CN108311704A - 一种精密铸件生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种精密铸件生产工艺，具体步骤：根据工件的设计尺寸制作相应模型；将新砂、旧砂、树脂以及固化剂充分混碾得到树脂砂；使用所述模型和所述树脂砂进行填砂舂实、起模修型、刷涂料、制砂芯、下芯合型步骤，得到树脂砂型；将铁矿石、废钢、回炉铁、硅铁、锰铁放入1500℃的熔炉中制得铁液，铁液经过球化孕育得到浇注液，将浇注液注入树脂砂型，得到铸件，最近对铸件进行热处理。本工艺通过控制浇注液的元素成分，优化铸件的内部组织成分，通过球化剂和孕育剂的成分控制，可以使得铸件球化率提高，石墨球数量增多，提高铸件的机械性能，热处理可以消除铸件内应力以及改善铸件组织结构来提高铸件的机械性能。

Description

一种精密铸件生产工艺
技术领域
本发明涉及铸造中的铸件生产工艺，特别是涉及一种精密铸件生产工艺。
背景技术
目前，一般的铸造工艺得到的铸件抗拉强度在370MPa左右，延伸率在12％左右，这种铸件可以满足一般的使用需求，但是在一些恶劣环境下使用时，容易损坏。针对一些恶劣环境中使用的铸件，需要对铸件的机械性能有更高的要求，以满足铸件在恶劣环境下机器的稳定运行和较长的使用寿命。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。为此，本发明提出一种使铸件有更好机械性能的精密铸件生产工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种精密铸件生产工艺，
(1)造型：
a、模型制作，根据工件的设计尺寸制作相应模型；
b、制树脂砂，将新砂、旧砂、树脂以及固化剂充分混碾得到树脂砂；
c、制砂型，使用所述模型和所述树脂砂进行填砂舂实、起模修型、刷涂料、制砂芯、下芯合型步骤，得到树脂砂型；
(2)熔炼浇注：
a、将铁矿石、废钢、回炉铁、硅铁、锰铁放入1500℃的熔炉中，制得的铁液化学成分百分比为：C：1.21-1.56％；Si：1.7-2.0％；Mn：0.3-0.5％；S：0.03-0.04％、P：0.05-0.06％、Cr：0.7-0.86％；其余为Fe；
b、球化孕育，所述铁液通过球化剂和孕育剂进行球化孕育处理得到浇注液，所述球化剂占浇注液总量的1％，孕育剂占浇注液总量的0.18％；
所述球化剂成分为：Re:2-2.88％；Ba:3-4.22％；Si：41-46％；Mg：7.8-8.4％；Y：2.1-2.4％；Sc：0.2-0.3％；Mn：0.2-0.8％；Ca：2.0-5.0％；Al：0.1-0.3％；余量为Fe；
所述孕育剂成分为：Re：0.7-1.3％；Mg：3.2-4.3％；Ca：3.3-5.4％；Ba：2.3-4.5％；Mn：2.5-3.0％；Cr：2.2-3.3％；Sb：0.04-0.18％；Si：48-55％；余量为Fe；
c、浇注，将所述浇注液往步骤(1)制得的所述树脂砂型浇注，得到铸件毛坯；
(3)热处理：
a、铸件退火，将所述铸件毛坯缓慢加热到550℃保温4-6小时，慢慢降温到200℃然后自然冷却。
进一步，所述树脂含氮量小于3％。
进一步，所述新砂成分：SiO2≥96％；水份≦0.2％。
进一步，所述新砂粒度30-50目。
进一步，所述步骤(2)中球化孕育具体步骤如下：
a、首先往吊包中加入混有铁屑的球化剂，压实后加入粒度为3-8mm的孕育剂，孕育剂加入量为总孕育剂量的三分之二，再盖上少许铁屑，最后用珍珠岩盖严，防止球化起爆过快；
