工艺，该铸造工艺能够大大提高铸件的耐磨性和韧性，减少铸件上的气孔，延长铸件的使用寿命，且操作简单，成本低。
本发明解决以上技术问题的技术方案是：
一种耐磨低气孔铸钢件的铸造工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：
（1）以硅砂、膨润土、添加剂和水为造型材料混制成铸型；
在混制时造型材料按质量百分比计选取硅砂：89%、膨润土：7.5%、添加剂：0.5和水：3.0 %，硅砂是由50/100-70/140目硅砂混合而成，膨润土为钠基膨润土和钙基膨润土混合物，添加剂为α淀粉和糊精按重量比为4：1的比例混合；
（2）对步骤（1）中制成的铸型采用130-140℃的热风进行烘干，烘干0.5-1h；
（3）将溶好的金属溶液注入制成的铸型中浇注成半成品；
（4）将步骤（3）中的半成品进行热处理并进行打磨和机械加工得到成品，并检验入库；
热处理的具体操作为：
a退火：将半成品炉热至500-520℃并保温0.5-1h后停炉，炉冷却至300-350℃，随后打开炉门继续缓冷至200-220℃出炉空冷至室温；
b淬火：将步骤a中退火后的半成品缓慢炉热至400-425℃，再次炉热至500-520℃后用水喷淋半成品快速降温；
c回火：将经淬火后的半成品在室温下再次入炉并炉热至200-250℃后保温1-1.5h后出炉空冷至室温。
本发明进一步限定的技术方案是：
前述耐磨低气孔铸钢件的铸造工艺中，硅砂的粒度为3-4筛，并硅砂中的二氧化硅含量≥94%，含泥量＜1%，水分＜1%。
前述耐磨低气孔铸钢件的铸造工艺中，步骤（1）中膨润土为钠基膨润土和钙基膨润土按重量比钠基膨润土：钙基膨润土=1:1.5的比例混合。
前述耐磨低气孔铸钢件的铸造工艺中，在步骤（3）金属溶液进行浇注前向金属溶液中依次加入以钡为主、镧为辅的预处理剂及球化剂静止5-10min后再金属溶液的表面上撒布珍珠岩造渣以净化金属溶液并立刻扒渣。
前述耐磨低气孔铸钢件的铸造工艺中，球化剂为为镁硅铁合金球化剂。
前述耐磨低气孔铸钢件的铸造工艺中，步骤（3）中在金属溶液注入铸型中进行浇注时，浇注时间为5-10min，浇注的温度控制在240-250℃
本发明的有益效果是：
本发明中采用膨润土为钠基-钙基混合膨润土，钠基膨润土，膨润值高，性能优异，用它配制的型砂，具有抗夹砂能力强，热稳定性好等优点，且金属液浇注过程中，膨润土因受热成为死粘土倾向小，即膨润土耐用性好，但是钠基膨润土价格一般稍贵，与钠基膨润土相比，钙基膨润土的优势在于，钙基膨润土型砂混砂时间短，型砂湿压强度高，流动性好，浇注后易于落砂。用这两种膨润土混合搭配的方式来使用，以充分发挥各自优点，也减少了成本。
本发明中的添加剂选用α淀粉和糊精，α 淀粉是把生淀粉与水调成悬浮液，加热糊化后快速冷却、磨细制成的，α淀粉能保持型砂的水分，避免型砂干燥、开裂掉砂，提高型砂韧性，稳定铸型拐角处型砂强度；糊精是淀粉加水后在酸和热的作用下产生水解反应的一种中间产物，糊精是一种湿强度和干强度都比较高的有机水溶性粘结剂，露置时易吸潮结块，在冷水中几乎可以完全溶解。糊精溶解于水后形成粘稠的浆糊状溶胶，烘干脱水后变成稍带弹性的凝胶，其硬化过程属可逆反应，吸湿性比纸浆残液低，但比糖浆高。α 淀粉与糊精的使用效果有明显的差异，糊精能显著提高铸型的表面强度，热湿拉强度和韧性，但使得湿压强度和流动性明显下降；α 淀粉虽然对型砂的表面强度，热湿拉强度，韧性的提高不如糊精多，但对湿压强度和流动性影响不大。本发明采用α 淀粉和糊精按重量比1:1的比例混合而成能使热湿拉强度剧增，韧性明显提高，提高型砂性能。
本发明在浇注时先对铸型进行热风烘干，能减少后期的打磨工作量，减少后期焊补的工作量，降低浇注过程中冷热钢水之间的拉力，避免组织内部疏松同时减少铸件表面细微的气孔产生。