b、浇注液快速注入吊包注至总量的三分之二，待球化反应接近尾声时加入余下的孕育剂并补注余下的浇注液。
进一步，所述步骤(2)中浇注温度大于1300℃。
进一步，所述新砂、旧砂、树脂的质量比为10：100：1.2-2.0，所述固化剂加入量是树脂重量的30-40％。
本发明的有益效果是：通过控制浇注液的元素成分，优化铸件的内部组织成分，达到优化铸件机械性能的目的，通过球化剂和孕育剂的成分控制，可以使得铸件球化率提高，石墨球数量增多，提高铸件的机械性能，热处理可以消除铸件内应力以及改善铸件组织结构来提高铸件的机械性能。
具体实施方式
本发明的一种砂型造型工艺，包括如下步骤：
(1)造型：
a、模型制作，根据工件的设计尺寸制作相应模型；
b、制树脂砂，将新砂、旧砂、树脂以及固化剂充分混碾得到树脂砂；所述新砂、旧砂、树脂的质量比为10：100：1.2-2.0，所述固化剂加入量是树脂重量的30-40％，所述树脂含氮量小于3％，减少树脂发气量，避免产品产出气孔和车间环境污染；所述新砂成分：SiO2≥96％；水份≦0.2％；所述新砂粒度30-50目，通常使用的新砂粒度为50-70目，但是50-70目的新砂回收利用过程中损耗大，灰尘多，而30-50目的新砂可有效改善上述问题。
c、制砂型，使用所述模型和所述树脂砂进行填砂舂实、起模修型、刷涂料、制砂芯、下芯合型步骤，得到树脂砂型；
(2)熔炼浇注：
a、将铁矿石、废钢、回炉铁、硅铁、锰铁放入1500℃的熔炉中，制得的铁液化学成分百分比为：C：1.21-1.56％；Si：1.7-2.0％；Mn：0.3-0.5％；S：0.03-0.04％、P：0.05-0.06％、Cr：0.7-0.86％；其余为Fe；
b、球化孕育，所述铁液通过球化剂和孕育剂进行球化孕育处理得到浇注液，所述球化剂占浇注液总量的1％，孕育剂占浇注液总量的0.18％；具体地，球化处理采用堤坝式冲入法处理，堤坝内的面积为包底面积的50％；吊包包衬不得有裂纹、剥落、积渣等现象，使用前须用木柴或其它方法烘烤至红热，再经铁液预热一到两次以上方可进行球化使用；准备工作做完后开始进行球化孕育处理，首先往吊包中加入混有铁屑的球化剂，压实后加入粒度为4mm的孕育剂，孕育剂加入量为总孕育剂量的三分之二，再盖上少许铁屑，最后用珍珠岩盖严，防止球化起爆过快；随后将浇注液快速注入吊包注至总量的三分之二，待球化反应接近尾声时加入余下的孕育剂并补注余下的浇注液。
所述球化剂成分为：Re:2-2.88％；Ba:3-4.22％；Si：41-46％；Mg：7.8-8.4％；Y：2.1-2.4％；Sc：0.2-0.3％；Mn：0.2-0.8％；Ca：2.0-5.0％；Al：0.1-0.3％；余量为Fe；
所述孕育剂成分为：Re：0.7-1.3％；Mg：3.2-4.3％；Ca：3.3-5.4％；Ba：2.3-4.5％；Mn：2.5-3.0％；Cr：2.2-3.3％；Sb：0.04-0.18％；Si：48-55％；余量为Fe；
本发明的球化剂中含有稀土金属元素Y、Sc使得球化剂具有高沸点，能抑制反球化元素干扰作用的优点，添加Mn、Al等元素，防止球化剂浮到铁液表面被烧掉，有利球化。
本发明的孕育剂含有Si等元素，能够生成稳定的碳化物，能够避免因浇注时间过长而产生的孕育衰退现象。通过Ca和Ba的配合大幅增加了球墨铸铁的石墨球数，改善了铸铁的基体组织和力学性能，尤其是延伸率得到了明显的提高。
c、浇注，将所述浇注液往步骤(1)制得的所述树脂砂型浇注，得到铸件毛坯，浇注温度大于1300℃；
(3)热处理：
a、铸件退火，将所述铸件毛坯缓慢加热到550℃保温4-6小时，慢慢降温到200℃然后自然冷却或将铸件毛坯加热到850℃左右保温6-8小时，然后开炉让铸件在开放的空气环境中自然冷却，以达到消除铸件内应力或改善组织结构的目的。