本发明在球化处理后撒布珍珠岩以净化金属溶液，珍珠岩是一种高效除渣剂，均匀撒布于金属溶液的表面后，稍加搅动即可迅速集聚成与金属溶液易于分离的渣壳，扒掉渣壳后即可获得纯净的金属溶液，减除铸件夹砂，提高质量，且珍珠岩本身的成本低，且使用过程中不爆不溅、安全可靠，便于使用，珍珠岩对金属溶液无污染、无渗透、不影响其化学成份及铸件的机械性能，使用中无烟无灰尘和有害气体污染，可净化环境，达到文明生产。
本发明浇注成型得到产品后对产品进行回火、淬火、退火的热处理提高产品的综合性能即具有硬度外还具有一定的韧性，热处理温度的确定应以获得均匀而细小的奥氏体晶粒为原则，以便淬火后得到细小的马氏体组织，奥氏体晶粒的长大与淬火温度成正比，淬火时采用水喷淋产品快速降温，并及时对产品进行回火处理，不仅能消除淬火时产生的应力，还可以得到一定数量的回火马氏体，保证了产品的高硬度同时又提高了产品的韧性。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种耐磨低气孔铸钢件的铸造工艺，具体包括以下步骤：
（1）以硅砂、膨润土、添加剂和水为造型材料混制成铸型；
在混制时造型材料按质量百分比计选取硅砂：89%、膨润土：7.5%、添加剂：0.5和水：3.0 %，硅砂是由50/100-70/140目硅砂混合而成，硅砂的粒度为3筛，并硅砂中的二氧化硅含量≥94%，含泥量＜1%，水分＜1%。
膨润土为钠基膨润土和钙基膨润土混合物，钠基膨润土：钙基膨润土=1:1.5，添加剂为α淀粉和糊精按重量比为4：1的比例混合；
（2）对步骤（1）中制成的铸型采用130℃的热风进行烘干，烘干0.8h；
（3）向溶好的金属溶液中依次加入以钡为主、镧为辅的预处理剂及镁硅铁合金球化剂静止10min后再金属溶液的表面上撒布珍珠岩造渣以净化金属溶液并立刻扒渣，然后将扒渣后的金属溶液注入制成的铸型中浇注成半成品，浇注时间为10min，浇注的温度控制在250℃；
（4）将步骤（3）中的半成品进行热处理并进行打磨和机械加工得到成品，并检验入库；
热处理的具体操作为：
a退火：将半成品炉热至520℃并保温1h后停炉，炉冷却至350℃，随后打开炉门继续缓冷至220℃出炉空冷至室温；
b淬火：将步骤a中退火后的半成品缓慢炉热至410℃，再次炉热至500℃后用水喷淋半成品快速降温；
c回火：将经淬火后的半成品在室温下再次入炉并炉热至250℃后保温1h后出炉空冷至室温。
实施例2
本实施例提供一种耐磨低气孔铸钢件的铸造工艺，具体包括以下步骤：
（1）以硅砂、膨润土、添加剂和水为造型材料混制成铸型；
在混制时造型材料按质量百分比计选取硅砂：89%、膨润土：7.5%、添加剂：0.5和水：3.0 %，硅砂是由50/100-70/140目硅砂混合而成，硅砂的粒度为4筛，并硅砂中的二氧化硅含量≥94%，含泥量＜1%，水分＜1%。
膨润土为钠基膨润土和钙基膨润土混合物，钠基膨润土：钙基膨润土=1:1.5，添加剂为α淀粉和糊精按重量比为4：1的比例混合；
（2）对步骤（1）中制成的铸型采用140℃的热风进行烘干，烘干1h；
（3）向溶好的金属溶液中依次加入以钡为主、镧为辅的预处理剂及镁硅铁合金球化剂静止7min后再金属溶液的表面上撒布珍珠岩造渣以净化金属溶液并立刻扒渣，然后将扒渣后的金属溶液注入制成的铸型中浇注成半成品，浇注时间为5min，浇注的温度控制在245℃；
（4）将步骤（3）中的半成品进行热处理并进行打磨和机械加工得到成品，并检验入库；
热处理的具体操作为：
a退火：将半成品炉热至500℃并保温0.5h后停炉，炉冷却至325℃，随后打开炉门继续缓冷至200℃出炉空冷至室温；
b淬火：将步骤a中退火后的半成品缓慢炉热至420℃，再次炉热至520℃后用水喷淋半成品快速降温；
c回火：将经淬火后的半成品在室温下再次入炉并炉热至235℃后保温1.5后出炉空冷至室温。
实施例3
本实施例提供一种耐磨低气孔铸钢件的铸造工艺，具体包括以下步骤：
（1）以硅砂、膨润土、添加剂和水为造型材料混制成铸型；
在混制时造型材料按质量百分比计选取硅砂：89%、膨润土：7.5%、添加剂：0.5和水：3.0 %，硅砂是由50/100-70/140目硅砂混合而成，硅砂的粒度为3筛，并硅砂中的二氧化硅含量≥94%，含泥量＜1%，水分＜1%。
膨润土为钠基膨润土和钙基膨润土混合物，钠基膨润土：钙基膨润土=1:1.5，添加剂为α淀粉和糊精按重量比为4：1的比例混合；
（2）对步骤（1）中制成的铸型采用135℃的热风进行烘干，烘干0.5h；
（3）向溶好的金属溶液中依次加入以钡为主、镧为辅的预处理剂及镁硅铁合金球化剂静止5min后再金属溶液的表面上撒布珍珠岩造渣以净化金属溶液并立刻扒渣，然后将扒渣后的金属溶液注入制成的铸型中浇注成半成品，浇注时间为8min，浇注的温度控制在240℃；
（4）将步骤（3）中的半成品进行热处理并进行打磨和机械加工得到成品，并检验入库；
热处理的具体操作为：
a退火：将半成品炉热至510℃并保温0.8h后停炉，炉冷却至300℃，随后打开炉门继续缓冷至210℃出炉空冷至室温；
b淬火：将步骤a中退火后的半成品缓慢炉热至400℃，再次炉热至510℃后用水喷淋半成品快速降温；
c回火：将经淬火后的半成品在室温下再次入炉并炉热至200℃后保温1.2h后出炉空冷至室温。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种耐磨低气孔铸钢件的铸造工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：
（1）以硅砂、膨润土、添加剂和水为造型材料混制成铸型；
在混制时造型材料按质量百分比计选取硅砂：89%、膨润土：7.5%、添加剂：0.5和水：3.0 %，所述的硅砂是由50/100-70/140目硅砂混合而成，所述的膨润土为钠基膨润土和钙基膨润土混合物，所述的添加剂为α淀粉和糊精按重量比为4：1的比例混合；
（2）对步骤（1）中制成的铸型采用130-140℃的热风进行烘干，烘干0.5-1h；
（3）将溶好的金属溶液注入制成的铸型中浇注成半成品；
（4）将步骤（3）中的半成品进行热处理并进行打磨和机械加工得到成品，并检验入库；
所述的热处理的具体操作为：
a退火：将半成品炉热至500-520℃并保温0.5-1h后停炉，炉冷却至300-350℃，随后打开炉门继续缓冷至200-220℃出炉空冷至室温；
b淬火：将步骤a中退火后的半成品缓慢炉热至400-425℃，再次炉热至500-520℃后用水喷淋半成品快速降温；
c回火：将经淬火后的半成品在室温下再次入炉并炉热至200-250℃后保温1-1.5h后出炉空冷至室温。
2.根据权利要求1所述的耐磨低气孔铸钢件的铸造工艺，其特征在于：所述硅砂的粒度为3-4筛，并硅砂中的二氧化硅含量≥94%，含泥量＜1%，水分＜1%。
3.根据权利要求1所述的耐磨低气孔铸钢件的铸造工艺，其特征在于：步骤（1）中所述的膨润土为钠基膨润土和钙基膨润土按重量比钠基膨润土：钙基膨润土=1:1.5的比例混合。
4.根据权利要求1所述的耐磨低气孔铸钢件的铸造工艺，其特征在于：在步骤（3）金属溶液进行浇注前向金属溶液中依次加入以钡为主、镧为辅的预处理剂及球化剂静止5-10min后再金属溶液的表面上撒布珍珠岩造渣以净化金属溶液并立刻扒渣。
5.根据权利要求4所述的耐磨低气孔铸钢件的铸造工艺，其特征在于：所述的球化剂为为镁硅铁合金球化剂。
6.根据权利要求1所述的耐磨低气孔铸钢件的铸造工艺，其特征在于：步骤（3）中在金属溶液注入铸型中进行浇注时，浇注时间为5-10min，浇注的温度控制在240-250℃。
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