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
实施例一：
根据工件的设计尺寸制作相应的模型备用，然后将新砂、旧砂、树脂以及固化剂充分混碾得到树脂砂，新砂、旧砂、树脂的质量比为10：100：1.2，固化剂加入量是树脂重量的30％，树脂含氮量小于3％；新砂粒度30目。然后使用模型和树脂砂进行填砂舂实、起模修型、刷涂料、制砂芯、下芯合型步骤，得到树脂砂型，完成造型工艺。
另一方面，将铁矿石、废钢、回炉铁、硅铁、锰铁放入1500℃的熔炉中，制得的铁液化学成分百分比为：C：3.5％；Si：1.7％；Mn：0.3％；S：0.03％、P：0.05％、Cr：0.7％；其余为Fe。铁液通过球化剂和孕育剂进行球化孕育处理得到浇注液，球化剂占浇注液总量的1％，孕育剂占浇注液总量的0.18％。球化剂成分为：Re:2％；Ba:3％；Si：41％；Mg：7.8％；Y：2.1％；Sc：0.2％；Mn：0.2％；Ca：2.0％；Al：0.1％；余量为Fe。孕育剂成分为：Re：0.7％；Mg：3.2％；Ca：3.3％；Ba：2.3％；Mn：2.5％；Cr：2.2％；Sb：0.04％；Si：48％；余量为Fe。得到浇注液后将浇注液往制得的树脂砂型浇注，得到铸件毛坯。最后对铸件进行热处理，将铸件毛坯缓慢加热到550℃保温4小时，慢慢降温到200℃然后自然冷却。以上工艺得到的铸件抗拉强度在650MPa左右，延伸率在22％。
实施例二：
根据工件的设计尺寸制作相应的模型备用，然后将新砂、旧砂、树脂以及固化剂充分混碾得到树脂砂，新砂、旧砂、树脂的质量比为10：100：2.0，固化剂加入量是树脂重量的40％，树脂含氮量小于3％；新砂粒度50目。然后使用模型和树脂砂进行填砂舂实、起模修型、刷涂料、制砂芯、下芯合型步骤，得到树脂砂型，完成造型工艺。
另一方面，将铁矿石、废钢、回炉铁、硅铁、锰铁放入1500℃的熔炉中，制得的铁液化学成分百分比为：C：3.76％；Si：2.0％；Mn：0.5％；S：0.04％、P：0.06％、Cr：0.86％；其余为Fe。铁液通过球化剂和孕育剂进行球化孕育处理得到浇注液，球化剂占浇注液总量的1％，孕育剂占浇注液总量的0.18％。球化剂成分为：Re:2.88％；Ba:4.22％；Si：46％；Mg：8.4％；Y：2.4％；Sc：0.3％；Mn：0.8％；Ca：5.0％；Al：0.3％；余量为Fe；孕育剂成分为：Re：1.3％；Mg：4.3％；Ca：5.4％；Ba：4.5％；Mn：3.0％；Cr：3.3％；Sb：0.18％；Si：55％；余为Fe。得到浇注液后将浇注液往制得的树脂砂型浇注，得到铸件毛坯。最后对铸件进行热处理，将铸件毛坯缓慢加热到550℃保温6小时，慢慢降温到200℃然后自然冷却。以上工艺得到的铸件抗拉强度在670MPa左右，延伸率在25％。
实施例三：
根据工件的设计尺寸制作相应的模型备用，然后将新砂、旧砂、树脂以及固化剂充分混碾得到树脂砂，新砂、旧砂、树脂的质量比为10：100：1.7，固化剂加入量是树脂重量的34％，树脂含氮量小于3％；新砂粒度40目。然后使用模型和树脂砂进行填砂舂实、起模修型、刷涂料、制砂芯、下芯合型步骤，得到树脂砂型，完成造型工艺。
另一方面，将铁矿石、废钢、回炉铁、硅铁、锰铁放入1500℃的熔炉中，制得的铁液化学成分百分比为：C：3.62％；Si：1.87％；Mn：0.39％；S：0.037％、P：0.055％、Cr：0.78％；其余为Fe。铁液通过球化剂和孕育剂进行球化孕育处理得到浇注液，球化剂占浇注液总量的1％，孕育剂占浇注液总量的0.18％。球化剂成分为：Re:2.55％；Ba:3.88％；Si：45％；Mg：8.23％；Y：2.24％；Sc：0.27％；Mn：0.5％；Ca：3.75％；Al：0.22％；余量为Fe；孕育剂成分为：Re：0.88％；Mg：3.78％；Ca：3.99％；Ba：3.55％；Mn：2.67％；Cr：2.77％；Sb：0.09％；Si：49％；余为Fe。得到浇注液后将浇注液往制得的树脂砂型浇注，得到铸件毛坯。最后对铸件进行热处理，将铸件毛坯缓慢加热到550℃保温5小时，慢慢降温到200℃然后自然冷却。以上工艺得到的铸件抗拉强度在662MPa左右，延伸率在24％。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种精密铸件生产工艺，其特征在于包括如下步骤：
(1)造型：
a、模型制作，根据工件的设计尺寸制作相应模型；
b、制树脂砂，将新砂、旧砂、树脂以及固化剂充分混碾得到树脂砂；
c、制砂型，使用所述模型和所述树脂砂进行填砂舂实、起模修型、刷涂料、制砂芯、下芯合型步骤，得到树脂砂型；
(2)熔炼浇注：
a、将铁矿石、废钢、回炉铁、硅铁、锰铁放入1500℃的熔炉中，制得的铁液化学成分百分比为：C：1.21-1.56％；Si：1.7-2.0％；Mn：0.3-0.5％；S：0.03-0.04％、P：0.05-0.06％、Cr：0.7-0.86％；其余为Fe；
b、球化孕育，所述铁液通过球化剂和孕育剂进行球化孕育处理得到浇注液，所述球化剂占浇注液总量的1％，孕育剂占浇注液总量的0.18％；
所述球化剂成分为：Re:2-2.88％；Ba:3-4.22％；Si：41-46％；Mg：7.8-8.4％；Y：2.1-2.4％；Sc：0.2-0.3％；Mn：0.2-0.8％；Ca：2.0-5.0％；Al：0.1-0.3％；余量为Fe；
所述孕育剂成分为：Re：0.7-1.3％；Mg：3.2-4.3％；Ca：3.3-5.4％；Ba：2.3-4.5％；Mn：2.5-3.0％；Cr：2.2-3.3％；Sb：0.04-0.18％；Si：48-55％；余量为Fe；
c、浇注，将所述浇注液往步骤(1)制得的树脂砂型浇注，得到铸件毛坯；
(3)热处理：
a、铸件退火，将所述铸件毛坯缓慢加热到550℃保温4-6小时，慢慢降温到200℃然后自然冷却。
2.根据权利要求1所述的精密铸件生产工艺，其特征在于：所述树脂含氮量小于3％。
3.根据权利要求1所述的精密铸件生产工艺，其特征在于：所述新砂成分：SiO2≥96％；水份≦0.2％。
4.根据权利要求1所述的精密铸件生产工艺，其特征在于：所述新砂粒度30-50目。
5.根据权利要求1所述的精密铸件生产工艺，其特征在于：所述步骤(2)中球化孕育具体步骤如下：
a、首先往吊包中加入混有铁屑的球化剂，压实后加入粒度为3-8mm的孕育剂，孕育剂加入量为总孕育剂量的三分之二，再盖上少许铁屑，最后用珍珠岩盖严，防止球化起爆过快；
b、浇注液快速注入吊包注至总量的三分之二，待球化反应接近尾声时加入余下的孕育剂并补注余下的浇注液。
6.根据权利要求1所述的精密铸件生产工艺，其特征在于：所述步骤(2)中浇注温度大于1300℃。
7.根据权利要求1所述的精密铸件生产工艺，其特征在于：所述新砂、旧砂、树脂的质量比为10：100：1.2-2.0，所述固化剂加入量是树脂重量的30-40％。
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